超大型空心钢锭翻转变形均匀性和压实效果研究

20Mn5超大型空心钢锭在上平下V砧翻转芯轴拔长过程中采用普通V砧进行顺序翻转,锻件变形极不均匀且存在密集型疏松缺陷。通过DEFORM-3D数值模拟和理论推导,定量给出发散角和理论翻转角度与V砧角度和压下率的关系,提出不同压下率下的普通V砧翻转新工艺。数值模拟和物理试验结果表明,单砧压下时大圆角V砧和凸型V砧两种新型V砧的变形均匀性和压实效果均要优于普通V砧。翻转拔长模拟结果表明,不同压下率下凸型V砧、大圆角V砧和普通V砧翻转新工艺的变形均匀性和压实效果均要优于普通V砧顺序翻转,其中大圆角V砧翻转新工艺的变形均匀性最优,凸型V砧翻转新工艺的压实效果最优。研究结果可为国产大型筒体锻件空心钢锭锻造工艺规范的制定提供重要理论参考。

大型筒体锻件空心钢锭锻造工艺探索

针对反应堆压力容器等大型筒体锻件采用实心钢锭存在的钢锭利用率低和生产周期长等缺点,对空心钢锭锻造工艺进行优化。通过铅试件物理模拟和DEFORM-3D数值模拟,研究空心钢锭在不同压下率、芯轴直径、砧宽、芯轴转角、接砧量和布砧方式下镦粗、芯轴拔长和芯轴扩孔时的变形规律,提出了避免空心锻造缺陷的方法,可为国产大型筒体锻件的空心钢锭锻造工艺规范制定提供参考依据。

40t中空侧壁钢锭定向凝固过程模拟

采用大型商用有限元软件PROCAST,对40 t传统定向凝固钢锭和中空侧壁定向凝固钢锭的温度场和缩孔的分布,以及钢液完全凝固时间进行对比。由数值模拟得出:中空侧壁定向凝固温度场分布合理,能够明显降低缩孔程度及分布范围,进而提高产品收得率及质量。

35t空心钢锭的制造

介绍了35 t空心钢锭外模的选取,芯筒结构形式的设计,冷却介质压缩空气参数的选择,底盘的设计及浇注工艺参数的制定。根据这一系列研究结果,成功生产了空心钢锭,为今后大规格空心钢锭的研发奠定了基础。

大型空心钢锭的凝固模拟分析

采用数值模拟方法对大型空心钢锭的凝固过程进行了研究分析,以钢珠作为套筒与芯子之间的填充物,分析套筒厚度对钢锭凝固过程的影响。结果表明,套筒厚度增大,钢锭的完全凝固时间增加,而夹杂可上浮时间减小,缩孔缩松分布影响不大,但可以有效延长钢珠侧套筒达到熔化温度的时间,而且增大钢锭内壁的坯壳厚度,可保证安全生产。