CN102554084A - 第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法 - Google Patents

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陶志勇
宋雷钧
乔志洲
孟凡旺
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Abstract

本发明公开了一种第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法，用于锻造第三代核电站蒸汽发生器的水室封头，该水室封头的内球面半径不小于1500mm，其上包括弯段、直段和管嘴；以双真空钢锭为原料，采用万吨级自由锻造压机，锻造过程分为以下步骤：第一步，开坯；第二步，组合式锻造；第三步，旋转挤压。本发明采用万吨级自由锻造压机，先将双真空钢锭锻造成为圆柱形坯料，然后通过模具旋转挤压，锻造出锻件的内部形状，采用本发明的方法所制造的锻件可满足水室封头的技术要求，保证水室封头锻件材料致密、金属流线分布合理、不易产生裂纹，降低的机加工的难度，金属切削量少，并且能够降低加工制作难度和成本。

Description

第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法
技术领域
本发明涉及一种核电设备的锻造方法，具体涉及一种第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法。
背景技术
近年来，电力紧缺已成为制约各国经济持续高速发展的瓶颈，作为节约能源和调整能源结构的重要举措，核电已纳入了国家电力发展规划。而全球核电已进入了一个高速发展时期，为了改善能源结构，各工业发达国家和发展中国家都在积极致力于核电的发展。
目前，核电技术正朝着大型化方向发展，第三代核电站关键设备的制造均需要用到超大型锻件。新一代核电堆型AP1000项目中的反应堆蒸汽发生器(SG)水室封头锻件，由于直径大，形状复杂(直段+圆弧+管嘴)，采用传统的锻造方法无法制造出接近如此形状的锻件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法，它可以锻造出符合使用要求的第三代核电站蒸汽发生器的水室封头。
为解决上述技术问题，本发明第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法的技术解决方案为：
用于锻造第三代核电站蒸汽发生器的水室封头，该水室封头的内球面半径不小于1500mm，其上包括弯段、直段和管嘴；以双真空钢锭为原料，采用万吨级自由锻造压机，锻造过程分为以下步骤：
第一步，开坯；将双真空钢锭切除冒口，冒口切除量≥18％；切除底部，底部切除量≥7％；
第二步，组合式锻造；将经过切除的锻件温度加热至1220±20℃，经过镦粗+拔长+差温锻造的组合锻造方法，使组合锻造比≥3，将锻件锻造成为圆柱形坯料；
差温锻造过程中，将锻件表面由850℃以上冷却至780±50℃进行锻造，冷却速率为≥100℃/h。
镦粗和拔长过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内。
第三步，旋转挤压；将锻件的温度加热至1220±20℃，采用模具对锻件进行旋转挤压，每一砧压下量≤200mm，旋转角度≤30°。
旋转挤压过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明采用万吨级自由锻造压机，先将双真空钢锭锻造成为圆柱形坯料，然后通过模具旋转挤压，锻造出锻件的内部形状，采用本发明的方法所制造的锻件可满足水室封头的技术要求，保证水室封头锻件材料致密、金属流线分布合理、不易产生裂纹，降低的机加工的难度，金属切削量少，并且能够降低加工制作难度和成本。
本发明采用组合式锻造方法，在锻造和旋转挤压过程中严格控制温度，使锻件温度始终保持在850～1240℃的范围内，并将旋转挤压过程中的压下量控制在不大于200mm，旋转角度控制在不大于30°，最终锻造比控制在不小于3，能够确保锻件形状尺寸接近零件廓接，并且能够保证锻件在锻造过程中不易产生折叠、起皱等现象，锻件材料致密，成分均匀，金属流线分布合理，性能稳定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是第三代核电站蒸汽发生器的水室封头的示意图；
图2是本发明的原料双真空钢锭的示意图；
图3是将锻件进行镦粗后的形状示意图；
图4是将锻件进行拔长后的形状示意图；
图5是将锻件进行差温锻造后的形状示意图；
图6是将锻件进行旋转挤压后的形状示意图；
图7是本发明第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法的流程图。
具体实施方式
如图7所示，本发明第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法，用于锻造第三代核电站蒸汽发生器的水室封头，该水室封头的结构如图1所示，内球面半径为1989mm，封头壁厚为254mm，高为1658mm，其上包括弯段、直段和管嘴；本发明采用万吨级自由锻造压机，以如图2所示的双真空钢锭为原料，锻造过程分为以下步骤：
第一步，开坯；将如图2所示的双真空钢锭切除冒口，冒口切除量≥18％；切除底部，底部切除量≥7％；以保证双真空钢锭有足够切除量；
第二步，组合式锻造；将经过切除的锻件温度加热至1220±20℃，经过镦粗+拔长+差温锻造的组合锻造方法，使组合锻造比≥3，将锻件锻造成为圆柱形坯料；
即先将锻件进行镦粗，成为如图3所示的形状；然后将锻件进行拔长，成为如图4所示的形状，再将锻件进行差温锻造，即将锻件表面由850℃以上快速冷却至780±50℃进行锻造，冷却速率为≥100℃/h，成为如图5所示的形状；
镦粗和拔长过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内。
第三步，旋转挤压；将锻件的温度加热至1220±20℃，采用模具对锻件进行旋转挤压，每一砧压下量≤200mm，旋转角度≤30°，使锻件的形状接近水室封头的零件轮廓，如图6所示，锻件的尺寸满足加工要求；
旋转挤压过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内。

Claims (6)

1.一种第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法，用于锻造第三代核电站蒸汽发生器的水室封头，该水室封头的内球面半径不小于1500mm，其上包括弯段、直段和管嘴；其特征在于：以双真空钢锭为原料，采用万吨级自由锻造压机，锻造过程分为以下步骤：
第一步，开坯；将双真空钢锭切除冒口，切除底部；
第二步，组合式锻造；将经过切除的锻件温度加热至1220±20℃，经过镦粗+拔长+差温锻造的组合锻造方法，使组合锻造比≥3，将锻件锻造成为圆柱形坯料；
第三步，旋转挤压；将锻件的温度加热至1220±20℃，采用模具对锻件进行旋转挤压，每一砧压下量≤200mm，旋转角度≤30°。
2.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法，其特征在于：所述第一步的冒口切除量≥18％。
3.根据权利要求1或2所述的第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法，其特征在于：所述第一步的底部切除量≥7％。
4.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法，其特征在于：所述第二步的差温锻造过程中，将锻件表面由850℃以上冷却至780±50℃进行锻造，冷却速率为≥100℃/h。
5.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法，其特征在于：所述第二步的镦粗和拔长过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内。
6.根据权利要求1所述的第三代核电站蒸汽发生器水室封头的锻造方法，其特征在于：所述第三步的旋转挤压过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1240℃的范围内。
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