特大型管板鍛件鍛造工藝

胡振志 劉曉麗 董文斐 徐航濤 李春輝 劉 旺

(中信重工機(jī)械股份有限公司，河南471003)

特大型管板鍛件鍛造工藝

胡振志 劉曉麗 董文斐 徐航濤 李春輝 劉 旺

(中信重工機(jī)械股份有限公司，河南471003)

通過(guò)分析特大型管板鍛件內(nèi)在變形機(jī)理及過(guò)程，采取兩端半弧板、中間長(zhǎng)弧板的成形工藝和寬砧強(qiáng)壓拔方法鍛制管板，成功完成了?8 000 mm特大型管板鍛件的生產(chǎn)試制。

特大型管板;變形機(jī)理;鍛造工藝

石化用特大型管板鍛件系我公司重點(diǎn)鍛件研發(fā)方向之一。近幾年來(lái)，通過(guò)不斷加大技術(shù)研發(fā)力度，持續(xù)提升管板鍛造技術(shù)實(shí)力，在管板鍛造方面，我們?nèi)〉昧碎L(zhǎng)足的進(jìn)步。我公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)的?8 000 mm特大型管板鍛件是建廠以來(lái)的最大鍛件。超聲檢測(cè)按照J(rèn)B/T4730.3—2005執(zhí)行，合格等級(jí)為:單個(gè)缺陷Ⅱ級(jí)，底波降低量Ⅰ級(jí)，密集型缺陷Ⅰ級(jí)。晶粒度要求不低于6級(jí)，嚴(yán)格控制非金屬夾雜物含量。在生產(chǎn)、技術(shù)等方面都遇到了極大挑戰(zhàn)。為解決這些難題，通過(guò)不斷創(chuàng)新、探索，合理設(shè)計(jì)鍛件圖，提出新的鍛造變形工藝，最終完成了管板鍛件的生產(chǎn)試制，提升了公司特大型管板鍛件的制造能力［1］。

1 鍛件工藝圖設(shè)計(jì)

?8 000 mm特大型管板鍛件直徑大，重量重，超出了185 MN油壓機(jī)的生產(chǎn)能力，采用整體成形難度極大，只能采取分段成形。以前，對(duì)于規(guī)格相對(duì)較大的管板鍛件通常鍛成方板，然后拼焊成形。顯然，若采用該種成形方法，鍛件重量大、成本高，因此必須提出一種新的鍛件工藝圖:既能保證鍛件內(nèi)部空洞疏松等缺陷得到壓實(shí)焊合，又能降低鍛件成本，滿(mǎn)足客戶(hù)鍛件減重的要求。

基于此，我們優(yōu)化了鍛件工藝圖并充分利用金屬流動(dòng)規(guī)律，提出了分三段成形，即:中間長(zhǎng)弧板成形+兩端半弧板成形，鍛件形狀最大限度的接近零件形狀的工藝設(shè)計(jì)方法，極大的減輕了鍛件工藝重量，降低了鍛件制造成本。鍛件工藝示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 鍛件工藝示意圖Figure 1 The forge process sketch of tube plate

2 成形工藝研究

2.1 兩端半弧板成形工藝研究

半弧板鍛件形狀較復(fù)雜，按照傳統(tǒng)工藝方法損料多，材料實(shí)際利用率相對(duì)較低，必然增加車(chē)間生產(chǎn)成本。通過(guò)認(rèn)真分析鍛件形狀，確定采取兩件錯(cuò)位合鍛-氣割成形的方法組織生產(chǎn)。半弧板鍛件成形示意圖見(jiàn)圖2。

通過(guò)采用兩件合鍛的成形工藝，不僅降低了鍛件工藝重量和工藝損耗，而且克服了因鍛件形狀復(fù)雜導(dǎo)致車(chē)間組織生產(chǎn)難度較大的問(wèn)題。

2.2 中間長(zhǎng)弧板成形工藝研究

長(zhǎng)弧板鍛件形狀較特別，若按照傳統(tǒng)工藝方法直接鍛成方板，則增加了鍛件工藝重量。通過(guò)認(rèn)真分析鍛造變形工藝，基于金屬塑性流動(dòng)原理，利用鍛造過(guò)程中產(chǎn)生舌頭鼓出兩端弧形，如圖3所示。

圖2 半弧板鍛件成形示意圖Figure 2 The forge forming sketch of half-arc plate

圖3 長(zhǎng)弧板鍛件成形示意圖Figure 3 The forge forming sketch of long arc plate

通過(guò)充分利用鍛造過(guò)程中產(chǎn)生的舌頭，不僅容易保證鍛件兩端的弧度尺寸，而且生產(chǎn)操作控制簡(jiǎn)單，也降低了鍛件制造成本。

2.3 主變形方案分析

由于本批次管板技術(shù)要求嚴(yán)格，而且截面大、高度低，心部極易產(chǎn)生片狀?yuàn)A雜缺陷，基于此主變形鐓拔階段采取寬砧強(qiáng)壓拔方法，大進(jìn)砧量、大壓下量進(jìn)行鍛造，充分打碎粗大組織，焊合孔洞性缺陷［2］。W/H(W—砧子寬度，H—坯料壓前高度)控制在0.5～0.8，保證坯料心部的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)。壓下率△H/H控制在16%～22%，保證閉合面積最大。主變形拔扁初始階段采取寬砧強(qiáng)壓拔扁、坯料局部成形，金屬基體以局部整體流動(dòng)為主，使得受壓部位心部承受一定的靜水壓力，減弱了夾雜物成為片狀的趨勢(shì)［1，3］。拔完一趟后翻轉(zhuǎn)180°進(jìn)行第二趟拔扁，壓下率△H/H控制在14%～17%之間，合理控制送進(jìn)量。主變形拔扁接近出成品階段采用窄砧拔扁拔長(zhǎng)。變形進(jìn)行到此階段，內(nèi)部組織基本上得到了充分壓實(shí)，成形力較大，金屬流動(dòng)較為困難。采用窄砧拔扁拔長(zhǎng)降低了成形力，再則砧子與坯料的接觸面積減小，一定程度上改善了金屬塑性流動(dòng)狀況，利于鍛件成形［4］。

2.4 工藝方案主要亮點(diǎn)和過(guò)程控制關(guān)鍵點(diǎn)

(1)該工藝方案主要亮點(diǎn):很大程度上實(shí)現(xiàn)了按照管板零件輪廓形狀進(jìn)行成形，且生產(chǎn)操作較為方便，尺寸也較容易控制。兩端半弧板鍛件錯(cuò)位合鍛-氣割的工藝方法一定程度上解決了形狀較為復(fù)雜大型鍛件的成形問(wèn)題，且通過(guò)合理利用兩端余料鍛制本體試板，更好的貼合了鍛件本身綜合性能。長(zhǎng)弧板的鍛造充分利用了金屬流動(dòng)規(guī)律，解決了端部弧形輪廓的成形，達(dá)到了降低生產(chǎn)成本的目的。

(2)該工藝方案生產(chǎn)過(guò)程控制關(guān)鍵點(diǎn):鐓拔階段嚴(yán)格按照工藝參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)操作，合理控制進(jìn)砧量和壓下量。拔扁過(guò)程中應(yīng)根據(jù)具體生產(chǎn)情況及時(shí)調(diào)整操作方法，保證鍛件成形質(zhì)量。另外，由于鍛件形狀的特殊性，接近工藝尺寸后，要及時(shí)用事先做好的樣板比對(duì)，特別要關(guān)注長(zhǎng)弧板兩端弧度的成形情況，防止尺寸超差。

3 生產(chǎn)試制

結(jié)合以上分析、研究，采用該成形工藝進(jìn)行了生產(chǎn)試制。

在試制中，嚴(yán)格按照工藝參數(shù)組織生產(chǎn)，合理控制進(jìn)砧量和壓下量，最終成功完成了兩件特大型管板(四件半弧板、兩件長(zhǎng)弧板)的生產(chǎn)，經(jīng)后續(xù)超聲檢測(cè)、晶粒度和非金屬夾雜物檢驗(yàn)，全部滿(mǎn)足交貨要求。

4 結(jié)論

經(jīng)分析和生產(chǎn)試制，可以得到以下結(jié)論:

(1)對(duì)于特大型管板鍛件采取兩端半弧板、中間長(zhǎng)弧板的成形新工藝方案是切實(shí)可行的，也滿(mǎn)足了客戶(hù)降本增效的要求。

(2)采取寬砧強(qiáng)壓拔方法鍛制管板能夠有效焊合內(nèi)部缺陷，避免片狀?yuàn)A雜缺陷超標(biāo)，保證了鍛件內(nèi)部質(zhì)量。

(3)該工藝方案生產(chǎn)操作較為方便，尺寸容易控制，豐富了特大型管板鍛件的成形方法，為后續(xù)不同類(lèi)型、規(guī)格的鍛件生產(chǎn)提供了技術(shù)支撐。

［1］ 許樹(shù)森，等.大型管板鍛造工藝研究.礦山機(jī)械，2002(04).

［2］ 史宇麟，等.大鍛件兩次鐓拔鍛造的工藝優(yōu)化.熱加工工藝，2007(5).

［3］ 顧松霞，等.優(yōu)化鍛造工藝，改善20MnMoNb管板內(nèi)部質(zhì)量.大型鑄鍛件，2005(1).

［4］ 胡振志，等.大直徑管板鍛件的工藝研究.礦山機(jī)械，2011 (2).

編輯 杜青泉

Forging Process for Oversize Tube Plate

Hu Zhenzhi，Liu Xiaoli，Dong W enfei，Xu Hangtao，Li Chunhui，Liu Wang

Aiming at the oversize tube plate，we research and analyze the inherent deformation mechanism.By using the new forge processwith the deformation of half-arc plates atboth ends and long-arc plate in themiddle aswell as wide anvil and large percent reduction，trial production for the oversize tube plate of?8 000 mm has been achieved.

tube plate;deformation mechanism;forging process

TG316

B

2013—06—18