大型筒體鍛件是核電、石化、火電、煤化工以及航天航空壓力容器中的關鍵部件。目前，國內在大型筒體鍛件制造方面主要采用普通的實心鋼錠來生產，其制造工藝流程是：倒棱下料壓鉗口—粗鐓切除水冒口—鐓粗沖孔—芯棒拔長—馬杠擴孔—精鍛。用這種方法制造大型筒體鍛件，工序多，火次多，內部組織缺陷多，成形質量不易控制，外部尺寸余量大，鋼錠的利用率低，不能滿足今后綠色、環保、低碳、減排的要求。利用空心鋼錠制造大型筒體鍛件具有節材、節能和短流程等許多實心鋼錠無法比擬的優勢。空心鋼錠的應用是解決我國大型筒體鍛件綠色制造和產品大型化趨勢的一個重要途徑。

本文先通過數值模擬、物理實驗、理論分析對空心鋼錠鐓粗進行了系統研究，得出了空心鋼錠鐓粗與空心鋼錠錠型之間的關系，初步得出了空心鋼錠鐓粗的適用范圍和鐓粗的許可壓下量。

通過數值模擬研究了鐓粗、芯軸拔長、馬杠擴孔三種工藝對空心鋼錠球形、徑向、軸向、切向空洞缺陷鍛合的作用效果和影響規律，并對徑向空洞缺陷和軸向空洞缺陷進行了鐓粗實驗驗證，數值模擬與物理實驗結果得到了很好的吻合，研究表明空心鋼

錠的開坯鍛造工藝可不選用鐓粗，直接進行芯軸拔長或馬杠擴孔。最后通過數值模擬以及生產經驗得出了馬杠擴孔和芯軸拔長的合理工藝參數，并通過直接芯軸拔長—馬杠擴孔和擴孔開坯—反復鐓拔—擴孔成形兩種不同工藝組合進行利用空心鋼錠制造筒體鍛件的數值模擬，反復鐓拔的模擬過程充分利用上述研究得出的空心鋼錠鐓粗理論，鐓粗和拔長工序得到了很好的銜接。通過對兩種不同工藝的模擬研究，初步得出了復合加載對鍛件最終成形的影響。

本文研究結果為利用空心鋼錠制造筒體鍛件的工藝制定提供了參考，同時也為由鍛件反推空心鋼錠錠型提供了依據。