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阀门类锻件生产研究与实践（下）

阀门类锻件典型材料介绍

我们企业锻造生产过以下材料：

⑴碳钢系列：20Mn、А105、LF2、А42АР、Р355NH、Р280GH；

⑵合金结构钢系列：F5、F11、1Cr5Mo、12Cr1MoV、30CrMo、4130、18CrNiMo7-6、34CrNiMo6；

⑶不锈钢系列：1Cr13、2Cr13、F316、F316L、F304、F304L、F321、F347、F310、Z2CND18-12NS、Z2CN19-10、17-4；

⑷镍基合金：660、630、690、625、哈氏合金、英科耐尔材料、蒙乃尔合金；

⑸铜合金；

⑹钛合金。

材料变化，衍生了新的锻造工艺和经验方法，需要我们不断地去探索与实践。

典型产品锻造工艺介绍(体、盖)

法兰阀体整体锻造

法兰与阀体整体锻造是近几年的发展方向，这样做的好处是完全避免焊接缺陷，增强阀门可靠性，缺点是锻造难度增加、材料利用率降低，这种结构形式会逐渐得以推广，以替代焊接结构，如何将锻造工艺进一步优化是锻造同仁的责任与义务。

⑴锻造工艺流程如下:原材料检验→下料→加热→压扁→预锻→终锻→切边→热处理→表面清理→无损检验→防锈→包装→发货。

⑵锻件的基本信息。双法兰阀体锻造毛坯外形尺寸：法兰处最大直径125mm，阀体总长164mm，如图8 所示。

1)制坯。原材选用直径110mm，长度140mm 的F316 不锈钢圆棒料。圆棒料在模具平面上直接压扁至70mm，如图9 所示。

2)预锻。预锻形状两端法兰直径为125.86 mm，法兰处截面积为12435mm2，两端法兰之间长度为165mm。制坯后，材料高70mm，宽140mm，长160mm，截面积约为9800mm2。制坯形状与预锻形状对比：截面积小于预锻；长度小于预锻。压扁后的材料直接立放于预锻型腔内(图10)。制坯过程中，材料未对中法兰部位单独镦粗处理。

3)终锻。将预锻后毛坯放入终锻模中，直接终锻成形(图11)。

4)切边。将终锻后毛坯放入切边模中，切除飞边，锻件开成最终形状(图12)。

超临界阀门锻造

主要用于火电项目，小型锻件与常规锻造工艺没有区分，基本一样，就不做介绍了。大型锻件，重量有几吨重，我们的锻造工艺过程如下：

⑴必须保证加热工艺的正确性以及充足和合适的锻比，因为我们又重新进行了加热，晶粒会再结晶与长大，通过锻造过程的外力对晶粒进行细化，锻造过程的加热温度、保温时间、升温速率必须进行严格控制，避免内部裂纹产生；冷却过程也特别关键，合金钢需要缓冷，可以采取坑冷、随炉冷却、控制冷却等方式，具备条件的企业，建议锻后直接装炉通过给定程序控制冷速。

⑵10 寸阀体锻造工艺路线。材料入场检验→下料→加热→预锻制坯→胎模成形→出模。

⑶阀体基本信息。10 寸阀体成形锻件，锻件总质量为1270kg,胎模模具装配图及成形件如图13 所示。

CАР1400 爆破阀锻造

这是我们公司承担的《辽宁省科技创新重大专项》课题项目，锻造是重要一环，目前CАР1400 是世界范围内的创新产品，АР1000 是我国引进的国外先进技术，自主研发成功的CАР1400是里程碑意义的产品，将在华龙一号上得以运用。

爆破阀锻造工艺路线为材料入场检验→下料→加热→预锻制坯→胎模扣型→冲孔整形。爆破阀锻件及锻造工艺过程模拟如图14 所示。

球阀体铸造改锻造

从产品性能方面来看，锻造比铸造优越性更高，但是工艺上要求我们不断改善，来弥补材料利用率方面的不足。图15 球阀阀体锻件就是铸造件用锻件来替代，是今后的一个方向，需要锻造同仁技术上提高，创造出自己的市场领域。

LNG 阀体、盖锻造

LNG 阀门类锻件，主要以不锈钢锻件为主，为了防止后续工序产品质量缺陷的产生，我们尝试复合模具的使用，实践中产生良好效果，废品率得到有效遏制，与常规产品质量水平基本持平。采用复合模具切、冲设计，减少生产工位，解决了锻件冲孔、切边变形过大的问题。复合模具简图如图16 所示。核级阀门锻件锻造

核级阀门锻造要求企业必须获得相应的资质、从业人员必须备案，作业程序事先获得批准与备案，全过程具有追溯性。材料供应商要在合格供应商范围，检验试验不可越点(E、R、H 点)。无损检测人员必须在核安全局备案，不可超出检测范围。试样的获取与技术文件必须严格一致等等，锻件如图17 所示。

锻造设备选择及其优缺点比较

热模锻机械压力机

阀门类锻件，大批量生产我们通常考虑的设备就是热模锻机械压力机，生产过程易于控制、效率高、尺寸精度精良、制造成本适中。我们可以根据理论公式计算或实践经验选定所应该使用的设备，这是普通技术人员都可以掌握的基本理论知识。生产环境干净、环保，劳动条件好，易于实现自动化生产。

电动螺旋压力机

与摩擦压力机比较，有更大的产品优势，国内外正在普及推广使用，有替代热模锻机械压力机的趋势，毕竟一次性投资成本更低，产品质量与生产效率都比较令人满意，也可以实现自动化控制，锻造过程使用机器人作业生产。

模锻锤较简单的阀门类锻件可以选择使用此类设备，因为没有顶出装置，产品出模角大、尺寸不好控制、型腔布置较难、精密锻件精度难以保证，受限较多。

多向模锻压力机多向模锻压力机应该说是阀体类产品、三通产品最应该选择的设备，材料利用率最高，贵重金属就更合适了，如何提高生产效率，还有待于进一步探讨。效率提高之后，具有广泛的市场前景。将来在三通、阀体锻造领域造诣应该很大。

胎模锻魏晋南北朝时期，是中国古代服装史上又一个大转变的时期。由于大量少数民族进入中原地区，胡服成为社会上司空见惯的装束，一般平民百姓的服装，受胡服的影响最为强烈。他们将胡服中窄袖紧身、圆领、开衩等因素吸收到原有的服饰中来。汉族贵族也在胡服的基础上加以变化，方法是将其长度加长，加大袖口和裤口，改左衽为右衽。但礼服仍然是传统的汉族礼服形式。

批量小，形状较简单，单重很大的阀体类锻件，可以适当选择此工艺。模具较简单，投入不大，可以比自由锻造节约材料，工艺不复杂，锻造比较大，可以节约原材料和机械加工成本，金属流线也更接近产品形貌，性能更可靠、寿命更高。产品性能试棒可以取自于产品母体，生产效率比自由锻造提高很多。

摩擦压力机如果批量不是很大，建议选择此类设备。因为从设备比较来看，效率要比热模锻压力机低，但是设备投资较低，最大优势是可以生产行程要求较大的产品，有上下顶出装置。

油压机油压机是万能设备。缺点也突出：效率最低。优点是，别的设备解决不了的问题可以用它实现。

对击锤

使用越来越少，不建议阀门类锻件生产选择这类设备。

结束语

锻钢阀门在工业领域的地位逐渐得到了提升，发展前景广阔，随着关键重大装备国产化的进一步提高和出口市场的逐渐扩大，对阀门锻件的需求也在稳步增加，我们经过40 余年的时间探索，对阀门锻件的工艺有了一定的研究，参与了多个国家科技创新重大专项产品的研制，完成了多个国家和行业的标准，多项锻钢阀门产品通过了国家级鉴定，获得了二十余项发明专利。但是对耐高温、高合金的高强度材料的锻造工艺需要进一步深入的研究，同时在如何进一步提高材料利用率方面还有许多工作要做，希望我们锻造行业的专家与经营者共同努力，把阀门锻件做到最好。

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