核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核電站控制棒驅動機構套管軸的制備方法，其包括以下步驟：1)選取原料并通過電爐冶煉+AOD精煉+LF爐精煉，獲得鋼水；2)將鋼水澆注成鋼錠，其中，以重量百分比計，鋼錠含有≤0.05-0.06%C、≤0.75%Si、≤2.00%Mn、≤0.030%P、≤0.50%Cu、18.00-18.50%Cr、10.50-11.00%Ni、≤0.015%S、≤0.10%Co、≤0.001%B、≤0.15%Nb+Ta、0.06-0.07%N和余量Fe；3)將鋼錠鍛造成管坯，對管坯進行熱穿孔以獲得荒管；以及4)將荒管加工成核電站控制棒驅動機構套管軸。本發(fā)明核電站控制棒驅動機構套管軸的制備方法通過化學成份的優(yōu)化組合和制造工藝過程中成份的控制，CRDM套管軸達到RCCM規(guī)定的力學性能和功能的要求，在運行條件下不發(fā)生晶間腐蝕，壽命滿足CRDM的設計規(guī)范和國家標準要求。
【專利說明】核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于核電【技術領域】，更具體地說，本發(fā)明涉及一種核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法。
【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(tǒng)中重要的機械設備，作為反應堆控制和保護系統(tǒng)的一部份，CRDM是極其重要的執(zhí)行機構，其主要功能是驅動控制棒在堆芯中上、下運動，實現(xiàn)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]壓水堆核電站CRDM套管軸是一根細長的空心管，坯料尺寸為80x47.2x1100mm。CRDM套管軸具有導向作用，驅動桿從管中心穿過。CRDM套管軸是由低碳奧氏體不銹鋼材料制造，需要通過晶間腐蝕實驗。
[0004]但是，CRDM套管軸長期被國外少數(shù)幾個國家壟斷，他們長期控制著全球核電項目的CRDM套管軸供貨市場。完全依賴于國外少數(shù)CRDM設備生產(chǎn)廠家供貨，我國不僅需要多付出昂貴的采購成本，而且供貨周期不確定，風險大，曾經(jīng)不同程度影響到我國在建核電新項目的工期進度。
[0005]有鑒于此，確有必要提供一種核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:提供一種核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種核電站控制棒驅動機構套管軸的制備方法，其包括以下步驟:
[0008]I)選取原料并通過電爐冶煉+AOD精煉+LF爐精煉，獲得鋼水；
[0009]2)將鋼水澆注成鋼錠，其中，以重量百分比計，鋼錠含有≤0.05-0.06%C、≤ 0.75%S1、≤ 2.00%Mn、≤ 0.030%P、≤ 0.015%S、≤ 0.50%Cu、18.00-18.50%Cr、
10.50-11.00%N1、≤ 0.10%Co、≤ 0.001%B、≤ 0.15%Nb+Ta、0.06-0.07%N 和余量 Fe ；
[0010]3)將鋼錠鍛造成管坯，對管坯進行熱穿孔以獲得荒管；以及
[0011]4)將荒管加工成核電站控制棒驅動機構套管軸。
[0012]作為本發(fā)明制備方法的一種改進，步驟I)中，采用高碳鉻鐵、中碳鉻鐵、低P原料、金屬猛、娃鐵作為原料。
[0013]作為本發(fā)明制備方法的一種改進，步驟2)中的澆注鋼錠在氬氣保護氣氛中進行。
[0014]作為本發(fā)明制備方法的一種改進，步驟3)中，所述鋼錠加熱保溫后采用快鍛開坯和徑鍛制成管坯。
[0015]作為本發(fā)明制備方法的一種改進，步驟3)中，所述鋼錠加熱保溫工藝為自(700°C緩慢加熱至900-1000°C，在900-1000°C保溫2小時后再緩慢加熱至1000-1100°C，在1000-1100°C保溫2小時之后，出爐鍛造。[0016]作為本發(fā)明制備方法的一種改進，步驟3)中，鍛造時鋼錠鐓粗二次，鐓粗保溫后鋼坯出爐進行拔長鍛造，經(jīng)多次鍛造后鋼坯鍛到所需中間坯尺寸，開坯后切除鋼錠頭、尾。
[0017]作為本發(fā)明制備方法的一種改進，步驟3)中，所述鋼坯在徑鍛加熱爐中加熱，加熱溫度> 1120°C，加熱4.5小時，保溫2.5個小時，鋼坯出爐后在徑鍛機上鍛造到毛坯尺寸。
[0018]作為本發(fā)明制備方法的一種改進，步驟4)中，將荒管加工成核電站控制棒驅動機構套管軸包括:荒管酸洗、冷軋、酸洗、矯直、潤滑、冷軋、成品加工和固溶熱處理。
[0019]作為本發(fā)明制備方法的一種改進，步驟4)中，所述酸洗采用硝酸或氫氟酸。 [0020]作為本發(fā)明制備方法的一種改進，步驟4)中，所述矯直采用機械方式矯直，彎曲度< lmm/m。
[0021]作為本發(fā)明制備方法的一種改進，步驟I)中，AOD精煉+LF爐精煉時通過添加合金料來獲得鋼錠的成份。
[0022]此外，本發(fā)明還提供了一種核電站控制棒驅動機構套管軸，以重量百分比計，其含有≤0.05-0.06%C、( 0.75%S1、( 2.00%Mn、( 0.030%P、( 0.015%S、( 0.50%Cu、18.00-18.50%Cr、10.50-11.00%N1、≤ 0.10%Co、≤ 0.001%B、≤ 0.15%Nb+Ta、0.06-0.07%N 和余量Fe。
[0023]作為本發(fā)明核電站控制棒驅動機構套管軸的一種改進，所述核電站控制棒驅動機構套管軸是通過前述制備方法獲得。
[0024]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法具有以下技術效果:通過化學成份的優(yōu)化組合和制造工藝過程中成份的控制，CRDM套管軸達到RCCM規(guī)定的力學性能和功能的要求，在運行條件下不發(fā)生晶間腐蝕，壽命滿足CRDM的設計規(guī)范和國家標準要求，質量達到國外同類產(chǎn)品的先進水平，實現(xiàn)了 CRDM套管軸不銹鋼管制造的國產(chǎn)化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明核電站控制棒驅動機構套管軸及其制備方法進行詳細說明，附圖中:
[0026]圖1為本發(fā)明核電站控制棒驅動機構套管軸的制備方法中，鍛造管坯時的快鍛開坯加熱工藝曲線。
[0027]圖2為根據(jù)本發(fā)明核電站控制棒驅動機構套管軸的制備方法獲得的試樣的金相組織、晶粒度形貌圖。
實施例
[0028]為了使本發(fā)明的發(fā)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(fā)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(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。
[0029]本發(fā)明核電站控制棒驅動機構套管軸的制備方法的主要工藝包括:電爐冶煉+AOD精煉+LF爐精煉一燒注鋼錠一鍛造管還一管還定切、剝皮一熱穿孔一荒管酸洗一精整修磨一潤滑一冷軋一去油一中間坯熱處理一酸洗一矯直一潤滑一冷軋一……(循環(huán)加工)一成品加工一固溶處理一取樣一性能檢測一矯直一精磨一尺寸、外觀檢查。[0030]1.電爐冶煉+AOD精煉+LF爐精煉:
[0031]原料采用高碳鉻鐵、中碳鉻鐵、低P原料、金屬錳、硅鐵，原料在電爐中熔化獲得鋼水；然后，將鋼水倒入AOD精煉爐中吹氧脫碳，加入合金料，調整化學成分；達到煉鋼工藝規(guī)范規(guī)定的成分和鋼水溫度后出鋼，鋼水倒入鋼包。
[0032]鋼包移入LF精煉爐進行第二次精煉，根據(jù)爐前分析結果加入合金料，調整化學成分、同時調整鋼水溫度，待鋼水達到滿足煉鋼工藝規(guī)范要求的化學成分和出鋼溫度后出鋼。
[0033]為了保證鋼的性能滿足技術要求，對鋼的主要元素進行控制，各主要金屬及其含量見表1。
[0034]表1鋼的主要元素及含量(重量百分比)
[0035]
【權利要求】
1.一種核電站控制棒驅動機構套管軸的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)選取原料并通過電爐冶煉+AOD精煉+LF爐精煉，獲得鋼水； 2)將鋼水澆注成鋼錠，其中，以重量百分比計，鋼錠含有≤0.05-0.06%C、≤0.75%S1、≤ 2.00%Mn、≤ 0.030%P、≤ 0.015%S、≤ 0.50%Cu、18.00-18.50%Cr、10.50-11.00%N1、(0.10%Co、≤ 0.001%B、≤ 0.15%Nb+Ta、0.06-0.07%N 和余量 Fe ； 3)將鋼錠鍛造成管坯，對管坯進行熱穿孔以獲得荒管；以及 4)將荒管加工成核電站控制棒驅動機構套管軸。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟I)中，采用高碳鉻鐵、中碳鉻鐵、低P原料、金屬猛、娃鐵作為原料。
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中的澆注鋼錠在氬氣保護氣氛中進行。
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述鋼錠加熱保溫后采用快鍛開坯和徑鍛制成管坯。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，鋼錠加熱保溫工藝為自(700°C緩慢加熱至900-1000°C，在900-1000°C保溫2小時后再緩慢加熱至1000-1100°C，在1000-1100°C保溫2小時之后，出爐鍛造。
6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，鍛造時鋼錠鐓粗二次，鐓粗保溫后鋼坯出爐進行拔長鍛造，經(jīng)多次鍛造后鋼坯鍛到所需中間坯尺寸，開坯后切除鋼徒頭、尾。
7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述鋼坯在徑鍛加熱爐中加熱，加熱溫度> 1120°C，加熱4.5小時，保溫2.5個小時，鋼坯出爐后在徑鍛機上鍛造到毛坯尺寸。
8.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟4)中，將荒管加工成核電站控制棒驅動機構套管軸包括:荒管酸洗、冷軋、酸洗、矯直、潤滑、冷軋、成品加工和固溶熱處理。
9.根據(jù)權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟4)中，所述酸洗采用硝酸或氫氟酸。
10.根據(jù)權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟4)中，所述矯直采用機械方式矯直，彎曲度< lmm/m。
11.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟I)中，AOD精煉+LF爐精煉時通過添加合金料來獲得鋼錠的成份。
12.一種核電站控制棒驅動機構套管軸，其特征在于，以重量百分比計，所述核電站控制棒驅動機構套管軸含有≤0.05-0.06%C、≤0.75%S1、≤2.00%Mn、≤0.030%P、≤0.015%S、(0.50%Cu、18.00-18.50%CrU0.50-11.00%N1、( 0.10%Co、( 0.001%B、( 0.15%Nb+Ta、0.06-0.07%N 和余量 Fe。
13.根據(jù)權利要求12所述的核電站控制棒驅動機構套管軸，其特征在于，所述核電站控制棒驅動機構套管軸是通過權利要求1-11中任一項所述的制備方法獲得。
【文檔編號】B23P15/00GK103695810SQ201310690644
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月15日 優(yōu)先權日:2013年12月15日
【發(fā)明者】楊春樂, 楊孟嘉, 陳志強, 冉小兵, 鄧小云, 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