大型筒形锻件锻造轧制复合生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种大型筒形锻件锻造轧制复合生产工艺，首先将钢锭在自由锻设备上充分变形完成制坯后，大型筒形锻件毛坯从筒形锻件轧制设备上轧辊、下轧辊间装入，在上轧辊、下轧辊的连续轧制下变形，壁厚变小、直径变大；同时，轧制设备上的导向辊在磨擦力作用下发生自转，随着筒形锻件直径扩大向外运动，通过对筒形锻件施加一定的导向力来控制筒形锻件的圆度和轧制稳定性，最终完成大型筒形锻件的轧制。该技术是一种新型圆形件回转轧制成形技术，与传统的自由锻造工艺相比，具有机加工余量少、材料利用率高，产品尺寸精度高，生产效率高，节约能源和综合成本低等优点，因而具有很好的实用推广价值。

【技术实现步骤摘要】
大型筒形锻件锻造轧制复合生产工艺
本专利技术涉及压力容器制造
，具体的说是一种大型筒形锻件锻造轧制复合生产工艺。
技术介绍
筒形锻件是指轴向长度大于其外径的轴对称空心锻件，大型筒形锻件锻件通常是指锻件重量大于5吨的筒形锻件，包括大型核电筒形锻件锻件、大型加氢反应器筒形锻件锻件和煤液化反应器筒形锻件锻件，分别属于核电装备、石化装备和煤液化装备领域所需的关键部件。目前我国大型筒形锻件的生产制造，基本采用自由锻造工艺生产，其工艺流程如下：钢锭加热→倒棱→拔长→去冒口、底部→加热→镦拔→加热→冲孔→扩孔至工艺尺寸。自由锻造工艺生产的大型筒形锻件尺寸受锻造设备行程制约，且自由锻造工序繁杂、火次多、工装更换频繁，操作间断，导致生产效率低，能源消耗大，筒体表面质量差、加工余量大、材料利用率低、后续加工困难，综合成本高，无法实现批量化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大型筒形锻件锻造轧制复合生产工艺，以解决现有的生产大型筒形锻件的自由锻造工艺工序繁杂、火次多、生产效率低、能耗大的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：一种大型筒形锻件锻造轧制复合生产工艺，它包括以下制备步骤：步骤一、按照设计要求将钢锭加热后放置于自由锻造设备上进行镦粗、拔长和冲孔，当钢锭的锻造比≥4.6后制备成为筒形锻件毛坯，测量毛坯的表面温度，当毛坯的表面温度小于终锻温度+100℃时，将毛坯进行加热，直到毛坯的表面温度大于等于终锻温度+100℃；将符合温度要求的毛坯吊运至轧制设备上方，使毛坯的筒壁装入上轧辊和下轧辊之间，设置于上轧辊和下轧辊两侧的两个导向辊均与毛坯的外壁相接触；步骤二、调整轧制设备的轧制量为3-5mm，对毛坯进行第一次轧制，上轧辊和下轧辊的转速为2r/min，轧制一个道次，去除毛坯表面的氧化皮；步骤三、将轧制设备的轧制量调整为40mm～60mm，上轧辊和下轧辊的转速保持不变，对毛坯再次进行轧制，在轧制过程中，毛坯的壁厚变小、直径变大，毛坯侧壁所承受的机械能转换为热能，表面散热时间增加，毛坯的表面温度变化较小，毛坯接近于等温锻造；导向辊随着毛坯直径扩大向外运动，与毛坯外壁摩擦进行自转，为毛坯提供导向力，控制毛坯的圆度和轧制稳定性；步骤四、当毛坯的尺寸接近设计尺寸时，最后一个道次轧制以≤10mm的轧制量进行，完成大型筒形锻件的制备。优选的，所述步骤一中，筒形锻件装入轧制设备之前，毛坯的中心孔径大于等于上轧辊的直径+50mm，以确保毛坯的顺利装入。优选的，所述步骤三毛坯轧制过程中轧制设备的轧制力保持一致，轧制力的大小根据筒形锻件的材质进行调整。其中：低碳钢和低碳合金钢材料的轧制力取16MPa；高碳钢、高合金钢和部分不锈钢的轧制力取24MPa；其他不锈钢和高温合金材料的轧制力取35MPa。优选的，所述步骤三中导向辊与毛坯外壁的摩擦系数为0.1。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术将毛坯先经过锻造，再用轧制设备轧制，利用两种工艺的有效结合，实现了大型筒形锻件的生产，具有机加工余量少、材料利用率高、产品尺寸精度高、生产效率高、节约能源和综合成本低的优点；（2）本专利技术在毛坯的轧制过程中，大型筒形锻件在轧制过程中所承受的机械能转换为热能，其表面散热时间增加，表面温度不变，接近于等温锻造，改善了筒形锻件在轧制过程中的塑形，变形抗力大幅度降低，有利于大型筒形锻件的最终成形；（3）本专利技术所述工艺流程短，能耗低，可用于筒形锻件的批量生产。附图说明图1是本专利技术步骤二、步骤三中大型筒形锻件轧制示意图；图中：1、毛坯，2、上轧辊，3、导向辊，4、下轧辊。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。一种大型筒形锻件锻造轧制复合生产工艺，它包括以下制备步骤：步骤一、按照设计要求将钢锭加热后放置于自由锻造设备上进行镦粗、拔长和冲孔，当钢锭的锻造比≥4.6后制备成为筒形锻件毛坯1，测量毛坯1的表面温度，当毛坯1的表面温度小于终锻温度+100℃时，将毛坯1进行加热，直到毛坯1的表面温度大于等于终锻温度+100℃；将符合温度要求的毛坯1吊运至轧制设备上方，使毛坯1的筒壁装入上轧辊2和下轧辊4之间，设置于上轧辊2和下轧辊4两侧的两个导向辊3均与毛坯1的外壁相接触；步骤二、调整轧制设备的轧制量为3-5mm，对毛坯1进行第一次轧制，上轧辊2和下轧辊4的转速为2r/min，轧制一个道次，去除毛坯1表面的氧化皮；步骤三、将轧制设备的轧制量调整为40mm～60mm，上轧辊2和下轧辊4的转速保持不变，对毛坯1再次进行轧制，在轧制过程中，毛坯1的壁厚变小、直径变大，毛坯1侧壁所承受的机械能转换为热能，表面散热时间增加，毛坯1的表面温度变化较小，毛坯1接近于等温锻造；导向辊3随着毛坯1直径扩大向外运动，与毛坯1外壁摩擦进行自转，为毛坯1提供导向力，控制毛坯1的圆度和轧制稳定性；步骤四、当毛坯的尺寸接近设计尺寸时，最后一个道次轧制以≤10mm的轧制量进行，完成大型筒形锻件的制备。步骤一中，筒形锻件装入轧制设备之前，毛坯1的中心孔径大于等于上轧辊的直径+50mm，以确保毛坯1的顺利装入。步骤三毛坯1轧制过程中轧制设备的轧制力保持一致，轧制力的大小根据筒形锻件的材质进行调整。步骤三中导向辊3与毛坯1外壁的摩擦系数为0.1。本专利技术将毛坯先经过锻造，再用轧制设备轧制，利用两种工艺的有效结合，实现了大型筒形锻件的生产，具有机加工余量少、材料利用率高、产品尺寸精度高、生产效率高、节约能源和综合成本低的优点；本专利技术在毛坯的轧制过程中，大型筒形锻件在轧制过程中所承受的机械能转换为热能，其表面散热时间增加，表面温度不变，接近于等温锻造，改善了筒形锻件在轧制过程中的塑形，变形抗力大幅度降低，有利于大型筒形锻件的最终成形。与传统工艺相比，本工艺有如下显著特点：（1）生产效率极大提高：由于传统工艺是多火次锻造，成形工序需至少3个火次，加上补温时间用时约7个小时；而本工艺成形只需1火次，用时26分钟；（2）传统工艺生产的大型筒节，单边余量通常在80mm～120mm之间；而本工艺余量只有30mm～50mm；表面粗糙度高于传统工艺3级以上，圆度高于传统工艺2个数量级以上；（3）锻件的成本90%以上由能耗和原材料构成，通过采用FORGE模拟软件模拟并计算得出：本工艺与传统工艺相比可节约能源40%，节约原材料5%～10%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型筒形锻件锻造轧制复合生产工艺，其特征在于：它包括以下制备步骤：步骤一、按照设计要求将钢锭加热后放置于自由锻造设备上进行镦粗、拔长和冲孔，当钢锭的锻造比≥4.6后制备成为筒形锻件毛坯（1），测量毛坯（1）的表面温度，当毛坯（1）的表面温度小于终锻温度+100℃时，将毛坯（1）进行加热，直到毛坯（1）的表面温度大于等于终锻温度+100℃；将符合温度要求的毛坯（1）吊运至轧制设备上方，使毛坯（1）的筒壁装入上轧辊（2）和下轧辊（4）之间，设置于上轧辊（2）和下轧辊（4）两侧的两个导向辊（3）均与毛坯（1）的外壁相接触；步骤二、调整轧制设备的轧制量为3‑5mm，对毛坯（1）进行第一次轧制，上轧辊（2）和下轧辊（4）的转速为2r/min ，轧制一个道次，去除毛坯（1）表面的氧化皮；步骤三、将轧制设备的轧制量调整为40mm～60mm，上轧辊（2）和下轧辊（4）的转速保持不变，对毛坯（1）再次进行轧制，在轧制过程中，毛坯（1）的壁厚变小、直径变大，毛坯（1）侧壁所承受的机械能转换为热能，表面散热时间增加，毛坯（1）的表面温度变化较小，毛坯（1）接近于等温锻造；导向辊（3）随着毛坯（1）直径扩大向外运动，与毛坯（1）外壁摩擦进行自转，为毛坯（1）提供导向力，控制毛坯（1）的圆度和轧制稳定性；步骤四、当毛坯的尺寸接近设计尺寸时，最后一个道次轧制以≤10mm的轧制量进行，完成大型筒形锻件的制备。...

【技术特征摘要】
1.一种大型筒形锻件锻造轧制复合生产工艺，其特征在于：它包括以下制备步骤：步骤一、按照设计要求将钢锭加热后放置于自由锻造设备上进行镦粗、拔长和冲孔，当钢锭的锻造比≥4.6后制备成为筒形锻件毛坯（1），测量毛坯（1）的表面温度，当毛坯（1）的表面温度小于终锻温度+100℃时，将毛坯（1）进行加热，直到毛坯（1）的表面温度大于等于终锻温度+100℃；将符合温度要求的毛坯（1）吊运至轧制设备上方，使毛坯（1）的筒壁装入上轧辊（2）和下轧辊（4）之间，设置于上轧辊（2）和下轧辊（4）两侧的两个导向辊（3）均与毛坯（1）的外壁相接触；步骤二、调整轧制设备的轧制量为3-5mm，对毛坯（1）进行第一次轧制，上轧辊（2）和下轧辊（4）的转速为2r/min，轧制一个道次，去除毛坯（1）表面的氧化皮；步骤三、将轧制设备的轧制量调整为40mm～60mm，上轧辊（2）和下轧辊（4）的转速保持不变，对毛坯（1）再次进行轧制，在轧制过程中，毛坯（1）的壁厚变小、...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁庆花，王亚安，李慧，李七平，曹琨，张英波，袁玲道，韩文科，张潇潇，李岚峰，杨震，
申请(专利权)人：兰州兰石能源装备工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62