專利名稱：百萬千瓦級核電廠主管道的離心澆注方法
技術領域：
本發(fā)明屬于特種鑄造技術領域。具體地說是一種百萬千瓦級核電廠主管道的離心澆注方法。
背景技術：
壓水堆核電站反應堆冷卻系統(tǒng)(又稱一回路)是位于核島內(nèi)的核一級設備系統(tǒng)， 承擔著將反應堆產(chǎn)生的熱量傳送給蒸汽發(fā)生器的功能。由于一回路冷卻劑直接進出核反應堆，具有放射性污染，因此對其可靠性的要求很高。一回路運行條件苛刻，要承受280 320°C、150 160大氣壓和腐蝕性介質(zhì)(反應堆冷卻劑中含有硼酸等)，因此對材料和制造技術的要求很高。主管道材料為不銹鋼，采用離心鑄造技術制成。該部件尺寸大、性能要求高。由于一回路主管道是核安全一級設備，它的破裂可能導致核污染泄漏，因此對材料和缺陷的控制要求很高，管道必須一次鑄造完成，并進行后續(xù)熱處理和機加工等，在各環(huán)節(jié)都要保證組織、性能、尺寸、精度滿足要求。作為現(xiàn)有技術的離心鑄造工藝無法滿足上述要求。另外所述的離心鑄造的模具型筒的內(nèi)壁需要經(jīng)過涂料涂布，而現(xiàn)有的型筒涂料及涂布工藝，在涂料的原料選擇、配比以及涂布工藝控制方面，無法滿足上述一回路主管道離心澆注的技術要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種百萬千瓦級核電廠主管道的離心澆注方法，第一、通過合理選擇離心澆注的型筒轉速、澆注速度、冷卻脫模溫度、管坯壁厚飛等工藝參數(shù)，使離心澆注滿足百萬千瓦級核電廠主管道的技術要求；第二、通過選擇合適的涂料和涂布工藝參數(shù)，使涂料層既能夠有效地保護型筒，又能夠減緩鋼水的冷卻速度，有利于離心澆注的正常進行，并提高離心澆注性能。本發(fā)明的技術方案如下—種百萬千瓦級核電廠主管道的離心澆注方法，其特征在于離心澆注在臥式離心澆注機上進行，離心鑄管成型的模具為內(nèi)壁經(jīng)過型筒涂布的鍛造合金鋼型筒；所用鋼水在鋼包中的溫度控制在1570士 10°C，鎮(zhèn)靜時間不少于％iin，型筒轉速控制在 800r/min 870r/min，澆注速度彡 100kg/s ；澆注完畢后水冷卻至300°C以下，脫模；離心鑄管的毛坯管壁厚100mm。本發(fā)明的積極效果在于離心鑄管的毛坯管壁厚100mm，厚壁的離心鑄管易在內(nèi)壁出現(xiàn)疏松，其原因是鑄件由外向內(nèi)和由內(nèi)向外的雙向凝固和G值小造成。在凝固的初始階段，鑄件由外向內(nèi)快速凝固，但隨著型筒溫度的升高，溫度梯度減小，凝固速度也減??；由于厚壁，鋼水量多，凝固時間長，鑄件內(nèi)表面直接與空氣接觸會造成由內(nèi)向外的凝固現(xiàn)象，在內(nèi)表某一深度出現(xiàn)疏松。 為此，設計型筒時適當加厚了型筒壁厚，以提高型筒冷卻能力；提高轉速用較大的重力加速度值，使內(nèi)表凝固層破碎。本發(fā)明澆注時采用快速澆注、強制水冷，能夠細化結晶組織并提高設備運轉的安全性?？紤]到厚壁離心鑄管外壁涂料層的影響，本發(fā)明外壁留有了足夠的加工余量；內(nèi)壁由于夾雜物的聚集以及疏松層的存在，亦留出了足夠的加工余量。采用本發(fā)明方法制備的直管沖擊值為標準值的3. 4倍。拉伸屈服強度、抗拉強度、 斷面收縮率均有較大余量，尤其是斷面收縮率提高60 70%。鐵素體含量符合標準要求， 鐵素體在組織中分布均勻。經(jīng)金相分析符合組織上的要求。晶間腐蝕試驗表明，直管的耐蝕能力滿足設計要求。無損檢驗表明，其內(nèi)部組織滿足要求。


圖1是本發(fā)明所制備直管的顯微金相圖。圖2是本發(fā)明所制備直管彎曲后的試樣圖。
具體實施例方式以下是本發(fā)明離心澆注方法的具體實施例。一、冶煉要求鋼水出爐溫度控制在1640 士 10°C。二、型筒涂布及離心澆注(一)、型筒涂料及涂布工藝1、型筒涂料的制備工藝第一步制備鋯英粉涂料首先按照60kg水配7立方分米膨潤土粉的比例，將水和膨潤土粉混勻，制成鋯英粉涂料用膨潤漿，并靜置M-48小時，然后按照每5kg鋯英粉配1升鋯英粉涂料用膨潤漿的比例將該鋯英粉涂料用膨潤漿與鋯英粉混合均勻，制成鋯英粉涂料備用。第二步制備石英粉涂料首先按照20kg水配2. 5立方分米膨潤土粉和3. 5升水玻璃的比例，將水和膨潤土粉、水玻璃混勻，制成石英粉涂料用膨潤漿，并靜置M-48小時， 然后按照每IOkg石英粉配1升石英粉涂料用膨潤漿的比例將該石英粉涂料用膨潤漿與石英粉混合均勻，制成石英粉涂料備用。第三步制備型筒涂料鋯英粉涂料與石英粉涂料按照1 1的體積比混合均勻制成型筒涂料。要求72小時以內(nèi)用完。所用的膨潤土粉產(chǎn)于河南信陽豐翔礦產(chǎn)品廠，密度為2. 5g/cm3，膨脹倍數(shù)22_36。2、型筒涂布工藝1)、噴涂前將型筒預熱到225 士 25°C，并恒溫1_3小時；2)、噴涂壓力0. 5Mpa 1. OMpa,噴涂過程中保持型筒溫度在200°C 250°C范圍以內(nèi)；噴涂次數(shù)5次 10次，涂層厚度要求4士0. 3mm；3)、涂后烘烤至型筒溫度彡280°C并進保溫1小時 2小時，進行下一步的澆注。
(二)、澆注工藝離心澆注在臥式離心澆注機上進行，離心鑄管成型的模具為內(nèi)壁經(jīng)過上述型筒涂料涂布的鍛造合金鋼型筒。鋼水出爐溫度控制在1640士 10°C，鋼水在鋼包中的溫度控制在1570士 10°C，鎮(zhèn)靜時間不少于細in，型筒轉速控制在800r/min 870r/min，澆注速度彡100kg/s。澆注時間100 200秒，先快后慢。待鑄件凝固收縮和型筒溫度增高引起的膨脹、 型筒與鑄件之間出現(xiàn)較大間隙時，降低轉速1/3，停機后冷卻至300°C以下，便可脫模。離心鑄管的毛坯管壁厚100mm。澆注時采用快速澆注、強制水冷，以細化結晶組織并提高設備運轉的安全性。澆注工藝參數(shù)如表1所示。表1澆注工藝參數(shù)
權利要求
1.一種百萬千瓦級核電廠主管道的離心澆注方法，其特征在于離心澆注在臥式離心澆注機上進行，離心鑄管成型的模具為內(nèi)壁經(jīng)過型筒涂布的鍛造合金鋼型筒；所用鋼水在鋼包中的溫度控制在1570士 10°C，鎮(zhèn)靜時間不少于％iin，型筒轉速控制在 800r/min 870r/min，澆注速度彡 100kg/s ；澆注完畢后水冷卻至300°C以下，脫模；離心鑄管的毛坯管壁厚100mm。
2.如權利要求1所述的百萬千瓦級核電廠主管道的離心澆注方法，其特征在于所述的型筒涂布方法是1)、噴涂前將型筒預熱到225士25°C，并恒溫1-3小時；2)、噴涂壓力0.5Mpa 1.01^￡1，噴涂過程中保持型筒溫度在2001 2501范圍以內(nèi)； 噴涂次數(shù)5次 10次，涂層厚度要求4士0. 3mm ；3)、涂后烘烤至型筒溫度彡280°C并進保溫1小時 2小時。
3.如權利要求2所述的百萬千瓦級核電廠主管道的離心澆注方法，其特征在于噴涂所用的涂料按照以下步驟制備而成第一步制備鋯英粉涂料首先按照60kg水配7立方分米膨潤土粉的比例，將水和膨潤土粉混勻，制成鋯英粉涂料用膨潤漿，并靜置M-48小時，然后按照每5kg鋯英粉配1升鋯英粉涂料用膨潤漿的比例將該鋯英粉涂料用膨潤漿與鋯英粉混合均勻，制成鋯英粉涂料第二步制備石英粉涂料首先按照20kg水配2. 5立方分米膨潤土粉和3. 5升水玻璃的比例，將水和膨潤土粉、水玻璃混勻，制成石英粉涂料用膨潤漿，并靜置M-48小時，然后按照每IOkg石英粉配1升石英粉涂料用膨潤漿的比例將該石英粉涂料用膨潤漿與石英粉混合均勻，制成石英粉涂料備用；第三步制備型筒涂料鋯英粉涂料與石英粉涂料按照1 1的體積比混合均勻制成型筒涂料。
全文摘要
本發(fā)明是一種百萬千瓦級核電廠主管道的離心澆注方法，離心澆注在臥式離心澆注機上進行，離心鑄管成型的模具為內(nèi)壁經(jīng)過型筒涂布的鍛造合金鋼型筒；所用鋼水在鋼包中的溫度控制在1570±10℃，鎮(zhèn)靜時間不少于4min，型筒轉速控制在800r/min～870r/min，澆注速度≥100kg/s；澆注完畢后水冷卻至300℃以下，脫模；離心鑄管的毛坯管壁厚100mm。本發(fā)明澆注時采用快速澆注、強制水冷，能夠細化結晶組織并提高設備運轉的安全性。
文檔編號B22C3/00GK102240789SQ201110189299
公開日2011年11月16日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權日2011年7月7日
發(fā)明者張吉雁, 李政軍, 王根啟, 趙天明 申請人:煙臺臺?，斉瑺柡穗娫O備股份有限公司