核电压力容器的顶盖锻造方法与流程

本发明涉及金属材料锻造领域，特别涉及一种核电压力容器的顶盖锻造方法。

背景技术：

ap1000核电系统是中国从西屋公司引进的第三代核电系统，它具有技术先进、效率高、安全性能好等特点，将是我国未来几十年发展的主要堆型，一体化顶盖是压力容器中重要锻件。

如图1-图4所示，以往ap1000的顶盖成型方法为：先锻造出圆板坯(图1所示)，再在模具中预成型(图2所示)，然后在模具中碾压成型(图3、图4所示)。该成型方法仅考虑顶盖的成型，而管嘴是在后续的步骤中用堆焊的方法成形的，如图5所示。该方式要在焊接前做焊接评定，且对焊缝的检测严格，制造周期长，成本高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，需要提供一种核电压力容器的顶盖锻造方法，以减少设备焊缝和在役检查工作量，提高核电站安全性和可靠性。

为解决该技术问题，本发明提供一种核电压力容器的顶盖锻造方法，包括以下步骤：

步骤一，将钢锭热送切冒，烧剥t肩；

步骤二，在钢锭底部逐压钳把；

步骤三，对钢锭进行宽砧强压拔方，中心压实；

步骤四，镦粗步骤三后的钢坯，宽砧强压拔方，中心压实；

步骤五，镦粗步骤四后的钢坯，拔长，开坯；

步骤六，将步骤五后的钢坯放置在第一下模中镦粗，并采用上砧旋转镦剥；经过此步骤后的钢坯形状为底部带有凸台的倒梯形体；

步骤七，将步骤六后的钢坯采用第一上模冲压，在钢坯的上部冲出凹坑的同时外侧贴紧第一下模；

步骤八，将步骤七后的钢坯放入第二下模，同时采用第二上模碾压预成型；

步骤九，将步骤八后的钢坯采用第三上模碾压成型，平整法兰完工，所述第三上模外轮廓形状与最终成型的顶盖内腔截面形状相匹配，最终成型的顶盖包括半球形顶盖本体、凸台及法兰，其中法兰直径为4950毫米-5100毫米，法兰高度为950毫米-1100毫米，顶盖底部带凸台的直径是3450毫米-3750毫米，凸台高度为850毫米。

优选地，所述步骤二后钢锭锭身为锥形圆台体，锭身顶部直径3564毫米，锭身底部直径2750毫米，锭身高度为4120毫米，钳把直径为1470毫米，钳把长度为1400毫米。

优选地，所述步骤三后的钢锭的锭身宽度为2600毫米。

优选地，步骤四中钢坯镦粗后锭身直径为3900毫米，拔长后锭身宽度为2600毫米。

优选地，步骤五中钢坯镦粗后锭身直径为3900毫米，拔长后锭身直径为2850毫米。

优选地，步骤六中钢坯先进行50％以上大变形量的整体镦粗，再采用1600毫米宽上砧大进砧量旋转镦剥。

优选地，步骤七后钢坯的直径为4700毫米，高度为1900毫米。

优选地，步骤八中的第二下模的内表面形状为带有台阶的半球形。

优选地，步骤八中的第二上模为圆弧加直段的条形砧。

优选地，步骤九分为两个火次，步骤一至步骤八中各步骤均为一个火次。

本发明首先将钢锭锻制成一定尺寸的坯料后，在一定的模具中进行大变形量镦粗和旋转镦剥以及冲型进行预成型；然后采用如图14的第一套终成型模具碾压坯料，使其斜面部分产生金属两向流动，预制出部分凸台；之后采用如图15的第二套终成型模具，用旋转砧碾压，拉长球形壳体，同时使金属往凸台所在位置继续流动，挤压出管嘴凸台，保证锻件满足工艺尺寸要求。该解决方案既考虑异型锻件成型，同时考虑了凸台成型的晶粒状况。即采用的凸台分步成型法在两个火次中保证凸台都产生了变形，防止该处因多火次无变形而导致晶粒异常长大。

附图说明

图1-图5是现有技术核电压力容器的顶盖锻造方法。

图6-图15为本发明核电压力容器的顶盖锻造方法各个步骤示意图。

附图标记说明

1第一下模2第一上模

3第二上模4第二下模

5第三上模6凸台

7法兰8顶盖本体

具体实施方式

本发明的核电压力容器的顶盖锻造方法，用于制造ap1000的顶盖，包括以下步骤：

步骤一，将钢锭热送切冒，烧剥t肩。锻造钢锭由冒口、锭身和锭尾三部分组成，冒口呈上小下大的圆台形，锭身是钢锭的主体，在锻造中除切去冒口端和水口端的少部料以及火耗外，其余的锭身部分被锻成锻件。

步骤二，在钢锭底部逐压钳把。底部在锻造过程中锻成钳把，作锻造操作的把持之用。图7示出了步骤二后钢锭的形状，钢锭锭身为锥形圆台体，锭身顶部宽3564毫米，锭身底部宽2750毫米，锭身高度为4120毫米，钳把直径为1470毫米，钳把长度为1400毫米。

步骤三，宽砧强压拔方，中心压实。如图8所示，步骤三后的钢坯的锭身宽度为2600毫米。

步骤四，镦粗步骤三后的钢坯，宽砧强压拔方，中心压实。如图9所示步骤四中钢坯镦粗后锭身直径为3900毫米，拔长后锭身宽度为2600毫米。

步骤五，镦粗步骤四后的钢坯，拔长，开坯。如图10所示，步骤五中钢坯镦粗后锭身直径为3900毫米，锭身直径为2850毫米。

步骤六，如图11所示，将步骤五后的钢坯放置在第一下模中镦粗，并采用1600mm宽上砧大进砧量旋转镦剥；经过此步骤后的钢坯形状为底部带有凸台的倒梯形体。

步骤七，如图12所示，将步骤六后的钢坯采用第一上模冲压，在钢坯的上部冲出凹坑的同时外侧贴紧第一下模。此步骤后钢坯的形状如图13所示，直径为4700毫米，高度为1900毫米。

步骤八，将步骤七后的钢坯放入第二下模，同时采用第二上模碾压预成型。如图14所示，第二下模的内表面形状为带有台阶的半球形，第二上模为圆弧加直段的条形砧。

步骤九，将步骤八后的钢坯采用第三上模碾压成型，平整法兰完工，所述第三上模是外表面形状与最终成型的顶盖内表面截面形状相匹配，同时有一定厚度的片状砧。如图15所示。

最终成型的顶盖形状如图6所示，包括半球形顶盖本体、凸台及法兰，其中法兰直径为4950毫米-5100毫米，法兰高度为950毫米-1100毫米，顶盖底部带凸台的直径是3450毫米-3750毫米，凸台高度为850毫米。

在上述步骤中，步骤九分为两个火次，步骤一至步骤八中各步骤均为一个火次。

本发明通过两次镦粗+拔长、两次中心压实的方式来制取坯料，管嘴凸台靠旋转碾压时在预定的状态下进行多火次金属流动成型，既保证成型尺寸又保证细化晶粒。法兰在完工前留有足够变形量，待管嘴凸台碾压成型后平整，达到细化晶粒。同时，本发明通过预制坯，在胎模锻中成型管嘴凸台，使得带管嘴凸台的一体化顶盖能整体成型并符合锻件技术要求。本方法可以最大程度的使锻件的形状和尺寸接近产品最终的尺寸，提高锻件的材料利用率，管嘴凸台无需堆焊而成，减少了堆焊和加工工时(一般为3个月)，降低了产品制造成本。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种核电压力容器的顶盖锻造方法，首先将钢锭锻制成一定尺寸的坯料后，在一定的模具中进行大变形量镦粗和旋转镦剥以及冲型进行预成型；然后采用第一套终成型模具碾压坯料，使其斜面部分产生金属两向流动，预制出部分凸台；之后采用第二套终成型模具，用旋转砧碾压，拉长球形壳体，同时使金属往凸台所在位置继续流动，挤压出管嘴凸台，保证锻件满足工艺尺寸要求。该解决方案既考虑异型锻件成型，同时考虑了凸台成型的晶粒状况。即采用的凸台分步成型法在两个火次中保证凸台都产生了变形，防止该处因多火次无变形而导致晶粒异常长大。

技术研发人员：董凯
受保护的技术使用者：上海电气上重铸锻有限公司
技术研发日：2017.11.28
技术公布日：2019.06.04