[发明专利]核电转子等大型轴类零件的锻造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及轴类零件，尤其是超大规格高等级核电转子的锻造工艺。

背景技术

以往，针对常规核电转子的锻造工艺流程为：

1)切除钢锭的锭尾，并在钢锭的冒口端压钳口；

2)在钳口上带上套筒后采用单台行车操作，对钢坯进行一次或多次镦拔；

3)滚圆拔长分料；

4)修整，出转子成品。

然而，本申请的申请人在使用上述工艺生产国内首支1100MW核电转子(零件总长15226mm，最大截面直径尺寸φ1955mm)时却发现，上述常规转子锻造技术并不适于超大规格高等级转子锻件的生产。其局限性主要体现在：

1)超大规格高等级转子锻件尺寸较常规转子明显增大，因此伴随着锻件尺寸、重量的显著增加，必然带来钢锭规格的急剧增大，如果仍旧采用单车抬料对钢锭进行拔长，单台行车设备超负荷问题将十分突出，造成比较严重的安全隐患。

2)对于传统的镦粗与拔长相结合的主变形工艺而言，通常是将钢坯拔长为圆坯，然后再对圆坯进行轴向镦粗。这种方式的缺点一是受水压机空间限制，拔长趟次较少，二是镦粗前的加热效果不加。因此，这种主变形工艺难以打碎大钢锭内部的铸造组织达到锻透压实效果。

3)由于锻件尺寸庞大，操作困难，每一火次的工作量有限，因此变形很难同步。采用传统转子锻造工艺方式根本无法达到控制晶粒度的目的。

公布号为CN101733347A的发明专利申请文件提供了一种钢锭锭身压钳口工艺。其发明思想是通过减少钢锭锭身体积来降低钢锭的重量，从而降低对起重及操作设备承载负荷的要求。但是，该技术方案仍没有摆脱目前镦拔工艺使用单车操作的束缚。

“WHF法在轴类零件生产中的应用，魏泽辉，特钢技术，2005年第3期”一文对WHF法在轴类零件的锻造时的优点进行了总结。同时，“中心压实法”作为锻造领域的现有技术，其在解决钢坯内部锻透压实性上的效果也为本领域技术人员所了解。

如图6所示，现有的“中心压实法”是将扁方7放置在下宽砧9上并通过上窄砧8对其进行锻压，一次只能对扁方7的一个侧面进行操作。

如何将WHF法拔长、镦粗以及中心压实法等现有技术有机结合并形成一套能够有效解决超大规格高等级转子锻造问题的技术方案，仍是需要本领域技术人员深入研究的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种能够有效解决超大规格高等级转子锻造问题的锻造工艺。

该工艺具体包括以下步骤：

1)采用WHF法将钢锭拔长为扁方；

2)对该扁方进行立料镦粗；

3)采用WHF法将镦粗后的钢坯再次拔长为扁方；

4)对该扁方进行四面中心压实；

其中，所说的“扁方”具体指长方体状的钢坯。

作为对上述技术方案的进一步改进，在实施步骤1)时，先由两台行车分别通过各自的板链兜住锭尾以及从冒口处压出的钳口，从而利用双车抬料将钢锭拔长为扁方，然后再在锭尾处压出新的钳口，并切除旧的钳口。

由于镦粗前需将扁方立于镦粗漏盘上，此时扁方的长度成为镦粗时的高度，因此上称“立料”。在上述的改进方案中，由于旧的钳口被切除，因而在实施步骤2)～步骤4)时，均使用新的钳口。

此外，本发明还对四面中心压实的工艺进行了如下改进：即在所述的步骤4)中，是将扁方放置于下窄砧上，并通过上窄砧对扁方进行锻压从而一次性使扁方相对的两个侧平面受压变形；然后再将其翻转90°后使用同样的方式使扁方相对的另两个侧平面受压变形。

改进后的四面中心压实法不仅能够提高工作效率，并且由于其对扁方相对的两个侧平面同时施压，因此其压实效果比现有的四面中心压实法更好。

本发明的有益效果是：本发明在WHF法拔长与镦粗相结合的变形过程中，由于钢坯拔长后的最终形态为扁方，一是可以增加拔长趟次，从而增加锻透压实效果；二是可以利于先期镦粗成形；三是可以减小加热时的有效截面，强化加热效果。从实施效果上看，当采用WHF法将镦粗后的钢坯再次拔长为扁方后，如果再对该扁方进行四面中心压实，然后直接对钢坯滚圆拔长分料并修整出转子成品，从探伤(UT、MT)结果上看，用550t钢锭生产的1100MW转子锻件没有发现任何应记录的缺陷(φ1.6以上)，质量良好；从工件的尺寸看，锻件各部尺寸均能满足加工要求，且锻件余量均匀；从锻后热处理后的UT状态反推锻造晶粒度控制状态，完全达到预期效果，没有粗晶或混晶现象发生。此外，本发明的改进方案不仅实现了双车抬料，有效解决了单台行车操作时的设备超负荷问题，并且还为实施后续步骤提供了钳口，从而保证了后续步骤的顺利实施。

附图说明