一种堆内构件中环的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种堆内构件中环的制造方法，包括如下步骤：制坯阶段：将原料锭装炉加热至锻造温度进行反复多次的锻压，镦粗、拔长后，并用冲头冲孔得到满足要求的坯料；成型阶段：利用扩孔工装对所述坯料进行扩孔，得到堆内构件中环毛坯锻件；热处理阶段：将所述堆内构件中环毛坯锻件置于热处理炉中，控制合适的工艺参数，使锻件均匀加热后，将锻件出炉并水冷。本发明专利技术提供一种堆内构件中环的制造方法，通过优化的锻造工艺控制和热处理，能够有效避免出现裂纹、疏松等锻造缺陷，使均匀、细小的第二相粒子主要在晶内析出，减少第二相沿晶析出的情况，使材料获得良好的综合性能。使材料获得良好的综合性能。使材料获得良好的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种堆内构件中环的制造方法


[0001]本专利技术涉及机械制造中的锻造
，尤其涉及一种堆内构件中环的制造方法。

技术介绍

[0002]堆内构件是反应堆的核心部件，其位于反应堆压力容器内，在高温、高压、强辐射下运行，并且长期承受冷却流体的冲刷，需要承受高中子注量的辐照和冷却剂的腐蚀，而且要在高温、负载工况下保持足够的强度，服役条件十分恶劣，过去多采用耐腐蚀的不锈钢材料制造。
[0003]由于材料研究的深入发展，镍基高温合金由于其良好的耐蚀性和较高的高温强度成为了新一代堆内构件锻件材料的发展方向。
[0004]0Cr15Ni70Ti3AlNb系列合金是以Ti、Al生成γ相强化的材料，在热加工范围内变形抗力较大，热变形窗口较为狭窄，温度过高会造成晶粒粗化，低于一定温度合金将会变硬，继续加工会在温度较低的部位发生开裂，造成表面或内部缺陷，应用传统的堆内构件锻造方法制造的堆内构件的抗拉强度和冲击韧性等综合性能无法满足反应堆的运行和维护要求。

技术实现思路

[0005]鉴于目前堆内构件锻造方法制造的堆内构件的抗拉强度和冲击韧性等综合性能无法满足反应堆的运行和维护要求，本专利技术提供一种堆内构件中环的制造方法，通过优化的锻造工艺控制和热处理，能够有效避免出现裂纹、疏松等锻造缺陷，使材料提高抗拉强度和冲击韧性等综合性能。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
[0007]一种堆内构件中环的制造方法，包括如下步骤：
[0008]制坯阶段：将原料锭装炉加热至锻造温度进行反复多次的锻压，镦粗、拔长后，并用冲头冲孔得到满足要求的坯料；
[0009]成型阶段：利用扩孔工装对所述坯料进行扩孔，得到堆内构件中环毛坯锻件；
[0010]热处理阶段：将所述堆内构件中环毛坯锻件置于热处理炉中，控制合适的工艺参数，使锻件均匀加热后，将锻件出炉并水冷。
[0011]依照本专利技术的一个方面，所述制坯阶段包括第一火次锻压，第一火次锻压分为多次，控制锻造温度，轻拍钢锭，每一火次锻压后，将钢锭返炉加热并保温；中间火次锻压，分为2次，第一次镦粗拔长，回炉，第二次镦粗，用冲头冲孔，回炉；每火的变形量不低于50％。
[0012]依照本专利技术的一个方面，所述成型阶段包括用马架、芯棒进行扩孔，锻造比不小于3。
[0013]依照本专利技术的一个方面，所述成型阶段还包括用扩孔工装将锻件扩孔至要求尺寸，所述扩孔工装为一带有凹槽的套环，套环凹槽宽度与锻件锻造完工宽度相近，凹槽带有
5
‑
15
°
的斜角，采用窄平砧作为上砧，上砧宽度接近芯棒套环底部的宽度，将所述套环套在芯棒上固定后将坯料放入扩孔至要求尺寸。
[0014]依照本专利技术的一个方面，所述第一火次锻压温度区间1100℃
‑
950℃。
[0015]依照本专利技术的一个方面，所述中间火次锻压温度区间1150℃
‑
950℃。
[0016]依照本专利技术的一个方面，所述成型阶段温度为1120℃
‑
950℃。
[0017]依照本专利技术的一个方面，所述热处理阶段采用阶梯式加热，具体为加热至600℃度保温1小时；继续加热锻件，以不大于100℃/h的升温速度加热至900℃，保温1小时；继续加热锻件，以不大于1小时的时间加热至1050
‑
1100℃范围内，保温时间为每1毫米锻件厚度保温0.5
‑
1.5分钟。
[0018]依照本专利技术的一个方面，所述热处理阶段水冷的方法为：在水槽底部设置垂直向上的水流驱动装置，所述水的初始温度不高于30℃，利用垂直方向的水流打破聚集在锻件底部的蒸汽膜。
[0019]依照本专利技术的一个方面，所述水冷之后锻件出水15分钟后的表面温度不高于80℃。
[0020]依照本专利技术的一个方面，所述热处理阶段还包括时效处理，具体为加热至400℃度保温1小时；继续加热锻件，以不大于100℃/h的升温速度加热至600℃，保温1小时；继续加热锻件，以不大于50℃/h加热至700
±
15℃范围内，保温18
‑
22h，将锻件出炉并空冷。
[0021]依照本专利技术的一个方面，所述钢锭是选择0Cr15Ni70Ti3AlNb系列镍基高温合金为原料，是一种以奥氏体为基体、利用γ相析出强化的材料。
[0022]本专利技术实施的优点：所述堆内构件中环的制造方法，通过锻造温度控制、轻拍释放应力、两次镦粗拔长等锻造工艺的控制，能够有效避免出现裂纹、疏松等锻造缺陷；利用带有凹型套环装配在芯棒上，有利于锻件的压实效果，锻件在模具内实现整形效果，同时进一步压缩了锻造余量，降低原材料的消耗，缩短加工周期；采用合理的热处理工艺参数，使均匀、细小的第二相粒子主要在晶内析出，减少第二相沿晶析出的情况，使材料获得良好的综合性能。通过本方法制造的堆内构件中环，在室温和350℃高温均具有1000Mpa以上的抗拉强度，同时大于90J/cm2的冲击韧性，能够满足恶劣的环境要求。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术所述的一种堆内构件中环的制造方法的工艺流程示意图；
[0025]图2为本专利技术所述的一种堆内构件中环的制造方法的固溶处理工艺曲线图；
[0026]图3为本专利技术所述的一种堆内构件中环的制造方法的时效处理工艺曲线图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]本专利技术为一种堆内构件中环的制造方法，包括如下步骤：制坯阶段：将原料锭装炉加热至锻造温度进行反复多次的锻压，镦粗、拔长后，并用冲头冲孔得到满足要求的模锻坯料；成型阶段：利用扩孔工装对所述模锻坯料进行扩孔，得到堆内构件中环毛坯锻件；热处理阶段：所述热处理阶段包括固溶和时效处理，将所述堆内构件中环毛坯锻件置于热处理炉中，控制合适的工艺参数，采用低温区分阶段预热，高温区快速加热的加热方式，保留材料较细的晶粒度,使合金加热到高温单相区恒温保持，过剩相充分溶解到固溶体中后快速水冷冷却，在经过热处理，以得到过饱和固溶体。所述原料锭为外购钢锭，通过严格编制钢锭采购技术条件，明确冶炼要求，并对主要化学成分进行优化控制，进行入厂复验，从源头保证材料综合性能。设计制作专用扩孔工装模具，满足锻件成型的实现。
[0029]所述制坯阶段包括第一火次锻压，第一火次锻压分为多次，控制锻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堆内构件中环的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：制坯阶段：将原料锭装炉加热至锻造温度进行反复多次的轻拍锻压，镦粗、拔长后，并用冲头冲孔得到满足要求的模锻坯料；成型阶段：控制锻造温度，利用扩孔工装对所述模锻坯料进行扩孔，得到堆内构件中环毛坯锻件；热处理阶段：所述热处理阶段包括固溶和时效处理，所述固溶包括将所述堆内构件中环毛坯锻件置于热处理炉中，控制合适的工艺参数，使锻件均匀加热后，将锻件出炉并水冷；再进行时效处理，得到堆内构件中环。2.根据权利要求1所述的一种堆内构件中环的制造方法，其特征在于，所述制坯阶段包括始锻和中锻，始锻分为多火次锻压，控制锻造温度，轻拍钢锭，每一火次锻压后，将钢锭返炉加热并保温；中锻，分为多火次锻压，控制锻造温度，镦粗、拔长、冲孔；所述成型阶段为终锻，所述每一火次的变形量不小于50％。3.根据权利要求2所述的一种堆内构件中环的制造方法，其特征在于，所述始锻温度区间1100℃
‑
950℃，中锻温度区间1150℃
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950℃，终锻温度区间1120℃
‑
950℃。4.根据权利要求1所述的一种堆内构件中环的制造方法，其特征在于，从原料锭到模锻坯料，进行至少两次墩粗拔长，确保锻造比≥3，使所述坯料得到较细的晶粒。5.根据权利要求1所述的一种堆内构件中环的制造方法，其特征在于，所述成型阶段还包括用扩孔工装将模锻坯料扩孔至要求尺寸，所述扩孔工装为一带有凹槽的套环，套环凹槽宽度与锻件锻造完工宽度相近，凹槽带有斜角，采用窄平砧作为上砧，上砧宽度接近芯棒套环底部的宽度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何龙，顾佳伟，王元华，李志坤，邓松，
申请(专利权)人：上海新闵重型锻造有限公司，
类型：发明
国别省市：