收口筒節(jié)鍛造工藝研究

趙 軍

(中國第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部水壓機(jī)鍛造分廠，黑龍江161042)

收口筒節(jié)鍛造工藝研究

趙 軍

(中國第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部水壓機(jī)鍛造分廠，黑龍江161042)

針對收口筒節(jié)在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)尺寸超差、橢圓、長短面不齊、薄厚不均等質(zhì)量問題，通過研究工藝編制及生產(chǎn)實(shí)踐來提高鍛件質(zhì)量。

收口筒節(jié)；鍛造工藝；工藝編制

收口筒節(jié)是加氫反應(yīng)器的重要組成部件，起著連接直段筒節(jié)與過渡段的作用，其產(chǎn)品質(zhì)量直接影響整臺加氫反應(yīng)器的性能。收口筒節(jié)為異型、薄壁、筒類產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)尺寸超差、橢圓、長短面不齊、薄厚不均等質(zhì)量問題。本文通過研究工藝編制及生產(chǎn)實(shí)踐中一些容易出現(xiàn)的問題來提高鍛件質(zhì)量。

1 鍛件的技術(shù)要求

鍛件驗(yàn)收：硬度按ASTM E10標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；室溫拉伸按ASTM E8標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；高溫拉伸按ASTM E21標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；回火脆性按ASTM E23標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；晶粒度按ASTM E112標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；貝氏體組織≥90%。

收口筒節(jié)粗加工圖見圖1。

2 編制工藝

2.1 繪制鍛件圖

依據(jù)鍛件粗加工圖，結(jié)合我廠《鍛造工藝規(guī)范》，經(jīng)過計(jì)算得出鍛件機(jī)械加工余量與公差，繪制鍛件圖，見圖2。

2.2 確定變形溫度

依據(jù)鍛件為2.25Cr1Mo材質(zhì)，結(jié)合我廠《鍛造工藝規(guī)范》，查得鍛件變形最佳溫度范圍，始鍛溫度為1 220℃，終鍛溫度為750℃，精鍛溫度為700℃。

2.3 確定鍛造變形工序

圖1 收口筒節(jié)粗加工圖Figure 1 The rough machining drawing of shell nosing cylinder

圖2 收口筒節(jié)的鍛件圖Figure 2 The forging drawing of shell nosing cylinder

根據(jù)鍛件尺寸形狀確定鍛造變形工序：升高溫前氣割水、冒口棄料；第一火次鐓粗沖孔；第二火次芯棒拔長；第三火次馬桿預(yù)擴(kuò)孔平整；第四火次收口套收口、擴(kuò)孔出成品。

2.4 選擇錠型

根據(jù)鍛件尺寸，結(jié)合我廠《鍛造工藝規(guī)范》經(jīng)過計(jì)算，選取155 t上注24棱鋼錠，鋼錠尺寸見圖3。

圖3 鋼錠尺寸Figure 3 The dimension of ingot

2.5 各鍛造變形工序工藝尺寸的確定與工附具的選擇

(1)升高溫前：氣割冒口、氣割水口錠身150 mm(含割口)下料，下料重約118.4 t。

氣割冒口是為了去除鋼錠冒口縮孔，避免縮孔殘余引起內(nèi)部開裂。水口棄料是為了去除鋼錠底部含有硅酸鹽夾雜的反偏析帶。

(2)第一火次：水口向下鐓粗至H1 500 mm×?3 540 mm，沖孔?1 400 mm。所用工附具有：上凹面鐓粗板，?4 000 mm回轉(zhuǎn)臺，?1 400 mm空心沖子，?1 600 mm漏盤。

采用單面沖孔法進(jìn)行沖孔，沖孔時(shí)必須沖至坯料與回轉(zhuǎn)臺接觸的平面微有翹起，再吊至漏盤上接著沖，這樣能有效減少拉延量。沖孔結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行吹氧清除沖孔產(chǎn)生的毛刺，避免芯棒拔長時(shí)產(chǎn)生裂紋。

(3)第二火次：芯棒拔長至?外2 160 mm、?內(nèi)1 380 mm、L≈4 100 mm。所用工附具有：上平、下V砧，?1 380 mm芯棒。

芯棒拔長時(shí)，應(yīng)將坯料穿至芯棒根部，第一趟錘先壓中間，再兩端，能有效減少兩端頭凹心。第二趟錘趁溫度高，先壓兩端，后壓中間，能有效避免端頭開裂。最后變形量不大時(shí)，按前端、中間、根部的順序拔長，利用芯棒法蘭的定位作用及芯棒的錐度，能有效避免抱芯棒。

(4)第三火次：馬桿預(yù)擴(kuò)孔至?外3 210 mm、?內(nèi)≈2 500 mm、L≈4 100 mm；冒口向上平整高度至H3 570 mm。所用工附具有：擴(kuò)孔專用砧，馬架，?1 320 mm馬桿，?4 000 mm回轉(zhuǎn)臺，寬平砧。

平整高度時(shí)，利用坯料下端面與回轉(zhuǎn)臺整體接觸，上端面與寬平砧局部接觸的壓強(qiáng)差，使上端面產(chǎn)生局部變形。為保證收口時(shí)料夠用必須平整至工藝要求高度。

(5)第四火次：收口套收口，擴(kuò)孔出成品。所用工附具有：擴(kuò)孔專用砧，收口套，?1 320 mm馬桿。

根據(jù)我廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，收口筒節(jié)這類大型薄壁筒類鍛件，成品實(shí)際溫度為700℃左右時(shí)，冷卻后收縮率為1.0%～1.7%，所以?外參考尺寸為3 905 mm。

2.6 選用設(shè)備

根據(jù)我廠水壓機(jī)技術(shù)參數(shù)，并結(jié)合鍛件尺寸及工藝變形過程，選擇使用150 MN水壓機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。

3 實(shí)際生產(chǎn)中注意點(diǎn)

(1)氣割下料：為避免尺寸超差問題，下料前應(yīng)仔細(xì)核對畫線位置。氣割下料時(shí)，為防止割歪，應(yīng)不時(shí)停下來到對面看一下是否有偏差。

(2)第一火次：鐓粗時(shí)使用上凹面鐓粗板能有效避免拉縮。凹形的中心應(yīng)對準(zhǔn)坯料的正中心，沖孔時(shí)沖子應(yīng)放在凸出部分的頂點(diǎn)，防止沖偏。

(3)第二火次：芯棒拔長前，芯棒及上平、下V砧應(yīng)預(yù)熱至150～250℃，避免坯料溫度降溫過快。芯棒表面涂MoS2，減小軸向摩擦阻力。芯棒使用過程中始終保持過水，防止芯棒變形。生產(chǎn)過程中應(yīng)合理控制旋轉(zhuǎn)角度與壓下量，避免端面出現(xiàn)長短面。

(4)第三火次：擺馬架時(shí)應(yīng)控制好馬架之間距離，比坯料實(shí)際尺寸大80 mm即可，能有效避免坯料串動。高度方向平整時(shí)，總壓下量為530 mm左右。為保證冒口端變形均勻，收口時(shí)不出現(xiàn)局部缺肉，應(yīng)合理控制回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動量和水壓機(jī)壓下量。

(5)第四火次：使用收口套收口時(shí)，用馬杠將收口套穿起后，往收口套上套坯料時(shí)，一定要注意使冒口端局部變形部位與收口套斜面部分相貼合，然后再進(jìn)行擴(kuò)孔收口。出成品后應(yīng)將實(shí)際溫度降至700℃左右時(shí)按工藝參考尺寸進(jìn)行測量，并檢測鍛件圓度，若有橢圓應(yīng)馬上壓長軸方向使其規(guī)圓。

4 結(jié)語

鍛件生產(chǎn)中不論是工藝編制還是實(shí)際操作中的每一個(gè)細(xì)節(jié)都有可能影響到鍛件的質(zhì)量，因此必須注意控制生產(chǎn)過程中的每個(gè)關(guān)鍵細(xì)節(jié)，保證穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。

[1] 高錦張.塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社，2001.

編輯 杜青泉

Study on Forging Process of Shell Nosing Cylinder

Zhao Jun

For the following quality issues of shell nosing cylinder appearing during the production process, such as dimension deviation, ellipse shape, unaligned end surface and uneven thickness, the quality of forgings has been improved by the process preparation and the production practice.

shell nosing cylinder; forging process; process preparation

2016—09—01

TG316

B