核反应堆控制棒驱动机构控制杆1Cr13厚壁管材的制备

摘要

本发明的目的在于提供一种核反应堆控制棒驱动机构控制杆1Cr13厚壁管材的制备方法，采用本发明所述方法，能够制备出高强度、高韧性且完全符合核反应堆控制棒驱动机构控制杆用力学性能要求的1Cr13厚壁管材，其成品管材性能全部达到或超过了进口实物管材的性能数据。该制备方法工艺简单，生产效率高，成本低，并能够彻底摆脱该管材长期、全部依赖进口的困境。

主权项

1.核反应堆控制棒驱动机构控制杆1Cr13厚壁管材的制备，其特征在于：——1Cr13不锈钢的冶炼：采用感应炉冶炼+电渣重熔的方法冶炼，其中：感应炉冶炼工艺：熔化期：采用感应冶炼炉冶炼，炉料为85.25～86.85％装炉容量，纯度≥98％的纯铁，12～13％装炉容量的金属Cr以及0.4～0.50％装炉容量的电解镍；使用满功率的1/4～1/2送电加热30～60分钟，当出现初熔钢水后，炉料全红时，使用满功率的2/3～1熔化直至全部炉料熔化清；精炼期：升温至1550℃±10℃，保温15±5分钟；合金化期：当精炼期结束后，停电使钢液温度降至表面结膜；然后送电将结膜熔化，再按照加料顺序将0.50～0.75％装炉容量的金属Mn，0.25～0.5％装炉容量的金属Si加入钢液中；电渣重熔工艺：冶炼前准备：电极：采用浇注电极棒或锻造而成电渣重熔电极棒，电极尺寸为3支*100mm钢锭，水冷铜结晶器：结晶器直径为500mm；渣系：三元渣CaF₂∶Al₂O₃∶MgO₂＝30％∶65％∶5％，使用前600℃烘烤4小时；底板：铜板或铁板；底垫：1Cr13片；引弧剂：固体导电引弧，引弧剂成分：CaF₂∶TiO₂＝50％∶50％；电渣重熔工艺参数：渣量A：A＝1/4πD²·h·γ，D为结晶器直径，渣池深度h为结晶器直径的1/3～1/2，渣的密度在2400～2500Kg/m³；工作电流I：I＝S·J，S为自耗电极的横断面积，单位mm²，J为电流密度，单位A/mm²，J＝56/d_电极-0.05，d_电极为电极直径，单位cm；冶炼电压U：U＝0.5d_电极+B，B为27～37V；——管坯的制备方法：棒坯加工：将冶炼所得的1Cr13钢经锻造后得到的棒坯，经切割后，进行扒皮，扒皮后的棒坯外径尺寸为105mm，不直度小于1.0mm/m，表面粗糙度≤Ra6.4；加热工艺：将所得棒坯冷装入炉，在低温段温度650～850℃下均热90～120分钟，然后以大于2℃/分钟的速度加热至1100～1180℃，保温15～30分钟；穿孔顶头：钼基合金顶头；润滑剂：玻璃粉；冷却：穿孔后冷却，控制其冷却速度小于100℃/小时冷却至室温；——管材的冷加工成形：控制道次累积变形量为25～40％，冷轧管机送进量为2～5mm/次，机头摆动次数为30～60次/分；——成品的热处理工艺：将核电站核反应堆控制棒驱动机构驱动杆用1Cr13厚壁管材成品置于管式保护气氛热处理炉中进行热处理，工艺参数为：在1000～1050℃下保温1～2小时，气冷冷却至室温，控制冷却速度＜500℃/h；在650～700℃下保温3～5小时，气冷冷却至室温，控制冷却速度＜500℃/h；其中％均为重量百分比。