近年來隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，能源需求量越來越大，核反應(yīng)堆設(shè)備向大型化、重型化、一體化方向發(fā)展已成為一種必然趨勢(shì)。由于所需鍛件體量的逐漸增大，所需鋼錠的重量也隨之增大。超大型鋼錠的制造特點(diǎn)是多個(gè)精煉包鋼水依次通過中間包澆注進(jìn)入鋼錠模，由于澆注時(shí)間長(zhǎng)，澆注系統(tǒng)復(fù)雜，在澆注過程中，必然會(huì)或多或少的出現(xiàn)鋼水的二次氧化，不僅如此，澆注系統(tǒng)中的耐火材料經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間1500℃以上的沖刷，也必將會(huì)部分浸入鋼水從而帶入鋼錠內(nèi)部，因此超大型鋼錠內(nèi)部的冶金缺陷是難以避免的，這一點(diǎn)也必須在后續(xù)的鋼錠鍛造工藝編制中予以考慮。超大型鍛件鍛造成形的目的是破碎鑄態(tài)枝晶，均勻內(nèi)部組織，并得到工件需要的形狀和尺寸，鍛件在鍛造成形過程中，原有的冶金缺陷將隨著鍛件的成形過程而發(fā)生演變，但由于超大型鍛件在自由鍛造成形時(shí)，各位置的變形量是不均勻的，因此鍛件的成形過程將直接影響到原始缺陷的最終分布。與此同時(shí)，大量研究表明，鋼錠的變形量對(duì)鋼錠內(nèi)部的冶金缺陷具有明顯的改善作用，因此有必要對(duì)鍛件的鍛造全過程進(jìn)行充分研究，掌握鍛件終成形后的最終應(yīng)變分布，并對(duì)缺陷位置進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，從而有效地提出解決措施，避免由于鋼錠中的原始冶金缺陷造成的最終鍛件報(bào)廢。本文利用Deform-3D有限元軟件對(duì)200t級(jí)核電鋼錠鍛造筒體鍛件的過程進(jìn)行全流程數(shù)值模擬，通過觀察各火次的變形量及缺陷位置變化情況，掌握鋼錠的變形規(guī)律，得出缺陷的演變規(guī)律，對(duì)實(shí)際鍛件的自由鍛造生產(chǎn)具有極其重要的指導(dǎo)意義。
鋼錠的變形過程
鍛造核電鍛件所用鋼錠為雙聯(lián)法冶煉上注24棱鋼錠，采用電爐和精煉爐雙聯(lián)法煉鋼降低鋼中的P、S含量，并采用雙包合澆的方式冶煉大型鋼錠。采用真空澆注，有效避免鋼水的二次氧化，提高了鋼水的純凈度和鋼錠質(zhì)量。鋼錠經(jīng)保溫脫模，熱送至水壓機(jī)鍛造車間，經(jīng)切除水冒口，鐓粗沖孔，芯棒拔長(zhǎng)，馬杠擴(kuò)孔四個(gè)步驟完成核電筒體鍛件的制造，具體過程如圖1所示。
模型建立及模擬結(jié)果分析
成形過程有限元數(shù)值模擬
材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線由產(chǎn)品熔煉分析成分導(dǎo)入Jmatpro計(jì)算得出，鋼錠的化學(xué)成分如表1所示。
