专利名称：一种不锈钢核电主管道锻造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及锻造技术领域，尤其涉及一种不锈钢核电主管道锻造工艺。
背景技术：
目前被广泛使用的“非能动型压水堆核电技术”的核心是用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。核电站主管道是连接反应堆压力容器和蒸汽发生器的大厚壁承压管道，是核蒸汽供应系统输出堆芯热能的“大动脉”，是压水堆核电站的核一级关键设备之一。核电站主管道采用超低碳控氮不锈钢316LN材质，加工制造难度大，其锻造难点 主要有I)热锻时坯料表面出现表面热裂倾向。2) 316LN为奥氏体不锈钢，锻后不能采用热处理方式细化晶粒，只能通过锻造变形来细化晶粒。3)锻件形状复杂，尤其热段L001A，两管嘴空间45°角，锻造难度大，不容易满足设计尺寸要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种不锈钢核电主管道锻造工艺，解决现有技术的不足，减少表面裂纹，细化管嘴部位晶粒度，满足设计尺寸要求。为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现一种不锈钢核电主管道锻造工艺，其特征在于，采用316LN电渣锭坯料，冶炼时控制其有害成分S < O. 005%，P < O. 025%，锻打过程中及时对表面裂纹进行热清理，保证锻造比大于4，其构件共包括热段L001A、热段L001B、冷段A、冷段B、冷段C、冷段D、波动管I、波动管II、波动管III、波动管IV、波动管V十一段，按结构不同以及机械性能要求不同，将上述构件的锻造工艺分组为热段L001A、热段L001B、冷段组、波动管IIIV组、波动管IIIIV组，其中热段L001A的操作步骤如下I)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330-370°C，保温5-6小时，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ；2)压钳口，钳口尺寸与水压机镦粗台匹配；3)预拔长，每次压下量40_60mm，拔长不到位时，返炉保温2_6小时；4)反复二次镦粗拔长，镦粗不到位时，返炉保温16-24小时，拔长不到位时，返炉保温2-6小时，每次压下量50-150mm，由于主管道两管嘴在空间成45°夹角，为便于对两管嘴进行分度，最后将坯料拔成截面正八边形的棱柱；5)对应管嘴位置引印，分段拔长，如拔长不到位，返炉保温2-6小时，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ；6)拔长修整，保证总锻造比大于4，拔长不到位，返炉保温2-6小时，局部锻打管嘴细化晶粒；7)锻件成品后，放置于通风处，加快冷却至室温。所述热段L001B的操作步骤如下I)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330_370°C，保温5-6小时，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ；2)压钳口，钳口尺寸与水压机镦粗台匹配；3)预拔长，每次压下量40-60mm，拔长不到位时，返炉保温2-6小时；
4)反复三次镦粗拔长，镦粗不到位时，返炉保温16-24小时，拔长不到位时，返炉保温2-6小时，每次压下量50-150mm，如最后一次拔长不能拔长到要求尺寸，则增加一次镦粗；5)对应管嘴位置引印，分段拔长，如拔长不到位，返炉保温2-6小时，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ；6)拔长修整，保证总锻造比大于4，拔长不到位，返炉保温2-6小时，局部锻打管嘴细化晶粒；7)锻件成品后，放置于通风处，加快冷却至室温。所述冷段组的操作步骤如下I)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330_370°C，保温5_6小时，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ；2)压钳口，钳口尺寸与水压机镦粗台匹配；3)预拔长，每次压下量40-60mm，拔长不到位时，返炉保温2-4小时；4)反复二次镦粗拔长，镦粗不到位时，返炉保温10-15小时，拔长不到位时，返炉保温2-4小时，每次压下量50-150mm，先拔成圆柱形，然后拔成截面正八边形的棱柱；5)引印分段，分段拔长，如拔长不到位，返炉保温2-6小时，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ；6)拔长修整，保证总锻造比大于4，拔长不到位，返炉保温2-6小时；7)成品后放置于通风处，加快冷却至室温。所述波动管IIIV组的操作步骤如下I)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330_370°C，保温5_6小时，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ；2)压钳口，钳口尺寸与水压机镦粗台匹配；3)拔长下料，每次压下量40_60mm，拔长不到位时，返炉保温2_4小时；4)分段拔长，拔长不到位，返炉保温1-2小时，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ；5)精整，成品后放置于通风处，加快冷却至室温。
所述波动管IIIIV组的操作步骤如下I)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330_370°C，保温5_6小时，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ；2)压钳口，钳口尺寸与水压机镦粗台匹配；3)预拔长，每次压下量40_60mm，拔长不到位时，返炉保温2_4小时；4)镦粗拔长，镦粗不到位时，返炉保温16-20小时，拔长不到位时，返炉保温2_4小时，每次压下量50-150mm ；
5)拔长下料，每次压下量40-60mm，拔长不到位时，返炉保温2-4小时；6)分段拔长，拔长不到位，返炉保温1-2小时，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ；7)精整，成品后放置于通风处，加快冷却至室温。与现有技术相比，本发明的有益效果是I)极大限度的减少了锻件的生产火次，即节约了能源、提高了生产效率，又保证了锻件的设计尺寸要求。2)通过锻造过程中及时热清理，克服了坯料表面的热裂倾向，提高了主管道的表
面质量。3)对实现核电关键设备100%国产化起到了重大的作用，其社会效益和经济效益不可估量。
图I是核电主管道热段LOOIA锻件尺寸图；图2是热段L001A拔长成八边棱柱状态图；图3是热段LOOIA压肩分出C段状态图；图4是热段L001A分段拔长修整状态图；图5是核电主管道热段LOOIB锻件尺寸图；图6是热段L001B分段引印状态图；图7是核电主管道冷段A、冷段B锻件尺寸图；图8是冷段A、冷段B分段引印状态图；图9是核电主管道冷段C、冷段D锻件尺寸图；图10是冷段C、冷段D分段引印状态图；图11是核电主管道波动管I、波动管II、波动管V锻件尺寸图；图12是核电主管道波动管III、波动管IV锻件尺寸图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明本发明是一种不锈钢核电主管道锻造工艺，其采用316LN电渣锭坯料，冶炼时控制其有害成分S < O. 005%，P < O. 025%，在锻打过程中及时对表面裂纹进行热清理，提高锻件表面质量，其构件共包括热段L001A、热段L001B、冷段A、冷段B、冷段C、冷段D、波动管I、波动管II、波动管III、波动管IV、波动管V其i^一段，按结构不同以及机械性能要求不同，将上述构件的锻造工艺分组为热段L001A、热段L001B、冷段组、波动管IIIV组、波动管IIIIV 组。见图I、图2、图3、图4，显示其中热段L001A的操作步骤如下I)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330_370°C，保温6小时，然后以不大于300C /h的升温速率加热到630-670°C，保温14小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1190-1210°C，保温30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ；2)压钳口，钳口尺寸Φ930πιπιΧ 1300mm与水压机镦粗台匹配；3)预拔长至Φ 1600mmX 3960mm,每次压下量50mm,拔长不到位时,返炉保温3小时； 4)反复二次镦粗拔长，镦粗至Φ 2050mmX 2500mm,镦粗不到位时，返炉保温16小时，拔长至Φ 1600mmX3960mm,拔长不到位时,返炉保温4小时,每次压下量50-150mm,由于主管道两管嘴在空间成45°夹角，为便于对两管嘴进行分度，最后将坯料拔成截面正八边形的棱柱，棱柱尺寸对边距1430mm,长4690mm,先拔圆后拔方；5)对应管嘴位置引印，压肩分出C段、A+B段、D+E+尾段，C段压肩深160mm、宽1200mm, B段宽780mm、D段宽780mm，然后A段、C段、E段分段拔长至Φ 1060mm,如拔长不到位，返炉保温5小时，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 1，不能形成又窄又深的凹坑；6)拔长修整B段、D段，保证总锻造比大于4，拔长不到位，返炉保温5小时，局部锻打B段、D段管嘴部位以细化晶粒；7)锻件成品后，放置于通风处，加快冷却至室温，减少高温下晶粒长大的可能性。见图5、图6，其中热段L001B的操作步骤如下I)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330_370°C，保温6小时，然后以不大于300C /h的升温速率加热到630-670°C，保温14小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1190-1210°C，保温30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ；2)压钳口，钳口尺寸Φ930πιπιΧ 1250mm与水压机镦粗台匹配；3)预拔长至Φ 1600mmX 3960mm,每次压下量50mm,拔长不到位时,返炉保温3小时；4)反复三次镦粗拔长，镦粗至Φ 2000mmX 2550mm,镦粗不到位时，返炉保温16小时，拔长至Φ 1600mm,拔长不到位时，返炉保温4小时,每次压下量50-150mm,如最后一次拔长不能拔长到1900mmX 1060mmX 4015mm,则增加一次缴粗；5)引印分段出I段宽1645mm、II段宽960mm、III段宽1300mm，II段对应管嘴部位，分别拔长I段和III段至Φ 1100mm，保证I段和III段同轴，如拔长不到位，返炉保温2-6小时，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 1，不能形成又窄又深的凹坑；6)拔长修整，保证总锻造比大于4，拔长不到位，返炉保温2-6小时，局部锻打管嘴细化晶粒；7)锻件成品后，放置于通风处，加快冷却至室温，减少高温下晶粒长大的可能性。所述冷段组中包括冷段A、冷段B、冷段C、冷段D，彼此结构相似，见图7、图8，其中冷段A与冷段B结构尺寸相同，见图9、图10，冷段C与冷段D结构尺寸相同，具体操作步骤如下I)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330_370°C，保温5_6小时，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ；2)压钳口，钳口尺寸Φ930πιπιΧ IlOOmm与水压机镦粗台匹配；3)预拔长至Φ 1400mmX 2900mm,每次压下量50mm,拔长不到位时,返炉保温2-4小时；4)反复二次镦粗拔长，镦粗至Φ 1750mm,镦粗不到位时，返炉保温10_15小时，拔长至Φ 1400mmX 2850mm,拔长不到位时，返炉保温2-4小时，每次压下量50-150mm,先拔成圆柱形，然后拔成截面正八边形对边距IlOOmm的棱柱；
5)引印将坯料分成I段、II段、III段+尾，分段拔长，如拔长不到位，返炉保温2-6小时，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 : I ;6)拔长修整，保证总锻造比大于4，拔长不到位，返炉保温2-6小时；7)成品后放置于通风处，加快冷却至室温。所述波动管IIIV组中，波动管I、波动管II、波动管V由同一根坯料分断而成，见图11，其具体操作步骤如下I)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330_370°C，保温5_6小时，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ；2)压钳口，钳口尺寸Φ930πιπιΧ IlOOmm与水压机镦粗台匹配；3)拔长至Φ 650mmX 13800mm,剁刀下料分成波动管I+波动管V+引弧端和波动管11+收弧端两段，每次压下量50_，拔长不到位时，返炉保温2-4小时；4)分段拔长至Φ515±10πιπι，拔长不到位，返炉保温1_2小时，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ；5)精整，成品后放置于通风处，加快冷却至室温。所述波动管IIIIV组中，波动管III、波动管IV由同一根坯料分断而成，见图12，其具体操作步骤如下I)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330_370°C，保温5_6小时，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ；2)压钳口，钳口尺寸Φ930πιπιΧ IlOOmm与水压机镦粗台匹配；3)预拔长至Φ 1400mmX 2900mm,每次压下量50mm,拔长不到位时,返炉保温2-4小时；4)镦粗拔长，镦粗至Φ 1800πιπι，镦粗不到位时，返炉保温16-20小时，拔长至Φ 750mmX 10070mm,拔长不到位时，返炉保温2_4小时，每次压下量50_150mm ；5)剁刀分段下料成波动管III+引弧端和波动管IV+收弧端两段，分段拔长至各自锻件尺寸，拔长不到位，返炉保温1-2小时，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ； 7)精整，成品后放置于通风处，加快冷却至室温。
权利要求
1.一种不锈钢核电主管道锻造エ艺，其特征在于，采用316LN电渣锭坯料，冶炼时控制其有害成分S < O. 005%，P < O. 025%，锻打过程中及时对表面裂纹进行热清理，保证锻造比大于4，其构件共包括热段L001A、热段L001B、冷段A、冷段B、冷段C、冷段D、波动管I、波动管II、波动管III、波动管IV、波动管V十一段，按结构不同以及机械性能要求不同，将上述构件的锻造エ艺分组为热段L001A、热段L001B、冷段组、波动管IIIV组、波动管IIIIV组，其中热段L001A的操作步骤如下 1)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330-370°C，保温5-6小吋，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ； 2)压钳ロ，钳ロ尺寸与水压机镦粗台匹配； 3)预拔长，每次压下量40-60_，拔长不到位吋，返炉保温2-6小时； 4)反复二次镦粗拔长，镦粗不到位时，返炉保温16-24小吋，拔长不到位时，返炉保温2-6小时，毎次压下量50-150mm，由于主管道两管嘴在空间成45°夹角，为便于对两管嘴进行分度，最后将坯料拔成截面正八边形的棱柱； 5)对应管嘴位置引印，分段拔长，如拔长不到位，返炉保温2-6小吋，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ； 6)拔长修整，保证总锻造比大于4，拔长不到位，返炉保温2-6小时，局部锻打管嘴细化晶粒; 7)锻件成品后，放置于通风处，加快冷却至室温。
2.根据权利要求I所述的ー种不锈钢核电主管道锻造エ艺，其特征在干，所述热段L001B的操作步骤如下 1)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330-370°C，保温5-6小吋，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ； 2)压钳ロ，钳ロ尺寸与水压机镦粗台匹配； 3)预拔长，每次压下量40-60_，拔长不到位吋，返炉保温2-6小时； 4)反复三次镦粗拔长，镦粗不到位时，返炉保温16-24小吋，拔长不到位时，返炉保温2-6小时，毎次压下量50-150mm，如最后一次拔长不能拔长到要求尺寸，则增加一次镦粗； 5)对应管嘴位置引印，分段拔长，如拔长不到位，返炉保温2-6小吋，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ； 6)拔长修整，保证总锻造比大于4，拔长不到位，返炉保温2-6小时，局部锻打管嘴细化晶粒; 7)锻件成品后，放置于通风处，加快冷却至室温。
3.根据权利要求I所述的ー种不锈钢核电主管道锻造エ艺，其特征在于，所述冷段组的操作步骤如下 1)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330-370°C，保温5-6小吋，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ； 2)压钳ロ，钳ロ尺寸与水压机镦粗台匹配；3)预拔长，毎次压下量40-60_，拔长不到位时，返炉保温2-4小时； 4)反复二次镦粗拔长，镦粗不到位时，返炉保温10-15小吋，拔长不到位时，返炉保温2-4小时，每次压下量50-150mm，先拔成圆柱形，然后拔成截面正八边形的棱柱； 5)引印分段，分段拔长，如拔长不到位，返炉保温2-6小吋，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ； 6)拔长修整，保证总锻造比大于4，拔长不到位，返炉保温2-6小时； 7)成品后放置于通风处，加快冷却至室温。
4.根据权利要求I所述的ー种不锈钢核电主管道锻造エ艺，其特征在于，所述波动管IIIIV组的操作步骤如下 1)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330-370°C，保温5-6小吋，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ； 2)压钳ロ，钳ロ尺寸与水压机镦粗台匹配； 3)拔长下料，每次压下量40-60_，拔长不到位时，返炉保温2-4小时； 4)分段拔长，拔长不到位，返炉保温1-2小吋，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ； 5)精整，成品后放置于通风处，加快冷却至室温。
5.根据权利要求I所述的ー种不锈钢核电主管道锻造エ艺，其特征在于，所述波动管IIIIV组的操作步骤如下 1)用加热炉加热坯料，先将坯料加热至330-370°C，保温5-6小吋，然后以不大于300C /h的升温速率加热到620-660°C，保温14-15小时，然后再以不大于40°C /h的升温速率加热到1180-1250°C，保温20-30小时，即可出炉锻造，终锻温度不低于950°C ； 2)压钳ロ，钳ロ尺寸与水压机镦粗台匹配； 3)预拔长，毎次压下量40-60_，拔长不到位时，返炉保温2-4小时； 4)镦粗拔长，镦粗不到位时，返炉保温16-20小吋，拔长不到位时，返炉保温2-4小吋，姆次压下量50-1 50mm ； 5)拔长下料，每次压下量40-60_，拔长不到位时，返炉保温2-4小时； 6)分段拔长，拔长不到位，返炉保温1-2小吋，锻打过程中坯料表面出现裂纹时，及时进行热清理，裂纹清理时保证宽度和深度比大于6 I ； 7)精整，成品后放置于通风处，加快冷却至室温。
全文摘要
本发明涉及一种不锈钢核电主管道锻造工艺，其特征在于，采用316LN电渣锭坯料，在锻打过程中及时对表面裂纹进行热清理，并保证锻造比大于4，其构件共包括热段L001A、热段L001B、冷段A、冷段B、冷段C、冷段D、波动管I、波动管II、波动管III、波动管IV、波动管V十一段，将上述构件的锻造工艺分组为热段L001A、热段L001B、冷段组、波动管IIIV组、波动管IIIIV组。与现有技术相比，本发明的有益效果是1)极大限度的减少了锻件的生产火次，提高了生产效率，保证了锻件的设计尺寸要求。2)通过锻造过程中及时热清理，克服了坯料表面的热裂倾向，提高了主管道的表面质量。3)实现核电关键设备100％国产化。
文档编号B21K1/14GK102825207SQ201110158358
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者朴振胜, 宋嘉欣, 冷永炎, 孙凤先, 宋恩余, 高扬 申请人:鞍钢重型机械有限责任公司