大型封頭鍛件鍛造工藝編制及實踐研究

■ 王爽，王寶亮

大型封頭鍛件是壓力容器重要鍛件之一，壓力容器殼體是由筒體和封頭兩大部分構(gòu)成的一個密閉容器，在其壁上又各引出部分接管法蘭等。封頭與筒體連接可采用焊接或法蘭連接。封頭制造質(zhì)量的好壞對整體壓力容器使用性能都有直接影響。此封頭屬于異形鍛件，在鍛造生產(chǎn)中容易出現(xiàn)折疊缺陷、裂紋、尺寸超差等質(zhì)量問題。本文通過研究工藝編制及生產(chǎn)實踐中容易出現(xiàn)的一些問題來提高鍛件質(zhì)量。鍛件如圖1、圖2所示。

1. 鍛造工藝編制

根據(jù)材質(zhì)確定鍛造溫度范圍, 始鍛溫度1250℃，終鍛溫度750℃，精鍛溫度700℃。根據(jù)鍛件尺寸形狀確定鍛造變形工序，第一火次：壓鉗口；第二火次：鐓粗拔方倒八角；第三火次：鐓粗、KD法拔長下料；第四、五、六火次：2次預(yù)鍛下模鐓粗；第七、八火次：出成品。

（1）錠型選擇 鋼錠冒口及澆口切除重量，按鋼錠錠身重量百分比計算，一般封頭鍛件冒口切除：錠身重15%～20%，澆口切除5%～10%。

坯料重量可按下式計算

G坯料=G鍛件+G燒損+G料頭G鍛件=KG1

G1=ρV

式中 G坯料——坯料重量；

G鍛件——鍛件重量；

G燒損——加熱時由于坯料表面氧化而燒損重量。第一次加熱取被加熱金屬的2%～3%，以后每次加熱取1.5%～2.0%；

G料頭——在鍛造過程中切掉的那部分金屬重量，如修切端部的料頭等；

G1——鍛件名義重量；

K——鍛件補償系數(shù)，封頭鍛件一般取1.04～1.07；

ρ——金屬密度，鋼鐵取

7.85kg/dm3，

V ——鍛件體積。

根據(jù)鍛件尺寸和上述公式進行計算，并結(jié)合《鋼錠手冊》發(fā)現(xiàn)沒有合適錠型可供選擇，故與其他鍛件合鍛選取312t上注24棱鋼錠，煉鋼方法LVCD+LB3。

圖 1

圖2 大型封頭鍛件圖樣

（2）各鍛造變形火次工藝尺寸確定與工附具選擇 第一火次：壓鉗φ1550mm；氣割澆口錠身250mm（含刀口），如圖3所示，所用工附具為：850上平下V砧。

第二火次：鐓粗至φ4250mm×2000mm；WHF法拔方至2700mm×3900mm；按圖4倒八角400～500mm并及時清理裂紋或折傷，所用工附具為：φ1300mm漏盤，1500mm上下平砧。

第三火次：鐓粗至φ4220mm×2000mm，壓平上端面凸臺；KD法拔長至φ3000mm×3960mm，用上平、下V砧精鍛大頭端外圓至φ2800mm×4550mm，按圖5拔長下料，操作機從坯料澆口端夾持，將冒口端從根部拔長至φ1300mm，氣割下料，下料后注意返爐時澆口朝上立于專用十字墊鐵上加熱。所用工附具為：φ4800mm鐓粗蓋，φ1300mm鐓粗漏盤，1500mm上下V砧。

第四火次：在預(yù)鍛下模鐓粗至圖6所要求尺寸，所用工附具為：電動回轉(zhuǎn)臺（或3600mm回轉(zhuǎn)臺+φ5800mm蓋子），φ4800mm鐓粗蓋，1200mm上平砧，預(yù)鍛下模。

第五火次：用條形球面錘頭，預(yù)鍛下模時，在回轉(zhuǎn)臺（400t）上按表1中布錘及壓下量要求旋轉(zhuǎn)鍛造，鍛后鍛件內(nèi)表面光整無明顯錘痕；將鍛件開口朝下返爐。所用工附具為：電動回轉(zhuǎn)臺（或3600mm回轉(zhuǎn)臺+φ5800mm蓋子），φ4800mm鐓粗蓋，1200mm上平砧，預(yù)鍛下模，條形球面錘頭，如圖7所示。

第六火次：專用下凸模和下凸模中用雙扇形橢球面錘頭，按表2旋轉(zhuǎn)鍛造布錘及壓下量要求鍛造，所用工附具為：電動回轉(zhuǎn)臺（或3600mm回轉(zhuǎn)臺+φ5800mm蓋子），專用下凸模，φ4800mm鐓粗蓋，1200mm上平砧，雙扇形橢球面錘頭，如圖8所示。

第七、八火次：用雙扇形橢球面錘頭旋轉(zhuǎn)鍛造至封頭鍛件開口端外徑到φ6600mm后，用環(huán)體將鍛件壓下至鍛件與下凸模貼合，如圖9、圖10所示；用凸臺壓實錘頭局部壓實鍛件上部凸臺如圖11所示，所用工附具為：電動回轉(zhuǎn)臺、專用下凸模、專用上沖頭、環(huán)體。450t橋式起重機掛門子鉤取料、上料。

所用設(shè)備根據(jù)變形過程及鍛件尺寸結(jié)合各水壓機的鍛造能力，選擇150MN水壓機進行生產(chǎn)。

圖 3

圖 4

圖 5

圖 6

圖 7

表 1

2.生產(chǎn)中各工序操作要點與注意事項

（1）鐓粗、WHF拔長、倒八角 鐓粗高度H=1400mm，在放置坯料時，方向必須有人看正。WHF拔長尺寸2400mm×2400mm，壓下量15%，翻轉(zhuǎn)90°壓下一道次，澆、冒口交替布砧。保證冒口端平齊，為下火次鐓粗做準(zhǔn)備。倒八角，長度約500mm。注意折傷，若折傷深超過50mm時需吹氧處理。

注意事項：輔具擺放，鐓粗前坯料是否立正，鐓粗高度，WHF壓下量，倒八角壓下量，折傷深度，吹氧情況。

（2）鐓粗，KD拔長，氣割下料 鐓粗高度H=1400mm，在放置坯料時，方向必須有人看正。KD拔長前四道次壓下量坯料高度20%。留量100轉(zhuǎn)萬噸采用850上平砧、下V砧光整。氣割鉗口時，貼近鉗口根部氣割。

注意事項：附具擺放，鐓粗前坯料是否立正，鐓粗高度，KD壓下量，光整留量，氣割長度、位置，有傷吹氧清理。

（3）第一次預(yù)鐓粗（兩次預(yù)鐓粗火次合并） 澆口向上鐓粗至H=1500mm，放置坯料時方向必須有人看正，翻轉(zhuǎn)180°，鐓粗至H=1100mm，1200平砧平整凸面至工藝高度。返爐時澆口向上。測量坯料高度及直徑，根據(jù)鐓粗時坯料，澆、冒口直徑實際情況，確定是否翻轉(zhuǎn)鐓粗或現(xiàn)狀開高度。目的是保證坯料澆、冒口變形均勻，滿足工藝要求。

注意事項：附具擺放，鐓粗時坯料澆、冒口直徑實際變形情況，確定是否翻轉(zhuǎn)，坯料高度及直徑，裝爐時澆口向上。

圖 8

表 2

圖 9 圖 10 圖 11

（4）出成品火次 南550t橋式起重機掛鏈子吊環(huán)體，待坯料放正后，將環(huán)體放置在坯料上,一同拉入水壓機。用環(huán)體整體鐓粗，壓下量250～300mm。卸下環(huán)體，拉出走臺，南550t橋式起重機將環(huán)體吊走。吊專用沖頭至坯料凸臺上，找中對正。拉入坯料，壓凸臺，壓下量150～200mm。

注意事項：附具擺放，橋式起重機吊鉗是否正確，環(huán)體壓下高度，凸臺壓下高度，凸臺下延至走臺高度4400mm，壓凸臺前，用水壓機上砧板點高度，計算后再壓。

3. 結(jié)語

鍛件生產(chǎn)中不論是工藝編制還是實際操作中，每一個細(xì)節(jié)都有可能影響到鍛件質(zhì)量，所以質(zhì)量的提升需要全體員工堅持不懈的共同努力。

[1] 高錦張.塑性成形工藝及模具設(shè)計[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2] 俞漢清，陳金德.金屬塑性成型原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[3] 康大韜，葉國斌.大型鍛件材料及熱處理[M].北京：龍門書局出版社，1998.