CN119609023A - 一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法，涉及核电用钢材技术领域，包括：将铸体依次进行墩粗‑拔长作业、冲孔、扩孔、拔长至毛坯尺寸和固溶热处理，得到大型筒形核电用锻件；其中，墩粗‑拔长作业包括依次进行的墩粗和拔长，作业次数≥3次，总锻造比≥6，始锻温度为1180‑1200℃，终锻温度为≥900℃；固溶热处理的温度为1040‑1060℃。本发明提供的锻造加工方法，通过采用特定的墩粗‑拔长作业和固溶热处理相结合，提升所得锻件的力学性能，有利于提升锻件作为核电用工件的使用效果，针对0Cr18Ni10Ti不锈钢，20℃时抗拉强度≥575MPa，屈服强度≥250MPa，延伸率≥50％。
Description
技术领域
本发明涉及核电用钢材技术领域，具体涉及一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法。
背景技术
核电管道是核电站中至关重要的组成部分，主要负责传输反应堆冷却、蒸汽、辅助系统介质以及其他流体和气体。由于核电站运行条件的特殊性，对管道的设计、制造、安装、检测及维护有着严格的技术要求。
目前，核电管道通常采用锻造的方式制备得到，如CN102825207A公开了一种不锈钢核电主管道锻造工艺，采用316LN电渣锭坯料，在锻打过程中及时对表面裂纹进行热清理，并保证锻造比大于4，其构件共包括热段L001A、热段L001B、冷段A、冷段B、冷段C、冷段D、波动管I、波动管II、波动管III、波动管IV、波动管V十一段，将上述构件的锻造工艺分组为热段L001A、热段L001B、冷段组、波动管IIIV组、波动管IIIIV组。
CN102632182A公开了一种核电主管道整体空心锻造成型工艺，其工艺步骤为：将TP316LN不锈钢空心电渣铸件放入加热炉内进行第一次加热和保温，保温工序结束后进行第二次加热，第二次加热结束后进行第三次加热，第三次加热结束后进行锻造加工，所述的锻造加工包括反复拔长，然后压肩分科，然后再拔长成型管坯，最后再进行管嘴拔长及冲孔；在锻造加工时当锻件温度降到880℃时，需要再回炉进行加热，加热速度按接近加热炉功率的升温速度进行加热并保温。
然而，当前锻造所得锻件仍存在力学性能差的问题，不利于核电站的高效运行。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法，以解决所得锻件仍存在力学性能差的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法，所述锻造加工方法包括：
将铸体依次进行墩粗-拔长作业、冲孔、扩孔、拔长至毛坯尺寸和固溶热处理，得到大型筒形核电用锻件；
其中，所述墩粗-拔长作业包括依次进行的墩粗和拔长；所述墩粗-拔长作业的作业次数≥3次；所述墩粗-拔长作业的总锻造比≥6；所述墩粗-拔长作业的始锻温度为1180-1200℃；所述墩粗-拔长作业的终锻温度为≥900℃；所述固溶热处理的温度为1040-1060℃。
本发明提供的锻造加工方法，通过采用特定的墩粗-拔长作业和固溶热处理相结合，提升所得锻件的力学性能，有利于提升锻件作为核电用工件的使用效果，针对0Cr18Ni10Ti不锈钢，20℃时抗拉强度≥575MPa，屈服强度≥250MPa，延伸率≥50％；100℃时屈服强度≥226MPa。
作为本发明优选的技术方案，所述铸体的材质包括0Cr18Ni10Ti不锈钢。
作为本发明优选的技术方案，加热所述铸体至始锻温度的升温速率为40-60℃/h。
作为本发明优选的技术方案，所述墩粗-拔长作业中墩粗的锻造比≥1.7。
优选地，所述墩粗-拔长作业中拔长的锻造比≥1.7。
作为本发明优选的技术方案，所述墩粗-拔长作业进行多次拔长时，首次拔长的锻造比为1.7-3，中间拔长的锻造比为1.7-2，最后一次拔长的锻造比在满足总锻造比的前提下≥1.7。
作为本发明优选的技术方案，所述墩粗-拔长作业的锻造过程中若锻造温度＜900℃，则以升温速率为40-60℃/h升温至始锻温度。
作为本发明优选的技术方案，所述冲孔的作业温度为1140-1160℃。
作为本发明优选的技术方案，所述扩孔的作业温度为1070-1090℃。
作为本发明优选的技术方案，所述拔长至毛坯尺寸的作业温度为1070-1090℃。
作为本发明优选的技术方案，所述固溶热处理的时间为3.8-4.5h。
与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
(1)采用本发明的锻造过程并控制锻造比及过程温度，并结合热处理冷却方式，可提高材料的晶粒度，从而保证产品力学性能，针对0Cr18Ni10Ti不锈钢，20℃时抗拉强度≥575MPa，屈服强度≥250MPa，延伸率≥50％；100℃时屈服强度≥226MPa，晶粒度≥5级，晶间腐蚀：650℃±10℃在60min后出现180°弯曲，无裂纹。
(2)本发明提供的锻造加工方法，具有工艺方法科学合理、质量稳定，同时可提高产品一次交检率至100％，避免了返工返修带来的能源浪费，缩短了生产周期和制造成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供大型筒形核电用锻件的锻造加工方法的流程图；
图2是本发明实施例所得锻件进行性能检测分析的取样示意图。
图中：T为锻件壁厚。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
本实施例提供了一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法，流程如图1所示，所述锻造加工方法包括：
将铸体依次进行墩粗-拔长作业、冲孔、扩孔、拔长至毛坯尺寸和固溶热处理，得到大型筒形核电用锻件；
本发明中，大型筒形核电用锻件，是指尺寸参数如高度或直径≥直径(截面)尺寸＞450-900mm，重量≥5t的空心筒型锻件；其中，所述筒型，是指一端开口，一端密封的空心柱体。
本发明中，所述铸体的材质优选为奥氏体不锈钢，如0Cr18Ni10Ti不锈钢，示例性地质量百分含量组成如下：
C≤0.08％，Si≤0.8％，Mn≤2.00％，S≤0.02％，P≤0.035％，17.00％≤Cr≤19.00％，9.00％≤Ni≤12.00％，5C≤Ti≤0.8％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明中，所述铸体，是指通过本领域已知炼钢工艺或其他工序所得可用于锻造加工的产品，如熔炼后采用浇铸或半连续铸造所得铸体。
其中，所述墩粗-拔长作业包括依次进行的墩粗和拔长。
其中，所述墩粗-拔长作业的作业次数≥3次，例如可以是3次、4次、5次、6次、7次或8次等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
其中，所述墩粗-拔长作业的总锻造比≥6，例如可以是6、6.2、6.4、6.6、6.8、7、7.2、7.4、7.6、7.8或8等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
本发明中，总锻造比，是指墩粗-拔长作业进行多次的总锻造比，如墩粗-拔长作业进行3次时，则总锻造比即为3次墩粗-拔长作业的总锻造比，如墩粗-拔长作业进行4次时，则总锻造比即为4次墩粗-拔长作业的总锻造比，以此类推即可。
其中，所述墩粗-拔长作业中墩粗的锻造比≥1.7，例如可以是1.7、1.8、1.9、2、2.2、2.4、2.6、2.8或3等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
其中，所述墩粗-拔长作业中拔长的锻造比≥1.7，例如可以是1.7、1.8、1.9、2、2.2、2.4、2.6、2.8或3等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
本发明中，墩粗-拔长作业中多次拔长中，首次拔长的锻造比为1.7-3，中间拔长的锻造比为1.7-2，最后一次拔长的锻造比在满足总锻造比的前提下≥1.7即可。
其中，所述墩粗-拔长作业的始锻温度为1180-1200℃，例如可以是1180℃、1182℃、1184℃、1186℃、1188℃、1190℃、1192℃、1194℃、1196℃、1198℃或1200℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
其中，加热所述铸体至始锻温度的升温速率为40-60℃/h，例如可以是40℃/h、42℃/h、44℃/h、46℃/h、48℃/h、50℃/h、52℃/h、54℃/h、56℃/h、58℃/h或60℃/h，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
其中，所述墩粗-拔长作业的终锻温度为≥900℃，例如可以是900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃、990℃或1000℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
其中，所述墩粗-拔长作业的锻造过程中若锻造温度＜900℃，则以升温速率为40-60℃/h升温至始锻温度，例如可以是40℃/h、42℃/h、44℃/h、46℃/h、48℃/h、50℃/h、52℃/h、54℃/h、56℃/h、58℃/h或60℃/h，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
其中，所述冲孔的作业温度为1140-1160℃，例如可以是1140℃、1142℃、1144℃、1146℃、1148℃、1150℃、1152℃、1154℃、1156℃、1158℃或1160℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
其中，所述扩孔的作业温度为1070-1090℃，例如可以是1070℃、1072℃、1074℃、1076℃、1078℃、1080℃、1082℃、1084℃、1086℃、1088℃或1090℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
其中，所述拔长至毛坯尺寸的作业温度为1070-1090℃，例如可以是1070℃、1072℃、1074℃、1076℃、1078℃、1080℃、1082℃、1084℃、1086℃、1088℃或1090℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
本实施例中，拔长至毛坯尺寸中的毛坯尺寸，是指未进行粗加工前的坯体尺寸。
其中，所述固溶热处理的温度为1040-1060℃，例如可以是1040℃、1042℃、1044℃、1046℃、1048℃、1050℃、1052℃、1054℃、1056℃、1058℃或1060℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
其中，所述固溶热处理的时间为3.8-4.5h，例如可以是3.8h、3.9h、4h、4.1h、4.2h、4.3h、4.4h或4.5h等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值也符合要求。
本发明中，固溶热处理进行时，可选择地水冷持续到坯料离开淬火槽10分钟后测得的坯料表面温度低于60℃。
进一步地，为了产品本发明提供锻造加工方法所得锻件具备良好的力学性能，采用如下实际示例进行示例性说明，具体如下：
实施例1
本实施例提供一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法，具体如下：
将铸体依次进行墩粗-拔长作业、冲孔、扩孔、拔长至毛坯尺寸和固溶热处理，得到大型筒形核电用锻件；
所述铸体为0Cr18Ni10Ti不锈钢，所述铸体为空心柱体，尺寸：外径为740mm，内径为520mm，高度为2980mm；
所述墩粗-拔长作业包括依次进行的墩粗和拔长；所述墩粗-拔长作业的作业次数为3次；所述墩粗-拔长作业的总锻造比为10.8；所述墩粗-拔长作业中的锻造比依次为：1.7、2、1.7、1.8、1.7、1.9；所述墩粗-拔长作业的始锻温度为1190℃；加热所述铸体至始锻温度的升温速率为50℃/h；所述墩粗-拔长作业的终锻温度为900℃；所述墩粗-拔长作业的锻造过程中若锻造温度＜900℃，则以升温速率为50℃/h升温至始锻温度；墩粗-拔长作业所得产品的尺寸：外径为780mm，内径为480mm，高度为3070mm；
所述冲孔的作业温度为1150℃，冲孔所得产品的尺寸：外径为1020mm，内径为380mm，高度为1300mm；
所述扩孔的作业温度为1080℃，扩孔所得产品的尺寸：外径为1070mm，内径为500mm，高度为1300mm；
所述拔长至毛坯尺寸的作业温度为1080℃，所得毛坯的尺寸：外径为780mm，内径为480mm，高度为3070mm；
所述固溶热处理的温度为1050℃，时间为4h。
实施例2
本实施例提供一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法，具体如下：
将铸体依次进行墩粗-拔长作业、冲孔、扩孔、拔长至毛坯尺寸和固溶热处理，得到大型筒形核电用锻件；
所述铸体为0Cr18Ni10Ti不锈钢，所述铸体为空心柱体，尺寸：外径为740mm，内径为520mm，高度为2980mm；
所述墩粗-拔长作业包括依次进行的墩粗和拔长；所述墩粗-拔长作业的作业次数为4次；所述墩粗-拔长作业的总锻造比为14.9；所述墩粗-拔长作业中的锻造比依次为：1.8、2.5、1.7、1.7、1.8、1.8、1.8、1.8；所述墩粗-拔长作业的始锻温度为1195℃；加热所述铸体至始锻温度的升温速率为55℃/h；所述墩粗-拔长作业的终锻温度为950℃；所述墩粗-拔长作业的锻造过程中若锻造温度＜900℃，则以升温速率为55℃/h升温至始锻温度；墩粗-拔长作业所得产品的尺寸：外径为780mm，内径为480mm，高度为3070mm；
所述冲孔的作业温度为1145℃，冲孔所得产品的尺寸：外径为1020mm，内径为380mm，高度为1300mm；
所述扩孔的作业温度为1085℃，扩孔所得产品的尺寸：外径为1070mm，内径为500mm，高度为1300mm；
所述拔长至毛坯尺寸的作业温度为1085℃，所得毛坯的尺寸：外径为780mm，内径为480mm，高度为3070mm；
所述固溶热处理的温度为1055℃，时间为4.2h。
实施例3
本实施例提供一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法，具体如下：
将铸体依次进行墩粗-拔长作业、冲孔、扩孔、拔长至毛坯尺寸和固溶热处理，得到大型筒形核电用锻件；
所述铸体为0Cr18Ni10Ti不锈钢，所述铸体为空心柱体，尺寸：外径为740mm，内径为520mm，高度为2980mm；
所述墩粗-拔长作业包括依次进行的墩粗和拔长；所述墩粗-拔长作业的作业次数为5次；所述墩粗-拔长作业的总锻造比为26；所述墩粗-拔长作业中的锻造比依次为：2、3、3、2、3、2、3、2、3、3；所述墩粗-拔长作业的始锻温度为1180℃；加热所述铸体至始锻温度的升温速率为40℃/h；所述墩粗-拔长作业的终锻温度为900℃；所述墩粗-拔长作业的锻造过程中若锻造温度＜900℃，则以升温速率为40℃/h升温至始锻温度；墩粗-拔长作业所得产品的尺寸：外径为780mm，内径为480mm，高度为3070mm；
所述冲孔的作业温度为1140℃，冲孔所得产品的尺寸：外径为1020mm，内径为380mm，高度为1300mm；
所述扩孔的作业温度为1090℃，扩孔所得产品的尺寸：外径为1070mm，内径为500mm，高度为1300mm；
所述拔长至毛坯尺寸的作业温度为1090℃，所得毛坯的尺寸：外径为780mm，内径为480mm，高度为3070mm；
所述固溶热处理的温度为1040℃，时间为4.5h。
实施例4
本实施例提供一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法，具体如下：
将铸体依次进行墩粗-拔长作业、冲孔、扩孔、拔长至毛坯尺寸和固溶热处理，得到大型筒形核电用锻件；
所述铸体为0Cr18Ni10Ti不锈钢，所述铸体为空心柱体，尺寸：外径为740mm，内径为520mm，高度为2980mm；
所述墩粗-拔长作业包括依次进行的墩粗和拔长；所述墩粗-拔长作业的作业次数为4次；所述墩粗-拔长作业的总锻造比为16；所述墩粗-拔长作业中的锻造比依次为：2.5、1.8、2、1.9、2、1.9、2、1.9；所述墩粗-拔长作业的始锻温度为1200℃；加热所述铸体至始锻温度的升温速率为60℃/h；所述墩粗-拔长作业的终锻温度为1000℃；所述墩粗-拔长作业的锻造过程中若锻造温度＜900℃，则以升温速率为60℃/h升温至始锻温度；墩粗-拔长作业所得产品的尺寸：外径为780mm，内径为480mm，高度为3070mm；
所述冲孔的作业温度为1160℃，冲孔所得产品的尺寸：外径为1020mm，内径为380mm，高度为1300mm；
所述扩孔的作业温度为1070℃，扩孔所得产品的尺寸：外径为1070mm，内径为500mm，高度为1300mm；
所述拔长至毛坯尺寸的作业温度为1070℃，所得毛坯的尺寸：外径为780mm，内径为480mm，高度为3070mm；
所述固溶热处理的温度为1060℃，时间为3.8h。
将上述示例所得锻件依据GOST 5632进行力学性能检测，依据GOST
6032-2017进行晶间腐蚀检测，依据GOST 5639-82进行晶粒度检测，其中对锻件的取样参照图2进行，具体锻件的壁厚T依据示例进行确定得到，具体检测结果如下表1。
表1
由表1可知，本发明提供的方案通过采用特定的墩粗-拔长作业和固溶热处理相结合，提升所得锻件的力学性能，有利于提升锻件作为核电用工件的使用效果，针对0Cr18Ni10Ti不锈钢，20℃时抗拉强度≥575MPa，屈服强度≥250MPa，延伸率≥50％；100℃时屈服强度≥226MPa。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种大型筒形核电用锻件的锻造加工方法，其特征在于，所述锻造加工方法包括：
将铸体依次进行墩粗-拔长作业、冲孔、扩孔、拔长至毛坯尺寸和固溶热处理，得到大型筒形核电用锻件；
其中，所述墩粗-拔长作业包括依次进行的墩粗和拔长；所述墩粗-拔长作业的作业次数≥3次；所述墩粗-拔长作业的总锻造比≥6；所述墩粗-拔长作业的始锻温度为1180-1200℃；所述墩粗-拔长作业的终锻温度为≥900℃；所述固溶热处理的温度为1040-1060℃。
2.如权利要求1所述的锻造加工方法，其特征在于，所述铸体的材质包括0Cr18Ni10Ti不锈钢。
3.如权利要求1所述的锻造加工方法，其特征在于，加热所述铸体至始锻温度的升温速率为40-60℃/h。
4.如权利要求1所述的锻造加工方法，其特征在于，所述墩粗-拔长作业中墩粗的锻造比≥1.7；
优选地，所述墩粗-拔长作业中拔长的锻造比≥1.7。
5.如权利要求4所述的锻造加工方法，其特征在于，所述墩粗-拔长作业进行多次拔长时，首次拔长的锻造比为1.7-3，中间拔长的锻造比为1.7-2，最后一次拔长的锻造比在满足总锻造比的前提下≥1.7。
6.如权利要求1所述的锻造加工方法，其特征在于，所述墩粗-拔长作业的锻造过程中若锻造温度＜900℃，则以升温速率为40-60℃/h升温至始锻温度。
7.如权利要求1所述的锻造加工方法，其特征在于，所述冲孔的作业温度为1140-1160℃。
8.如权利要求1所述的锻造加工方法，其特征在于，所述扩孔的作业温度为1070-1090℃。
9.如权利要求1所述的锻造加工方法，其特征在于，所述拔长至毛坯尺寸的作业温度为1070-1090℃。
10.如权利要求1所述的锻造加工方法，其特征在于，所述固溶热处理的时间为3.8-4.5h。
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