封头锻件淬火入水方式介绍

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 封头锻件淬火入水方式介绍 摘要 淬火是大型锻件非常重要 的一种热处理方式，是决定产品最终性 能的一步。对于轴类、筒节、板坯等形 状的锻件，其淬火的入水方式一般比较 固定。然而对于球冠或类球冠形状的封 头锻件，由于其特殊的形状，以及在构 造上的差别，使得其淬火的入水方式也 不尽相同。锻件的入水方式直接影响其 淬火质量，因此可以通过改进入水方式 来提高锻件淬火的质量。 中国论文网 /8/view-12875957.htm 关键词 淬火；大锻件；封头 中图分类号 TG1 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2012 ）69-0125- 02 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 1 概述 在大锻件中，封头的形状比较特 殊，是一个不均匀的半封闭的空心体。 封头一般有平、球、椭球、锥形等多种 形状1，在加氢核电等大型锻件中球形 封头的应用比较广泛，它们是以球冠为 基本构造，其中较为特殊的是核电上应 用的水室封头，在它的球形基体上有一 些贯通的孔和管嘴。本文以球形封头为 代表来简述封头类产品的淬火入水方式。 2 淬火时的影响因素 影响大型锻件产品淬火的影响因 素很多，由于加氢、核电等应用的多为 低碳合金钢，在淬火时为了获得贝氏体 组织，尽量避免产生大量的先共析铁素 体或先共析铁素体和珠光体2，一般要 求有较快的冷却速度，因此多采用较为 激烈的淬火方式水淬。影响水冷却能 力的因素主要是水温3、水槽的容量、 水循环速度以及水流方式。为了增强水 的冷却能力，增加水槽容量、增强水循 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 环速度、改善水流方式（包括流速和流 向）是必要的，然而已有研究表明当锻 件淬火结束后水温上升101，水槽 容量和水循环速度就已足够。 除了以上所说的各种因素外，锻 件的入水方式也是影响淬火结果的一项 因素，尤其是对一些形状复杂或者形状 特殊的锻件，要获得理想的淬火效果并 不容易，比如 AP1000 的整体顶盖封头， 由于其内径较大，球冠较深，淬火条件 不好，最终性能受到影响4。考虑到生 产成本，在不改变水槽、循环系统等硬 件设施的情况下，可以通过淬火方式的 改变来达到提高淬火质量的目的。封头 类锻件由于其特殊的形状，在淬火时较 易出现变形，因此淬火入水时要给予充 分的考虑。 3 淬火方式概述 3.1 球形封头 球形封头一般主要以开口朝上的 入水方式淬火。上封头、底封头等一般 为厚度均匀、形状规则的球冠形状，并 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 且球形表面为封闭结构。 其淬火方式主要有以下几种： 1）专用料盘淬火方式。此类封 头淬火之前预先设计一个专用淬火料盘， 料盘中间根据封头尺寸设计一个合理大 小直径的透孔，淬火加热以及入水时将 封头开口朝上坐于透孔上，透孔大小保 证封头底面不超出料盘底面，为保证热 均匀以及随后淬火的冷却效率，料盘的 其它部位合理的开一定大小的透孔。淬 火时，用天车平稳吊起料盘浸入水中； 2）焊吊钩淬火方式。淬火之前， 先在封头开口端每隔 90均匀焊接四个 相同的吊钩，淬火时用四个吊钩同时将 锻件吊起，这样可以在一定程度上防止 封头过度变形，能够更加平稳的将封头 浸入水中5，但是淬火时封头内会有积 水； 3）专用料圈淬火方式。专用料 圈淬火方式其实与料盘淬火方式类似， 由于料盘的制造相对要复杂费工，可以 将其简化为料圈形式，省时且节约成本。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 根据封头尺寸制作一较封头开口端直径 小的料圈，淬火时用料圈从封头底侧套 起，用单臂吊托住料圈将封头浸入水中。 以上 3 种方式，均可使封头外表 面获得较好的冷却效果，但是封头的内 表面由于封头的形状，较容易存水，不 能及时将水排走，使热量部分储存，使 本来就冷却较慢的内侧的冷却能力进一 步降低，影响了内表面尤其是底面的冷 却效果。 3.2 水室封头淬火方式 水室封头与一般球形封头的主要 区别是水室封头的球形表面上有一些接 管嘴和透孔，这些接管嘴也将封头球形 表面内外贯通，所以水室封头的外表面 的形状和构造要复杂一些，这种形状和 构造也使其淬火特性与一般的球形封头 表现出明显的不同。 水室封头的淬火一般是以开口朝 下方式入水， 这种入水方式会导致淬 火初始阶段产生的大量蒸汽不能及时排 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 出，尽管球形面上有一些透孔，进而延 长了蒸汽膜阶段持续的时间，使得水室 封头内侧冷却速度降低，尤其是底部会 有大量蒸汽的聚集，阻碍了淬火介质与 锻件的接触，热量不能及时被带走，往 往导致冷却不足，不能获得所需的组织， 影响了淬火质量。 日本室兰厂曾经在管板淬火时在 管板底部凹槽处安置了排气管，以使淬 火时产生的大量蒸汽能够及时排出5， 这种方法给我们提供了借鉴，水室封头 淬火之前也可以安装设置这样一种机构， 使蒸汽及早尽快的排出，缩短蒸汽膜阶 段，有利于淬火质量的提高。 由于大型锻件在淬火时释放的热 量非常的大，同时产生大量的蒸汽，尤 其是淬火的初始阶段，如何及早的破除 蒸汽膜，尽快进入到淬火的第二个阶段 -沸腾阶段，将直接影响淬火的冷却能 力，尽管采取了一些措施，但是这些蒸 汽不可能全部通过排气管及时的排出。 因此借鉴了封头料圈的淬火方式，可以 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 设计一个专用的料圈，在保证足够起吊 强度的情况下，尽量减少与封头表面的 接触面积。这样可以使水室封头以开口 端朝上的方式入水，就能使封头内表面 的蒸汽不受锻件底部的阻挡顺利排出， 但料圈的应用要注意凸出外表面管嘴的 影响。由于凹面的存在必然阻挡了凹口 处的水流形态，影响了该处的水循环， 不能对附着在锻件表面的蒸汽膜有较好 的冲刷作用，这种负面影响值得重视， 可以通过其他措施进行改进。 4 结