自由鍛溫度場邊界條件反算與保溫措施的研究.pdf

1、上海交通大學工學碩士學位論文第一章緒論第1頁第第第第一一一一章章章章緒論緒論緒論緒論1.1概述概述概述概述自由鍛是指利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧板之間產生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內部質量鍛件的一種加工方法。自由鍛鍛件的重量可達二、三百噸，同時，自由鍛也是大型鍛件加工成形的唯一方法。自由鍛具有特別重要的作用，尤其是電站、造船、大型機器和重型鍛壓設備等大型鍛件都需要運用自由鍛工藝進行鍛造成形。大型鍛件是指在1000t或更大噸位

2、水壓機上生產的鍛件。大型鍛件是火電、核電、石化等國家重大技術裝備的關鍵部件和產品，技術含量高，加工周期長，對工藝裝備要求嚴格，屬于技術和資金密集型產品。大鍛件在國民經濟建設、國防裝備發(fā)展和現(xiàn)代化尖端科學技術重大裝置的建設起著舉足輕重的作用，因此，大型鍛件生產能力、技術水平、質量性能在很大程度上標志著一個國家的經濟發(fā)展水平[1]。目前我國大鍛件經過半個世紀的發(fā)展，在生產能力和產品質量上有所提高，如二重生產了600MW的發(fā)電機轉子，上重生產

3、了300MW的護環(huán)等。但是，火電（超臨界、超超臨界）機組鍛件、高低壓復合轉子、大型超導發(fā)電機轉子鍛件、各種特殊軋輥鍛件等我國目前尚不能生產。根據我國發(fā)展規(guī)劃，到2015年，核電裝機規(guī)模將達到3900萬千瓦；到2020年的核電裝機規(guī)劃將提高到8600萬千瓦，核電裝備中的壓力容器、蒸發(fā)器殼體、穩(wěn)壓器等大型構件制造所需鍛件達4萬噸。在火電方面，國內在今后10~15年內將新增單機容量60萬千瓦及以上大型燃煤機組620多臺，預計需求大型火電鍛件1

4、2萬噸。冶金設備用大型軋機軋輥、軋機機架及軋輥用大型軸承座等產品也早已供不應求。因此，提高大鍛件的制造水平，改進成形技術和生產工藝，成為我國發(fā)展現(xiàn)代化工業(yè)的首要任務。在大鍛件加工過程中，溫度場的邊界條件是十分重要的工藝條件。理想的溫度條件不僅能減小大鍛件的變形抗力，減小對鍛壓機的要求，而且能減少自由鍛過程中表面裂紋缺陷的產生，提高鍛件產品的性能和質量水平。對于大部分鍛件，始鍛溫度一般為1200℃左右，終鍛溫度一般為800℃左右。大型鍛件

5、鍛壓時間為1~2小時，甚至需要更長時間，往往還沒充分壓實，鍛件溫度就跌至終鍛溫度以上海交通大學工學碩士學位論文第一章緒論第3頁司用190噸重的3.5NiCrMoV鋼錠，在75MN液壓機上經12火鍛成了重114噸的600MW汽輪機轉子，鋼錠利用率高達60%。法國是核能發(fā)達大國，擁有59座核電站，生產了很多核電站用鍛件，如900MW1300MW機組的低壓轉子，造空心鋼錠的技術也很高。俄羅斯在20世紀80年代就已生產出420噸鋼錠，其鍛造成的

6、汽輪發(fā)電機轉子鍛件重量達260噸。俄羅斯還擁有15000噸水壓機，能對400噸以上的大鍛件進行自由鍛造，具有雄厚的實力。現(xiàn)在俄羅斯的鍛造能力，特別是生產大鍛件水平接近日本水平。美國大鍛件生產在發(fā)達國家中上處于較高的水平。如美國伯利恒鋼鐵公司在鍛造火電轉子方面有著顯著的優(yōu)勢。該公司用317.5噸鋼錠鍛造出重量為135噸以上的轉子。其鍛造工藝是先打成八方后爐冷，然后根據聲波探傷結果“量體裁衣”，可制成鍛件重量為188.5噸~213噸的發(fā)電機

7、轉子。伯利恒鋼鐵公司還曾鍛造過Φ3930mm1259mm輕水增殖堆封頭和Φ7620mm560mm快通量試驗堆封頭。韓國的大鍛件產量也非常大。1999年大鍛件產量約為25萬噸，比1996年增長67%。到2004年，大鍛件總產量為66萬噸。韓國擁有10MN、12MN、15MN、16MN、20MN、100MN、130MN自由鍛液壓機約15臺，另外，40MN、60MN模鍛液壓機各1臺。韓國大鍛件產品主要為電站鍛件、船用軸系和大型柴油機曲軸等產品

8、[2]。我國現(xiàn)有大鍛件制造能力和質量水平與國外有一定的差距，但經過近半個世紀的發(fā)展，能為國民經濟提供各種大型自由鍛件，如電站、冶金、礦山、石油、化工、造船、軍工、大型機器和重型鍛壓設備等大型鍛件。1953年至1957年之間，由于我國的鍛造工業(yè)處于起步階段，大型鍛壓設備基本是從國外進口，在這段時期，我國派出一批工人、技術人員和管理干部到國外學習大型自由鍛件的生產工藝和管理經驗，為我國的大鍛件生產打下了扎實基礎。1958年至1975年，我國

9、開始自己設計并制造自由鍛水壓機40多臺，噸位級別為10MN~125MN。期間，繼續(xù)組織大鍛件設計人員和科研單位到國外進行學習交流。從1973年起，第一機械工業(yè)部先后組織工廠、設計和科研單位到羅馬尼亞、意大利、德國、奧地利、日本、法國、捷克等國生產軋鋼、火電和核電設備用大型鍛件的企業(yè)進行實地考察，并在國內進行技術交流[3]。自1976年起，我國開始實施以科技和技術為中心的大鍛件生產政策，提倡設計、制造一批新結構的鍛造液壓機，以發(fā)展和提高大