[发明专利]大口径厚壁管挤压成形空心铸坯尺寸的确定方法

说明书

技术领域

本发明属于大口径厚壁无缝钢管加工成形设计领域，具体涉及一种大口径厚壁管挤压成形空心铸坯尺寸的确定方法。

背景技术

目前超临界、超超临界火电核电机组和石油化工等行业使用的关键基础构件大口径厚壁无缝钢管常用的生产方法为挤压成形工艺。申请号：201310025199.9，名称“用铸挤复合成形生产大口径厚壁无缝钢管的方法”以冶炼浇铸出的空心铸坯直接进行挤压，与以往基于锻坯的挤压成形工艺(冶炼—浇注钢锭—去料头—加热—镦粗—冲孔—加热—挤压)相比具有节约能源、节省设备投资、材料利用率高和生产效率高等优点。然而，采用上述成形方法所使用的毛坯的尺寸目前都是根据给定的大口径厚壁钢管制件的尺寸，按经验选取挤压比，严格依赖挤压变形前后体积不变原理确定所需的毛坯的尺寸，缺点是设计周期冗长，又会造成钢管锻坯或铸坯的挤压变形量不合理。

发明内容

本发明的目的是提供一种大口径厚壁管挤压成形空心铸坯尺寸的确定方法，可有效地解决现有技术存在的缺点。

本发明目的是这样实现的，其特征是按如下步骤设计：

(1)根据大口径厚壁管锻件的外径D、内径d、壁厚B及轴向长度H，确定挤压比λ，即：

λ＝3.89+44.5B-21.6B²   (1)

(2)再由钢管挤压变形关系d₀＝d和挤压比定义得到空心铸坯外径D₀、内径d₀；

(3)依据空心铸坯尺寸的几何关系D₀＝d₀+2B₀以及挤压前毛坯体积等于挤压后大口径厚壁管锻件体积的原理，即分别获得空心铸坯壁厚B₀、高度H₀。

本发明的优点及积极效果是：采用本发明的设计方法，可以快速地确定挤压比λ的值，设计出的空心铸坯尺寸唯一，提高了设计效率；合理分配长度方向的挤压变形量，有利于疏密的铸态组织的锻合和断面上组织性能的改善，满足了对最终管件高质量性能的要求；也为铸挤复合成形大口径厚壁无缝钢管的毛坯尺寸设计提供了科学的理论依据；本发明的设计方法还满足了超临界、超超临界火电核电机组和石油化工等领域对蒸汽发生器、锅炉热交换器大口径厚壁无缝钢管的需求。

附图说明

图1为大口径厚壁管挤压成形管件锻件结构示意图。

图2为大口径厚壁管挤压成形管件空心铸坯结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，设定大口径厚壁管锻件的尺寸为：外径D＝1.32m、内径d＝0.92m、壁厚B＝0.2m、轴向长度H＝12.0m。

①按公式(1)确定挤压比λ：

λ＝3.89+44.5B-21.6B²   (1)

把B＝0.2m代入上式，得出λ＝12。

②再由钢管挤压变形关系d₀＝d和挤压比定义得到空心铸坯外径D₀＝3.405m，内径d₀＝0.92m；

③依据空心铸坯尺寸的几何关系D₀＝d₀+2B₀以及挤压前毛坯体积等于挤压后大口径厚壁管锻件体积的原理，即分别获得空心铸坯壁厚B₀＝1.242m、高度H₀＝1.0m。