核電站控制棒驅動機構可拆接頭及其製備方法
2023-05-10 16:47:56
核電站控制棒驅動機構可拆接頭及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法，其包括以下步驟：1)選取原料並真空冶煉，獲得鋼水；2)用鋼水澆注電極；3)將電極電渣重熔獲得電渣錠，其中，以重量百分比計，電渣錠含有0.080-0.140%C、≤0.50%Si、≤0.80%Mn、≤0.020%S、≤0.030%P、0.50-1.00%Ni、11.50-13.00%Cr、≤0.10%Co、≤0.050%Al、≤0.60%Mo和餘量Fe；4)將電渣錠退火處理後鍛造開坯；5)鋼坯退火處理後，經熱軋圓鋼後、圓鋼調質熱處理和超聲探傷獲得核電站控制棒驅動機構可拆接頭。根據本發明製備方法獲得的CRDM可拆接頭通過優化化學成份和工藝，CRDM可拆接頭在使用條件下安全運行，端部離合器部份工作時在彈性範圍內，不會發生塑性變形，壽命滿足CRDM的設計規範和國家標準要求，實現了CRDM可拆接頭製造的國產化。
【專利說明】核電站控制棒驅動機構可拆接頭及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於核電【技術領域】，更具體地說，本發明涉及一種核電站控制棒驅動機構可拆接頭及其製備方法。
【背景技術】
[0002]核電站核安全級設備一控制棒驅動機構(CRDM)是核電站反應堆系統中重要的機械設備，作為反應堆控制和保護系統的一部份，CRDM是極其重要的執行機構，其主要功能是驅動控制棒在堆芯中上、下運動實現反應堆啟動、提升功率、保持功率、負荷跟蹤、正常停堆和事故停堆。
[0003]核電站CRDM可拆接頭用於連接驅動杆部件和控制棒組件，需要具有足夠的強度和抗衝擊性，不能產生斷裂，尤其是工作的一端具有離合器的作用，要有很好的彈性和高的屈服強度。
[0004]但是，核電站CRDM可拆接頭長期被國外少數幾個國家壟斷，他們長期控制著全球核電項目的CRDM可拆接頭供貨市場。完全依賴於國外少數CRDM設備生產廠家供貨，我國不僅需要多付出昂貴的採購成本，而且供貨周期不確定，風險大，會不同程度影響我國在建核電新項目的工期進度。
[0005]有鑑於此，確有必要提供一種核電站控制棒驅動機構可拆接頭及其製備方法。
【發明內容】
[0006]本發明的發明目的在於:提供一種核電站控制棒驅動機構可拆接頭及其製備方法。
[0007]為了實現上述發明目的，本發明提供了一種核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法，其包括以下步驟:
[0008]I)選取原料並真空冶煉，獲得鋼水；
[0009]2)用鋼水澆注電極；
[0010]3)將電極電渣重熔獲得電渣錠，其中，以重量百分比計，電渣錠含有0.080-0.140%C, ^ 0.50%Si, ^ 0.80%Mn,≤ 0.020%S、≤ 0.030%Ρ、0.50-L 00%N1、
11.50-13.00%K 0.10%Co、≤0.050%A1、≤ 0.60%Mo 和餘量 Fe ；
[0011]4)將電渣錠退火處理後鍛造開坯；
[0012]5)鋼坯退火處理後，經熱軋圓鋼後、圓鋼調質熱處理和超聲探傷獲得核電站控制棒驅動機構可拆接頭。
[0013]作為本發明製備方法的一種改進，步驟I)中，真空冶煉時的真空度達
2.7xl0_2mbar,且先在真空感應爐內裝入除金屬Mn以外的合金料,充入IS氣後通過自動加料室加入金屬Mn。
[0014]作為本發明製備方法的一種改進，步驟I)中，各元素採用純料配入。
[0015]作為本發明製備方法的一種改進，步驟4)中，電渣錠的退火工藝為:在840°C ;在>840°C保溫約6小時後，以(500C /h的冷卻速度冷卻。
[0016]作為本發明製備方法的一種改進，步驟4)中，電渣錠的鍛造開坯時的加熱工藝為:將電渣錠在≤600°C保溫約3小時後，以≤1200C /h的加熱速度加熱至>1100°C並在>1100°C保溫6小時。
[0017]作為本發明製備方法的一種改進，步驟5)中，鋼坯的退火工藝為:在600~650°C待料後，以≤1200C /h的加熱速度加熱至860°C ±10°C ;在860°C ±10°C保溫5~6小時後，以20~40°C /h的冷卻速度冷卻至400°C出爐。
[0018]作為本發明製備方法的一種改進，步驟5)中，圓鋼調質熱處理的具體工藝為:淬火，在≤650°C保溫約0.5小時，然後加熱4~5小時升溫至960~1000°C ;在960~1000°C保溫I~1.2小時後，油淬；回火，在≤650°C保溫約0.5小時，然後加熱1.5~2小時升溫至660~680°C ;在660~680°C保溫3~3.5小時後，空冷。
[0019]作為本發明製備方法的一種改進，步驟4)中的電渣錠退火處理後，取樣確認電渣錠的合金成分和含量為步驟3)中的合金成分和含量。
[0020]為了實現上述發明目的，本發明還提供了一種核電站控制棒驅動機構可拆接頭，以重量百分比計，所述核電站控制棒驅動機構可拆接頭含0.080-0.140%C、≤0.50%S1、≤ 0.80%Μη、≤ 0.020%S、≤ 0.030%Ρ、0.50-1.00%N1、11.50-13.00%Cr、≤ 0.10%Co、(0.050%A1、≤ 0.60%Mo 和餘量 Fe。
[0021]作為本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭的一種改進，所述核電站控制棒驅動機構可拆接頭通過前述製備方法獲得。
[0022]相對於現有技術，本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭及其製備方法具有以下優點:
[0023]1.通過優化化學成份和工藝，CRDM可拆接頭在使用條件下可安全運行，端部離合器部份工作時在彈性範圍內，不發生塑性變形，壽命滿足CRDM的設計規範和國家標準要求，實現了 CRDM可拆接頭製造的國產化。
[0024]2.安裝在CRDM中運行時，安全可靠，尤其是端部的離合器結構有充分的彈性。
[0025]3.能利用國內現有的工藝設備加工製造，沒有工藝上的困難，利於批量生產，加速國產化進程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]下面結合附圖和實施例，對本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭及其製備方法進行詳細說明，附圖中:
[0027]圖1為本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法中，真空冶煉的工藝圖。
[0028]圖2為本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法中，電渣錠的退火工藝圖。
[0029]圖3為本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法中，鍛造開坯時的加熱工藝圖。
[0030]圖4為本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法中，鋼坯的退火工藝圖。
[0031]圖5為本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法中，圓鋼調質熱處理的淬火工藝圖。
[0032]圖6為本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法中，圓鋼調質熱處理的回火工藝圖。
[0033]圖7為根據本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法獲得的試樣的非金屬夾雜物形貌圖。
實施例
[0034]為了使本發明的發明目的、技術方案及其技術效果更加清晰，以下結合附圖和實施例，對本發明進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的實施例僅是為了解釋本發明，並非為了限定本發明。
[0035]本發明核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法的主要工藝包括:真空冶煉一澆鑄電極一電渣重熔一電渣錠退火一鍛造開坯一鋼坯退火一熱軋圓鋼一圓鋼調質熱處理—性能檢測一超聲波探傷一檢驗入庫
[0036]1.真空冶煉
[0037]原料精選金屬鉻、金屬錳、金屬鎳、金屬鑰、純鐵、電極碳和結晶矽，嚴格按照表1所示的目標成份控制和調整鋼的成分，保證原料中雜質元素和殘餘元素含量符合要求。裝料前，鎳和純鐵均經除鏽處理；煉鋼前，檢查真空爐和爐襯處於良好狀態，爐前分析C、Cr、N1、Mn、S1、Al等元素含量,按表1所示目標要求調整。
[0038]表1鋼的主要元素及 其重量百分含量
[0039]
【權利要求】
1.一種核電站控制棒驅動機構可拆接頭的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)選取原料並真空冶煉，獲得鋼水； 2)用鋼水澆注電極； 3)將電極電渣重熔獲得電渣錠，其中，以重量百分比計，電渣錠含有0.080-0.140%C、≤ 0.50%S1、≤ 0.80%Μη、≤ 0.020%S、≤ 0.030%Ρ、0.50-1.00%N1、11.50-13.00%Cr、(0.10%Co、≤ 0.050%A1、≤ 0.60%Mo 和餘量 Fe ； 4)將電渣錠退火處理後鍛造開坯； 5)鋼坯退火處理後，經熱軋圓鋼後、圓鋼調質熱處理和超聲探傷獲得核電站控制棒驅動機構可拆接頭。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，步驟I)中，真空冶煉時的真空度達2.7xl0_2mbar,且先在真空感應爐內裝入除金屬Mn以外的合金料,充入IS氣後通過自動加料室加入金屬Mn。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，步驟I)中，各元素採用純料配入。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，步驟4)中，電渣錠的退火工藝為:在≤600°C保溫約3小時，以≤120°C /h的加熱速度加熱至>840°C ;在>840°C保溫約6小時後，以≤ 50°C /h的冷卻速度冷卻。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，步驟4)中，電渣錠的鍛造開坯時的加熱工藝為:將電渣錠在≤600°C保溫約3小時後，以≤1200C /h的加熱速度加熱至>1100°C並在>1100°C保溫6小時。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，步驟5)中，鋼坯的退火工藝為:在600~650°C待料後，以≤1200C /h的加熱速度加熱至860°C ±10°C ;在860°C ±10°C保溫5~6小時後，以20~40°C /h的冷卻速度冷卻至400°C出爐。
7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，步驟5)中，圓鋼調質熱處理的具體工藝為:淬火，在≤650°C保溫約0.5小時，然後加熱4~5小時升溫至960~1000°C ;在960~1000°C保溫I~1.2小時後，油淬；回火，在≤650°C保溫約0.5小時，然後加熱1.5~2小時升溫至660~680°C ;在660~680°C保溫3~3.5小時後，空冷。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，步驟4)中的電渣錠退火處理後，取樣確認電渣錠的合金成分和含量為步驟3)中的合金成分和含量。
9.一種核電站控制棒驅動機構可拆接頭，其特徵在於，以重量百分比計，所述核電站控制棒驅動機構可拆接頭含 0.080-0.140%C、≤ 0.50%S1、≤ 0.80%Mn、≤ 0.020%S、≤ 0.030%P、0.50-1.00%N1、ll.50-13.00%K 0.10%Co、≤ 0.050%A1、≤ 0.60%Mo 和餘量 Fe。
10.根據權利要求9所述的核電站控制棒驅動機構可拆接頭，其特徵在於，所述核電站控制棒驅動機構可拆接頭是通過權利要求1-8中任一項所述的製備方法獲得。
【文檔編號】C22C38/44GK103820728SQ201410062565
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2014年2月24日
【發明者】楊春樂, 楊孟嘉, 陳志強, 冉小兵, 鄧小雲, 戴長年, 劉寶亭, 米大為, 唐茂, 吳昊 申請人:中廣核工程有限公司, 中國廣核集團有限公司