一种１Ｃｒ１３厚壁管材的冷加工工艺制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种１Ｃｒ１３厚壁管材的冷加工工艺，其特征在于：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。采用本发明专利技术所述工艺制备的管材，表面质量良好，且不易开裂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管材加工工艺，特别提供一种lCrl3厚壁管材的冷加工工艺。
技术介绍
随着能源危机的日益加剧，世界上许多国家正在大力发展核电产业。中国核电发 电比例在总发电比例中还很小，因此中国也已推出大力发展核电的宏伟蓝图。据报道，中国 计划在2020年前动工建造的核电站达30多座，同时还有许多座核电站正在选址或论证阶 段。无论在设备、构件还是技术上，目前已建成和在建的核电机组的国产化比例还非 常低，国家有关部门已经强调后续核电机组的建设要在设备和技术上逐步提高国产化的比 例，尤其在关键部件上要摆脱对国外的长期依赖。其中，控制棒驱动机构就是急需实现国产 化的堆内构件的关键部分。而控制杆(驱动杆)是控制棒驱动机构中最大的关键部件，是由 lCrl3马氏体不锈钢厚壁管材制作的，目前该管材全部依赖进口。核电站反应堆控制棒驱动 机构控制杆的主要功能是调节核反应堆的功率，它的主要动作是在需要时能够及时、迅速、 可靠地上下运动以控制燃料控制棒的进出。更重要的是在发生紧急情况时，能够快速地把 控制棒插入反应堆以实现停堆。因此，要求控制杆既具有高强度，又具有高韧性，同时还需 把硬度控制在规定范围内。可以预见，随着国家对在建和即将建设核电站的国产化指标的逐渐提高，核电站 反应堆驱动机构控制杆也必须依靠国产化，目前控制杆的机械加工已经能够在国内多个企 业完成，制约国产化的主要问题是管材尚需要国外进口，因此，驱动机构国产化的关键就是 lCrl3管材。核电站反应堆驱动机构控制杆用lCrl3管材国产化研制成功，将提升我国核电 国产化率，也将摆脱关键制品长期依赖国外进口的困境。与普通lCrl3管材相比，核电用lCrl3厚壁管材无论在成分、冷热加工和成品热处 理工艺上都有着很大不同，对设备和工艺都有严格的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种lCrl3厚壁管材的冷加工工艺，特别是一种针对核电站 核反应堆控制棒驱动机构驱动杆用lCrl3厚壁管材的冷加工工艺。核电站核反应堆控制棒驱动机构驱动杆用lCrl3厚壁管材是由核电用lCrl3不锈 钢制备而成，该不锈钢与普通lCrl3不锈钢相比，其化学成分除了对普通lCrl3已有的C、 Si、Mn、Cr、S、P要求进行严格限制外，还增加了对Ni、B、Co、N、0的成分范围要求，同时要 求Pb、Sn、Sb、Bi、As、Al、Ce、La、Mo等元素含量尽可能低(每种含量彡0. 005% )，提供实 测数据(其化学成分要求见表1)。通过对化学成分进行严格控制，才能保证加工成的管材 中的铁素体含量小于10%，强度、硬度提高的同时，冲击韧性不降低。表1核电用ICr 13不锈钢化学成分要求(％ )<table>table see original document page 4</column></row><table>因此，该核电用lCrl3不锈钢需采用感应炉冶炼+电渣重熔的方法冶炼获得，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°C 士 10°C，保温15士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；合金化过程中应尽量缓慢地加入各元素，防止飞溅，确保合金成分准确。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 A1203 Mg02 = 30% 65% 5%，使用前 600°C烘烤 4 小 时；底板铜板或铁板；底垫lCrl3片；引弧剂固体导电引弧，引弧剂成分 CaF2 Ti02 = 50% 50% ；电渣重熔工艺参数渣量A :A = 1/4 Ji D2 h Y，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。采用上述工艺冶炼所得的lCrl3钢经锻造后，得到lCrl3不锈钢棒材，然后采用特 殊热穿孔工艺制得管坯，该热穿孔工艺为(1)棒坯加工经感应冶炼+电渣重熔获得的lCrl3不锈钢铸锭，经锻造(锻造工艺为室温入炉，随炉升温，缓慢加热到1150°c，保温2 3小时；始锻温度1150°C，终锻温 度850°c，锻造前后棒材截面积之比即锻造比大于3)后得到φ115 120mm的棒材。经砂 轮锯按1800mm定尺切割后，采用扒皮机或车床进行扒皮，扒皮后的棒坯外径尺寸为105mm， 不直度小于1. Omm/m，表面粗糙度彡Ra6. 4 ；(2)加热设备煤气辊底加热炉；(3)加热工艺为\将所得棒坯冷装入炉，在低温段温度650 850°C下均热90 120分钟，然后以大 于2V /分钟的速度加热至1100 1180°C，保温15 30分钟。加热和保温时棒料需经常 翻动，以保证加热均勻。(4)热穿孔设备76加强型或90型无缝穿孔机；(5)穿孔顶头钼基合金顶头；润滑剂玻璃粉。(6)冷却穿孔后冷却，控制其冷却速度小于100°C /小时冷却至室温。冷却方法 最好采用厚度30mm的硅酸铝石棉毡包覆冷却。采用上述工艺制备的管坯，表面质量良好，且不易开裂。下面对其进行进一步处 理冷加工成形。核电站核反应堆控制棒驱动机构驱动杆用lCrl3厚壁管材的壁厚外径比大于 0.2，冷轧时内外表面变形率相差大，易导致边轧边裂，最后使整支管材开裂从而完全报 废。同时，由于lCrl3为半马氏体不锈钢，加工硬化率大，不但冷轧时困难而且对设备冲 击大易导致工具损坏，轧制精度和表面质量也难以控制，即难以控制达到成品管材公差 <p47mm±0.25xl2.5±0.15mm，表面粗糙度管材内表面粗糙度要求彡Ral. 6 μ m。解决上 述难题的关键就是如何确定合适的道次变形率和轧制工艺参数。本专利技术提供了一种lCrl3厚壁管材的冷加工工艺，其特征在于为了保证管材 的顺利轧制，防止损坏设备和轧后管材的开裂，同时保证成品管材的尺寸公差和表面质 量达到要求(成品管材公差cp47mm±0.25xl2.5±0.15mm，管材内表面粗糙度要求(Ral. 6 μ m)，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。本专利技术还提供了该lCrl3厚壁管材的冷加工工艺的最佳工艺，其特征在于控制 道次累积变形量为30%，冷轧管机送进量为2. 5mm/次，机头摆动次数为45次/分。如果累计道次变形量超过40%，冷轧管机最大送本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种１Ｃｒ１３厚壁管材的冷加工工艺，其特征在于：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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：都祥元，苏国跃，李惠娟，孔凡亚，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]