一种核主泵泵壳热挤压成型工艺的制作方法

本发明属于核电站设备制造技术领域，具体涉及一种核主泵泵壳热挤压成型工艺。

背景技术：

在核电站各系统中均有各种类型泵在运行，核岛一回路系统中，用于驱动冷却剂在反应堆冷却剂系统内循环流动的泵称为主泵，主泵连续不断地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧给水，主泵要求具有绝对的可靠性，是目前核反应堆中唯一国内制造不了的设备，完全依赖进口，其自主设计和制造是我国推进核电自主化的重点和难点。

现有的核主泵泵壳现有工艺为铸造或者锻造成型，铸造质量差，内部易出现缩孔，夹渣等内部缺陷，有的要经过几十次乃至上百次的挖补才能符合要求，报废率很高，并且晶粒度一般达不到技术要求，质量不稳定；锻造加工火次多、所用材料量大，质量不易控制，并且机加工周期长，制造成本较高；挤压成型虽然工艺周期短、质量好，并且成本较低，但是核主泵泵壳的尺寸较大，直径一般在2-3米，现有的挤压成型工艺不能满足核主泵泵壳的生产要求，现有工艺与核主泵的实际工作需求相差较大，基于上述原因，核主泵泵壳的加工工艺需要进行进一步研发。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的缺点，提供了一种核主泵泵壳热挤压成型工艺，该成型工艺步骤简单，能够实现一火次成型，材料利用率高，加工周期短，不仅成型外观良好，而且内部组织均匀，使用可靠性显著提升。

本发明的具体技术方案是：

一种核主泵泵壳热挤压成型工艺，该工艺包括将钢坯件进行加热、成型及热处理，成型包括泵壳内腔和壳体成型以及泵壳主孔和支孔的开孔成型，关键点是，所述的泵壳内腔和壳体成型为借助垂直挤压机组进行的热挤压成型，垂直挤压机组包括上下相对设置的冲头和下模，冲头为下端带有冲孔段的圆柱体，下模上部设置有与冲头相对应的成型腔，钢坯件放置于成型腔中，泵壳主孔和支孔的开孔成型为机加工成型，在此基础上，所述的核主泵泵壳热挤压成型工艺如下：

a、在带有平台的天然气加热炉中对钢坯件进行加热，将钢坯件放入天然气加热炉中的平台上，加热温度为1000℃-1200℃，保持时间24h-26h；

b、将垂直挤压机组加热至350℃-400℃，将加热后的钢坯件放入垂直挤压机组的下模中，上方的冲头向下运动，冲孔段进行泵壳内腔的冲孔成型，冲头圆柱体沿下模的成型腔向下运动从而进行泵壳壳体成型；

c、利用镗床分别对泵壳主孔和支孔以及泵壳内腔壁进行粗加工，利用车床对泵壳主孔和支孔端面进行粗加工，加工后即形成核主泵泵壳半成品；

d、粗加工后的泵壳加热到1030℃-1070℃，保持8-10h，然后放到冷水中保持20-40min；

e、对热处理后的泵壳半成品进行泵壳主孔、支孔、泵壳内腔壁以及主孔和支孔端面的精加工，最终形成核主泵泵壳成品。

所述的步骤a中，在钢坯件加热完成后进行氧化皮的清除，并在钢坯件外表面涂玻璃粉润滑剂，所述的步骤b中，下模的成型腔中涂玻璃粉润滑剂；

所述的步骤d中，粗加工后的泵壳加热到1050℃，保温后放入冷水中保持30min。

本发明的有益效果是：相较于铸造和锻造工艺，本发明公开了加热-挤压-粗加工-固溶热处理-精加工的工艺流程，相比于现有的铸造和锻造工艺，本工艺加工周期短、内部组织均匀，成品率显著提高且原材料消耗量有明显减少，热挤压成型与固溶热处理相结合，使得热挤压泵壳内部应力大大下降，消除了强度薄弱点，相对软化了材质，为后续精加工提供了便利，同时增强了韧性，泵壳在使用时耐冲击性能增强。

附图说明

图1是本发明中垂直挤压机组的结构示意图。

图2是核主泵泵壳的结构示意图。

附图中，1、冲头，2、冲孔段，3、下模，4、成型腔，5、钢坯件，6、主孔，7、支孔。

具体实施方式

本发明涉及一种核主泵泵壳热挤压成型工艺，该工艺包括将钢坯件5进行加热、成型及热处理，成型包括泵壳内腔和壳体成型以及泵壳主孔6和支孔7的开孔成型，所述的泵壳内腔和壳体成型为借助垂直挤压机组进行的热挤压成型，垂直挤压机组包括上下相对设置的冲头1和下模3，冲头1为下端带有冲孔段2的圆柱体，下模3上部设置有与冲头1相对应的成型腔4，钢坯件5放置于成型腔4中，所述泵壳主孔6和支孔7的开孔成型为机加工成型，在此基础上进行泵壳的成型加工。

具体实施例，如图1和图2所示，核主泵泵壳热挤压成型工艺的具体步骤如下：

a、在进行热挤压成型工艺之前，首先对钢坯件5进行检测，主要包括化学成分的检测、力学性能检测、金相组织及超声检测，核主泵是核电站运转控制水循环的关键，要求具有绝对的可靠性，从原材料开始进行细节的控制有利于提高成品的质量，检测合格后，在带有平台的天然气加热炉中对钢坯件5进行加热，将钢坯件5放入天然气加热炉中的平台上，加热温度为1100℃，保持25h，钢坯件5加热至该温度时常伴有氧化和脱碳等现象，为防止影响热挤压成型件的尺寸精度和表面粗糙度，在钢坯件5加热完成后进行氧化皮的清除，并在钢坯件5外表面涂玻璃粉润滑剂；

b、选用五万吨的垂直挤压机组，将垂直挤压机组加热至380℃，下模3的成型腔4中涂玻璃粉润滑剂，将加热后的钢坯件5放入垂直挤压机组下模3的成型腔4中，上方的冲头1向下运动，冲孔段2进行泵壳内腔的冲孔成型，冲头1的圆柱体沿下模3的成型腔4向下运动从而进行泵壳壳体成型，玻璃粉润滑剂不仅具有润滑的作用，且具有良好的延展性和耐压性，玻璃粉润滑剂随着泵壳的延展成型而延伸，由于玻璃粉润滑剂的作用，钢坯件5与下模3不直接接触，减少钢坯件5表面温降和冲孔段2的温升，起到绝热的作用，既能够保护的钢坯件5的质量又提高了冲头1的使用寿命；

c、利用镗床分别对泵壳主孔6和支孔7以及泵壳内腔壁进行粗加工，利用车床对泵壳主孔6和支孔7端面进行粗加工，加工后即形成核主泵泵壳半成品；

d、粗加工后的泵壳加热到1050℃，保持9h，然后放到冷水中保持30min，该步骤为固溶热处理，该工艺作用于热挤压成型工艺得到的核主泵泵壳半成品，可以有效提高泵壳的韧性及抗蚀性能，能够相对软化泵壳材料和消除内部应力，为后续加工或成型提供良好的材料性能；

e、对热处理后的泵壳半成品进行泵壳主孔6、支孔7、泵壳内腔壁以及主孔6和支孔7端面的精加工，最终形成核主泵泵壳成品。

本发明中的泵壳内腔和壳体成型采用一火次成型的热挤压成型，热挤压工艺是在热锻温度下借助于材料塑性好的特点，对金属进行挤压成型，外观成型良好，原材料相比于锻造相比节省25％,加工周期相对缩短50％,热挤压件质量易控制，前期粗加工保证了生产的效率，粗加工后的固溶热处理能够为后期精加工创造良好的材料特性，后期精加工保证泵壳的质量，精加工完成后，对泵壳进行100％的超声波检测，检测标准符合NB/T47015，I级合格，最后对产品进行外观和各部件的尺寸检验。