[发明专利]一种大型厚壁筒形坯料热旋压成形封头的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型厚壁筒形坯料热旋压成形封头的工艺方法，尤其适用于壁厚大于80mm，直径大于4000mm的超大型封头锻件的整体制造，属于大型铸锻件制造技术领域。

背景技术

随着石油化工和核电行业的迅速发展，大型压力容器的规格逐渐增大。作为大型压力容器关键件之一的封头属于大型厚壁件，其尺寸随压力容器规格的增大而增大，制造难度也随之增大。目前，大型厚壁封头锻件常用的制造工艺主要包括以下步骤：(1)利用压机，采用自由锻方式制备圆饼形坯料；(2)将圆饼形坯料进行机加工；(3)将机加工后的圆饼形坯料在专用模具中冲压成形。针对不同规格的封头，该传统工艺需要配备专用冲压辅具，辅具通用性不强，制造成本高。并且，由于压机工作空间有限，可锻造成圆饼形坯料的最大直径受现有压机工作空间的制约。即采用冲压工艺锻造封头，若所需饼形坯料直径超出了现有压机的工作范围，则无法实现大型厚壁封头的整体锻造，成为制约大型厚壁封头锻件整体制造的瓶颈。

发明内容

为了解决大型厚壁封头锻件整体锻造成形困难的问题，本发明提供了一种采用大型厚壁筒形坯料热旋压成形封头的工艺方法，适用于壁厚大于80mm，直径大于4000mm的大型封头锻件的整体制造。通过这种方法加工的封头，整体性好，变形力小。技术方案如下：

一种大型厚壁筒形坯料热旋压成形封头的方法，包括将所述筒形坯料加热的步骤和使用旋压机对筒形坯料壁进行热旋压整体成形的步骤。

所述加热是指加热到奥氏体转变温度以上。

所述热旋压指多道次热旋压。

配合所述多道次热旋压，所述加热的步骤为多火次加热，即当坯料温度降低至可行性变形温度之下时，便对坯料进行加热，而后继续进行旋压。

具体通过以下步骤实现：

1）将一段筒形坯料沿长度划分为装卡段和收口变形段，仅将收口变形段加热至奥氏体转变温度以上；

2）对收口变形段加热至奥氏体转变温度之后，将所述装卡段装卡到旋压机夹具上，保持筒形坯料的中心线与旋压机主轴中心线重合，将旋压机的内、外辊轮分别置于筒壁内、外两侧旋压起点处；

3）在坯料和辊轮安装到位后，启动旋压机，使筒形坯料随旋压机主轴自转，而后使内、外辊轮沿预设的旋压轨迹方向进给并自转，内、外辊轮配合进行热旋压整体成形。

步骤3）中，内、外辊轮配合进行多道次热旋压成形。

所述内、外辊轮与坯料接触的旋压面为圆弧面。

并且每一道次热旋压时，辊轮是从收口变形段的大端向收口端方向，沿旋压轨迹进给，并且旋压起点逐渐靠近所述装卡段，旋压起点每次轴向移动量在100～210mm之间。

热旋压时，通过调整内、外辊轮的辊缝间隙控制封头的壁厚，通过调整辊轮的旋压轨迹控制封头的形状。

所述装卡段可作为压力容器直段筒体的一部分，完成封头与部分直段筒体的整体成形，减少拼接焊缝。

本发明可以加工壁厚大于80mm，直径大于4000mm的大型封头。

本发明与传统采用冲压工艺制造大型厚壁封头锻件相比，存在以下优点：

(1)本发明将成形封头锻件的坯料由圆饼形坯料改为筒形坯料，摆脱了压机工作空间对可成形圆饼形坯料直径尺寸的限制，扩大了可成形整体封头锻件的尺寸规格。

(2)本发明不需要制备冲压模具，减少了冲压模具摆放空间和制造成本。

(3)本发明采用筒形坯料热旋压制造封头锻件可以完成封头与压力容器部分直段筒体的整体成形，减少拼接焊缝，提高压力容器设备运行的稳定性。

(4)本发明实施热旋压工艺时，可以采用不同的辊轮旋压轨迹，可以实现不同规格、不同形状封头锻件的无模整体制造，达到节能降耗的目的。

综上所述，本发明特别适用于大型厚壁封头锻件的整体锻造。

附图说明

图1为筒形坯料示意图；

图2为采用旋压机进行筒形坯料热旋压成形封头锻件的示意图；

图3为筒形坯料多道次热旋压工艺示意图；

图4为带直段的整体封头示意图。

具体实施方式

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。

本发明采用大型厚壁筒形坯料热旋压成形封头的工艺方法，通过以下步骤实现：

（1）准备一段外径为D，内径为d，壁厚为t的厚壁筒形坯料，其中，D＞Φ4000mm,t=0.5(D-d)＞80mm，并对坯料沿长度划分为装卡段1和收口变形段2。