[发明专利]核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形工艺及成形装置

说明书

技术领域

本发明属于锻造领域，具体地说就是核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形工艺及成形装置，它适用于核电蒸发器带直边锥形筒体锻件的工艺设计和制造过程。 

背景技术

锥形筒体是核电蒸发器和石化加氢反应器最重要的部件之一，锻件往往重达百余吨，直径超过5米，由于其特殊的服役环境，对锻件的组织和性能存在极高的要求，制造难度非常大，目前我国该类锻件绝大部分依赖进口，有时甚至花钱也买不到，严重制约了我国核电和石油化工行业的发展。 

近年来，由于核电压力容器设计能力的提高，对零件的耐高温和耐高压能力提出了更高的要求。因此，在压力容器的设计上尽量减小了焊缝的数量，提出了一体化的制造技术，相应锥形筒体锻件的形状由原来的简单的锥形结构变化成两端含有直段的锥形筒体结构，成形锻件形状复杂，不但要满足锥度要求，而且也要满足两端直段的直径和长度要求，给锻造增加很大难度。一些企业采用将锻件制成简单的锥形筒体，然后通过机械加工的方法获得两端带直边的锥形筒体。这样虽然比较保险，但增加了锻件的加工余量，造成了极大的浪费，同时需要更大的钢锭，给热加工上游钢锭的制造带来了困难。此外，这种方法在机械加工的过程将切断锻件固有的纤维流线，严重影响产品的组织性能。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形工艺及成形装置，该工艺操作简便，能够解决带直边锥形筒体锻件成形困难等问题，保证锥形筒体锻件的质量。采用该装置及操作方法锻造得到的带直边锥形筒体锻件加工余量均匀，各部分尺寸均能满足零件要求。 

本发明的技术方案是： 

一种核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形工艺，包括如下步骤： 

(1)坯料的初步成型； 

(2)使用马杠插入到坯料中心的孔内，放置到马架上，转动马杠带动锻件转 动，在锻件转动的间隙使用上平砧锻压坯料，直到使坯料壁厚均匀，形成等壁厚的锥形筒体结构；然后将矫扭块放置在马架的基座上，使坯料底部与矫扭块接触，继续使用上平砧压坯料，并不断转动马杠，使坯料壁厚持续减小，直径持续增大，直至达到指定的尺寸，形成等壁厚的薄壁锥形筒体结构； 

(3)将内成形砧插入到坯料中心的孔内，然后将上台阶砧、坯料、内成形砧的位置对齐，将矫扭块放置在马架的基座上，使坯料底部与矫扭块接触，不断转动马杠带动坯料转动，使用上台阶砧将坯料锻压出锥形筒体两端的直段，直到坯料大端直径、小端直径、壁厚、高度、锥度均满足工艺尺寸要求。 

所述的核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形工艺，采用有限元方法对步骤(2)和(3)的操作过程进行计算机模拟，修订模具的设计尺寸。 

所述的核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形工艺，内成形砧为采用将马杠插入到内成形套中形成的整体结构；或者，所述内成形砧为一体结构。 

所述的核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形工艺，坯料的初步成型，具体步骤如下： 

(1)将钢锭加热到指定温度，然后使用上平砧和下平砧将钢锭拔长为圆柱体形状的坯料； 

(2)将坯料放置在镦粗盘上，使用镦粗帽将坯料镦粗到指定高度，然后将坯料放置在漏盘上，在坯料中心使用空心冲子冲孔； 

(3)将芯棒插入到坯料中心的孔内，不断转动芯棒，使用上平砧和下V形砧将坯料拔长为一端大一端小的圆台结构，并满足指定的尺寸要求。 

一种核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形装置，该装置设有马架、马杠、矫扭块，具体结构如下： 

用于插入到锻件坯料中心的孔内的马杠，放置到马架上，马杠和设于锻件坯料外侧的上平砧配合使用； 

用于放置在马架的基座上的矫扭块，与马杠配合使用，矫扭块设置在保证锻件坯料的轴线与马杠的轴线始终处于同一平面且保持一定的角度的位置，该角度与最终零件的锥度一致。 

所述的核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形装置，还包括上台阶砧、内成形套，上台阶砧和内成形套侧面轮廓均具有依次排列的前直段、锥度段、后直段和尾段的对应结构，上台阶砧与锻件坯料的外侧面相对应，内成形套与锻件坯料的内侧面相对应。 

所述的核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形装置，上台阶砧还具有砧座、连接孔和尾钩的结构，上台阶砧的一侧设置有砧座，砧座上开设有连接孔，尾钩位于后直段的外端部。 

所述的核电蒸发器带直边锥形筒体锻件成形装置，内成形套为中空的轴对称结构，在内成形套一端还具有挡环的结构，挡环位于尾段的外端部。