核聚变堆磁体支撑用的H型钢制造方法与流程

本发明属于锻造制造技术领域，涉及异形复杂锻件的制造，特别涉及一种核聚变堆磁体支撑用h型钢的制造方法。

背景技术：

h型钢是一种截面为有带锥度工字型的长条形异形件，材料为316ln，对耐低温、高压、抗腐蚀、内部低缺陷、综合力学性能要求非常高。h型钢传统制造方法一般是采用锻造实心的长条形锻件的方式成型，然后再通过机加工的方式掉内部多余余量；或者采用锻造为槽形锻件的方式成型，后续通过车铣另一面的多余余量；或者采用铸造的方式成型。目前采用锻造的方式生产的产品因锻件内部纤维方向被切断，不仅降低了其综合力学性能和使用寿命，而且由于加工余量太大，需要大量的时间进行机加工，同时也造成原材料的浪费；而采用铸造的方式成型，存在材料组织分布不均匀的问题，导致综合力学性能不能满足压力容器的制造要求。该两种方法是机械加工去除多余金属制成，机械加工余量大，加工周期长，材料浪费大，制造成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是，针对传统方法锻造的核聚变堆磁体支撑用h型钢存在的问题和弊端及产品自身的特点，提供一种能使锻件纤维方向随形分布，机加工余量小，机械性能和使用寿命提高，具有抗低温、高压和抗腐蚀特性，成本低的核聚变堆磁体支撑用h型钢的锻制方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

核聚变堆磁体支撑用的h型钢制造方法，包括下列步骤：

第一步：首先将经电炉加炉外精炼的钢锭加热至始锻温度1180℃并保温，在850℃～1180℃范围内进行3-5次的反复镦粗拔长，通过锻压以改变其组织状态，焊合内部缺陷，并用上下平砧得到满足要求的截面为长方形的条形锻坯，然后将条形锻坯放入锻件加热炉中加热至始锻温度并保温；保温时间根据条形锻坯有效截面厚度，条形锻坯内部和外部温度趋向均匀后确定；

第二步：将条形锻坯从加热炉中取出后，对条形锻坯进行镦粗预成型：先将预成型下模2预热至250℃～350℃，涂抹脱模剂，然后将经加热至1180℃并充分保温后的条形锻坯的一端放入预成型下模2内，预成型下模2放在液压机下平台的下砧座上，随下平台移动至液压机上砧处，液压机机械手夹住预成型上模1，通过上砧对预成型上模1施加压力进行镦粗预成型,由于条形锻坯较长，需对条形锻坯由一端到另一端来回逐渐镦粗进行预成型，得镦粗后的条形锻坯，即预成型后的条形锻坯；

第三步：预成型结束后，再次将预成型后的条形锻坯放入锻件加热炉中加热至始锻温度1180℃并保温一定时间（保温时间根据坯料有效厚度确定），确保预成型后的条形锻坯在锻造过程中温度区间范围在850℃～1180℃内；同时，取下预成型上模1，然后将预成型下模2更换为成型下模3；预成型后的条形锻坯保温达到锻造温度1180℃后，出炉进行最终成型；将锥形上砧4放置在预成型后的条形锻坯“双肩”中间部位，将预成型后的条形锻坯的“两只脚”放置在成型下模3中间凸出部位的两边凹槽内，液压机上砧向下压锥形上砧4，锥形上砧4沿预成型后的条形锻坯“双肩”中间部位向下移动，“双肩”收到挤压扩张，将坯料扩张至要求尺寸；同时，预成型后的条形锻坯“两只脚”沿成型下模3流动，填充凹槽，并最终达到理想尺寸；在用成型下模3和锥形上砧4镦粗成型过程中，成型下模3需受力均匀，使核聚变堆磁体支撑用h型钢锻造流线均匀，以保证h型钢有优良的综合力学性能；

第四步：h型钢锻制完成后经性能热处理，综合力学性能、微观组织及耐腐蚀、晶粒度检验，小余量加工即制成核聚变堆磁体支撑用h型钢5。

采用上述技术方案的有益效果:

本发明能锻制不同材料、不同尺寸的有带锥度工字型的长条形异形件，其纤维方向随形分布，安全可靠，具有耐高温、抗高压和抗腐蚀特性，且机械加工余料小，省材料，加工周期短，制造成本低。

附图说明

图1为条形锻坯放置在预成型上下模中的正视图；

图2为预成型后的条形锻坯放置在成型下模中的正视图；

图3为预成型后的条形锻坯放置在成型下模与锥形上砧中的正视图；

图4为成型后的h型钢的正视图。

图中：1-预成型上模、2-预成型下模、3-成型下模、4-锥形上砧、5-h型钢。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。但不作为对本发明的任何限制依据。

实施例一

核聚变堆磁体支撑用的h型钢制造方法，包括下列步骤：

第一步：首先将经电炉加炉外精炼的钢锭加热至1180℃进行3次的反复镦粗拔长，通过锻压以改变其组织状态，焊合内部缺陷，并用上下平砧得到满足要求的截面为长方形的条形锻坯，然后将条形锻坯放入锻件加热炉中加热至始锻温度并保温2小时；

第二步：将条形锻坯从加热炉中取出后，对条形锻坯进行镦粗预成型：先将预成型下模2预热至280℃，涂抹脱模剂，然后将经加热并充分保温后的条形锻坯的一端放入预成型下模2内，预成型下模2放在液压机下平台的下砧座上，随下平台移动至液压机上砧处，液压机机械手夹住预成型上模1，通过上砧对预成型上模1施加压力进行镦粗预成型,由于条形锻坯较长，需对条形锻坯由一端到另一端来回逐渐镦粗进行预成型，得镦粗后的条形锻坯,即预成型后的条形锻坯；

第三步：预成型结束后，再次将预成型后的条形锻坯放入锻件加热炉中加热至始锻温度1180℃并保温1.5小时，确保预成型后的条形锻坯在锻造过程中温度区间范围在850℃～1180℃内；同时，取下预成型上模1，然后将预成型下模2更换为成型下模3；预成型后的条形锻坯保温达到锻造温度后，出炉进行最终成型；将锥形上砧4放置在预成型后的条形锻坯“双肩”中间部位，将预成型后的条形锻坯的“两只脚”放置在成型下模3中间凸出部位的两边凹槽内，液压机上砧向下压锥形上砧4，锥形上砧4沿预成型后的条形锻坯“双肩”中间部位向下移动，“双肩”收到挤压扩张，将坯料扩张至要求尺寸；同时，预成型后的条形锻坯两只脚”沿成型下模3流动，填充凹槽，并最终达到理想尺寸；在用成型下模3和锥形上砧4镦粗成型过程中，成型下模3需受力均匀，使核聚变堆磁体支撑用h型钢锻造流线均匀，以保证h型钢有优良的综合力学性能；

第四步：h型钢锻制完成后经性能热处理，综合力学性能、微观组织及耐腐蚀、晶粒度检验，小余量加工即制成核聚变堆磁体支撑用h型钢5。

实施例二

核聚变堆磁体支撑用的h型钢制造方法，包括下列步骤：

第一步：首先将经电炉加炉外精炼的钢锭加热至1180℃进行4次的反复镦粗拔长，通过锻压以改变其组织状态，焊合内部缺陷，并用上下平砧得到满足要求的截面为长方形的条形锻坯，然后将条形锻坯放入锻件加热炉中加热至始锻温度并保温2.1小时；

第二步：将条形锻坯从加热炉中取出后，对条形锻坯进行镦粗预成型：先将预成型下模2预热至300℃，涂抹脱模剂，然后将经加热并充分保温后的条形锻坯的一端放入预成型下模2内，预成型下模2放在液压机下平台的下砧座上，随下平台移动至液压机上砧处，液压机机械手夹住预成型上模1，通过上砧对预成型上模1施加压力进行镦粗预成型,由于条形锻坯较长，需对条形锻坯由一端到另一端来回逐渐镦粗进行预成型，得镦粗后的条形锻坯,即预成型后的条形锻坯；

第三步：预成型结束后，再次将预成型后的条形锻坯放入锻件加热炉中加热至始锻温度1180℃并保温2小时，确保预成型后的条形锻坯在锻造过程中温度区间范围在850℃～1180℃内；同时，取下预成型上模1，然后将预成型下模2更换为成型下模3；预成型后的条形锻坯保温达到锻造温度后，出炉进行最终成型；将锥形上砧4放置在预成型后的条形锻坯“双肩”中间部位，将预成型后的条形锻坯的“两只脚”放置在成型下模3中间凸出部位的两边凹槽内，液压机上砧向下压锥形上砧4，锥形上砧4沿预成型后的条形锻坯“双肩”中间部位向下移动，“双肩”收到挤压扩张，将坯料扩张至要求尺寸；同时，预成型后的条形锻坯两只脚”沿成型下模3流动，填充凹槽，并最终达到理想尺寸；在用成型下模3和锥形上砧4镦粗成型过程中，成型下模3需受力均匀，使核聚变堆磁体支撑用h型钢锻造流线均匀，以保证h型钢有优良的综合力学性能；

第四步：h型钢锻制完成后经性能热处理，综合力学性能、微观组织及耐腐蚀、晶粒度检验，小余量加工即制成核聚变堆磁体支撑用h型钢5。

实施例三

核聚变堆磁体支撑用的h型钢制造方法，包括下列步骤：

第一步：首先将经电炉加炉外精炼的钢锭加热至1180℃进行5次的反复镦粗拔长，通过锻压以改变其组织状态，焊合内部缺陷，并用上下平砧得到满足要求的截面为长方形的条形锻坯，然后将条形锻坯放入锻件加热炉中加热至始锻温度并保温2.5小时；

第二步：将条形锻坯从加热炉中取出后，对条形锻坯进行镦粗预成型：先将预成型下模2预热至340℃，涂抹脱模剂，然后将经加热并充分保温后的条形锻坯的一端放入预成型下模2内，预成型下模2放在液压机下平台的下砧座上，随下平台移动至液压机上砧处，液压机机械手夹住预成型上模1，通过上砧对预成型上模1施加压力进行镦粗预成型,由于条形锻坯较长，需对条形锻坯由一端到另一端来回逐渐镦粗进行预成型，得镦粗后的条形锻坯,即预成型后的条形锻坯；

第三步：预成型结束后，再次将预成型后的条形锻坯放入锻件加热炉中加热至始锻温度1180℃并保温2.5小时，确保预成型后的条形锻坯在锻造过程中温度区间范围在850℃～1180℃内；同时，取下预成型上模1，然后将预成型下模2更换为成型下模3；预成型后的条形锻坯保温达到锻造温度后，出炉进行最终成型；将锥形上砧4放置在预成型后的条形锻坯“双肩”中间部位，将预成型后的条形锻坯的“两只脚”放置在成型下模3中间凸出部位的两边凹槽内，液压机上砧向下压锥形上砧4，锥形上砧4沿预成型后的条形锻坯“双肩”中间部位向下移动，“双肩”收到挤压扩张，将坯料扩张至要求尺寸；同时，预成型后的条形锻坯两只脚”沿成型下模3流动，填充凹槽，并最终达到理想尺寸；在用成型下模3和锥形上砧4镦粗成型过程中，成型下模3需受力均匀，使核聚变堆磁体支撑用h型钢锻造流线均匀，以保证h型钢有优良的综合力学性能；

第四步：h型钢锻制完成后经性能热处理，综合力学性能、微观组织及耐腐蚀、晶粒度检验，小余量加工即制成核聚变堆磁体支撑用h型钢5。