[发明专利]一种用空心钢锭制作管板的工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属塑性加工领域，涉及一种用空心钢锭制作管板类锻件的工艺，可以减少原料损耗，提高材料利用率，缩短工艺流程，并防止出现层状裂纹。

背景技术

目前，压力容器其生产制造所用的管板类锻件，在国民经济发展中占据着十分重要的地位，一方面这类产品主要用于关系国计民生的化学工业、能源工业等部门；另一方面由于多数用于高温高压环境中，产品质量的优劣直接关系到人民的生命财产安全。

管板类锻件主要缺陷形式是在探伤中表现为密集性缺陷，废品率在10～25％，有的高达40～50％，造成巨大的经济损失和工期延误。

从锻件制造的角度看，管板属于厚饼类实心锻件，心部压实难，扩氢难，白点敏感性强，因此这类锻件内部质量问题一直是困扰大锻件热加工技术人员的难题。面对造成管板产品报废的夹杂、裂纹和白点等原因，研究人员在冶金、锻造和热处理等方面做出了许多努力。例如，韩静涛、张永军、赵中里等人在“控制大型饼类锻件夹杂性缺陷的锻造工艺及应用”（《大型铸锻件》,2007年第2期）提出了采用控制预镦粗变形量在40%左右、采用FM法锻造压实、控制终锻火次及变形量的锻造方法，旨在控制钢中夹杂物的形貌变化及防止夹杂裂纹的出现。许树森、史宇麟、陈钢等提出了 “锻造特大型管板的工艺方法”（专利号为ZL200510018071.5）。他们都注意到了管板类锻件的层状缺陷问题，并提出了相应的技术主张，其技术要点的共同点在于是管板类锻件在最后的锻造成形过程中不能采用整体镦粗，而要采用沿着管板中心旋转镦粗的方法。2002年，宋雷钧等发表了“空心钢锭锻造工艺的研究”（大型铸锻件,2002年第1期），对30吨、65吨空心钢锭的锻造生产工艺进行了研究分析，指出空心钢锭的钢锭利用率可达75%，得出了锻比为2时就能锻合显微孔隙，且方向性不明显的结论，这为采用空心钢锭短流程生产锻件提供了一定的依据。但以上技术手段都没有采用空心铸件为锻造毛坯来制作管板类锻件，没有提出完整的工艺方案，在现行的管板锻造成形过程中仍然需要采用多次镦粗工序，工艺路线长，能耗高，材料利用率较低。

本发明提出用空心钢锭制作管板的工艺，可以减少原料损耗，提高材料利用率，缩短工艺流程，并防止出现层状裂纹。

发明内容

压力容器其生产制造所用的管板类锻件，主要缺陷形式是层状裂纹，在探伤中表现为密集性缺陷，废品率在10～25％，有的工厂废品率高达40～50％，造成巨大的经济损失和工期延误。为了防止出现层状裂纹，本发明提出一种用空心钢锭制作管板类锻件的工艺，其主要技术路线是：铸造空心钢锭→倒棱→镦粗→拔长→扩孔→剖分→平整。这种用空心钢锭制作管板的工艺可以减少原料损耗，提高材料利用率，降低能耗，缩短工艺流程，并防止出现层状裂纹缺陷。

本发明提出的用空心钢锭制作管板的具体工艺如下：

（1）为了防止夹杂性裂纹，采用真空冶炼和真空浇铸，制作高径比小于2的空心铸造钢锭，切去水口和冒口；

（2）倒棱以后，进行镦粗，提高锻造比，以便使整体工艺的锻造比在2以上，打碎粗晶，提高材料的变形均匀性，锻合内部微观缩松空隙；为避免镦粗后的锻件出现剪裂，将锻件锻成圆环状，镦粗以后圆环的高度与厚度之比为1~2之间；

（3）进行芯轴拔长和马杠扩孔，将锻件锻成圆筒状，在扩孔过程中，扩孔砧的每次压下量为5%~25%，扩孔转角30°左右，扩孔完成以后，形成圆筒形锻件，其壁厚接近最终所需管板类锻件的厚度；

（4）将圆筒状锻件沿其中心轴线一分为二，形成两个半圆板；

（5）将半圆板压平，并进行小压下量碾压，防止晶粒过份长大，获得所需管板类锻件。

这种用空心钢锭制作管板类锻件的工艺可以减少原料损耗，提高材料利用率，缩短工艺流程，并防止出现层状裂纹缺陷。

附图说明 

图1是用空心钢锭制作管板类锻件的工艺路线示意图。

具体实施方式 

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

本实施例采用空心铸件的尺寸φ1000/φ300/800，材料是20MnMo，在毛坯加热至1200士20℃时进行倒棱，镦粗至高度560mm，采用芯轴拔长和马杠扩孔，将锻件锻成圆筒状，在扩孔过程中，扩孔砧的每次压下量为10%，扩孔转角30°，扩孔完成以后，形成圆筒形锻件，其壁厚为300mm，采用等离子体切割法将圆筒状锻件沿其中心轴线一分为二，形成两个半圆板；将半圆板压平，并进行小压下量碾压，获得管板类锻件。整个工艺过程中只需一次镦粗，总体锻比大于2，满足闭合内部空隙的要求，而且由于空心锻件采用真空冶炼和真空浇注，夹杂密集区不在管板的中心，从而避免了出现层状裂纹的危险。