近年來隨著我國國民經濟的蓬勃發展，能源需求量越來越大，核反應堆設備向大型化、重型化、一體化方向發展已成為一種必然趨勢。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是多個精煉包鋼水依次通過中間包澆注進入鋼錠模，由于澆注時間長，澆注系統復雜，在澆注過程中，必然會或多或少的出現鋼水的二次氧化，不僅如此，澆注系統中的耐火材料經過長時間1500℃以上的沖刷，也必將會部分浸入鋼水從而帶入鋼錠內部，因此超大型鋼錠內部的冶金缺陷是難以避免的，這一點也必須在后續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枝晶，均勻內部組織，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生演變，但由于超大型鍛件在自由鍛造成形時，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，大量研究表明，鋼錠的變形量對鋼錠內部的冶金缺陷具有明顯的改善作用，因此有必要對鍛件的鍛造全過程進行充分研究，掌握鍛件終成形后的最終應變分布，并對缺陷位置進行有效預測，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廢。本文利用Deform-3D有限元軟件對200t級核電鋼錠鍛造筒體鍛件的過程進行全流程數值模擬，通過觀察各火次的變形量及缺陷位置變化情況，掌握鋼錠的變形規律，得出缺陷的演變規律，對實際鍛件的自由鍛造生產具有極其重要的指導意義。
鋼錠的變形過程
鍛造核電鍛件所用鋼錠為雙聯法冶煉上注24棱鋼錠，采用電爐和精煉爐雙聯法煉鋼降低鋼中的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量。鋼錠經保溫脫模，熱送至水壓機鍛造車間，經切除水冒口，鐓粗沖孔，芯棒拔長，馬杠擴孔四個步驟完成核電筒體鍛件的制造，具體過程如圖1所示。
模型建立及模擬結果分析
成形過程有限元數值模擬
材料的應力應變曲線由產品熔煉分析成分導入Jmatpro計算得出，鋼錠的化學成分如表1所示。
