[发明专利]百万千瓦级核电厂主管道的离心浇注方法

说明书

技术领域

本发明属于特种铸造技术领域。具体地说是一种百万千瓦级核电厂主管道的离心浇注方法。

背景技术

压水堆核电站反应堆冷却系统(又称一回路)是位于核岛内的核一级设备系统，承担着将反应堆产生的热量传送给蒸汽发生器的功能。由于一回路冷却剂直接进出核反应堆，具有放射性污染，因此对其可靠性的要求很高。一回路运行条件苛刻，要承受280～320℃、150～160大气压和腐蚀性介质(反应堆冷却剂中含有硼酸等)，因此对材料和制造技术的要求很高。主管道材料为不锈钢，采用离心铸造技术制成。该部件尺寸大、性能要求高。由于一回路主管道是核安全一级设备，它的破裂可能导致核污染泄漏，因此对材料和缺陷的控制要求很高，管道必须一次铸造完成，并进行后续热处理和机加工等，在各环节都要保证组织、性能、尺寸、精度满足要求。

作为现有技术的离心铸造工艺无法满足上述要求。

另外所述的离心铸造的模具型筒的内壁需要经过涂料涂布，而现有的型筒涂料及涂布工艺，在涂料的原料选择、配比以及涂布工艺控制方面，无法满足上述一回路主管道离心浇注的技术要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种百万千瓦级核电厂主管道的离心浇注方法，第一、通过合理选择离心浇注的型筒转速、浇注速度、冷却脱模温度、管坯壁厚飞等工艺参数，使离心浇注满足百万千瓦级核电厂主管道的技术要求；第二、通过选择合适的涂料和涂布工艺参数，使涂料层既能够有效地保护型筒，又能够减缓钢水的冷却速度，有利于离心浇注的正常进行，并提高离心浇注性能。

本发明的技术方案如下：

一种百万千瓦级核电厂主管道的离心浇注方法，其特征在于：

离心浇注在卧式离心浇注机上进行，离心铸管成型的模具为内壁经过型筒涂布的锻造合金钢型筒；

所用钢水在钢包中的温度控制在1570±10℃，镇静时间不少于4min，型筒转速控制在800r/min～870r/min，浇注速度≥100kg/s；

浇注完毕后水冷却至300℃以下，脱模；

离心铸管的毛坯管壁厚100mm。

本发明的积极效果在于：

离心铸管的毛坯管壁厚100mm，厚壁的离心铸管易在内壁出现疏松，其原因是铸件由外向内和由内向外的双向凝固和G值小造成。在凝固的初始阶段，铸件由外向内快速凝固，但随着型筒温度的升高，温度梯度减小，凝固速度也减小；由于厚壁，钢水量多，凝固时间长，铸件内表面直接与空气接触会造成由内向外的凝固现象，在内表某一深度出现疏松。为此，设计型筒时适当加厚了型筒壁厚，以提高型筒冷却能力；提高转速用较大的重力加速度值，使内表凝固层破碎。

本发明浇注时采用快速浇注、强制水冷，能够细化结晶组织并提高设备运转的安全性。

考虑到厚壁离心铸管外壁涂料层的影响，本发明外壁留有了足够的加工余量；内壁由于夹杂物的聚集以及疏松层的存在，亦留出了足够的加工余量。

采用本发明方法制备的直管冲击值为标准值的3.4倍。拉伸屈服强度、抗拉强度、断面收缩率均有较大余量，尤其是断面收缩率提高60～70％。铁素体含量符合标准要求，铁素体在组织中分布均匀。经金相分析符合组织上的要求。晶间腐蚀试验表明，直管的耐蚀能力满足设计要求。无损检验表明，其内部组织满足要求。

附图说明

图1是本发明所制备直管的显微金相图。

图2是本发明所制备直管弯曲后的试样图。

具体实施方式

以下是本发明离心浇注方法的具体实施例。

一、冶炼

要求钢水出炉温度控制在1640±10℃。

二、型筒涂布及离心浇注：

(一)、型筒涂料及涂布工艺

1、型筒涂料的制备工艺：

第一步：制备锆英粉涂料：

首先按照60kg水配7立方分米膨润土粉的比例，将水和膨润土粉混匀，制成锆英粉涂料用膨润浆，并静置24-48小时，然后按照每5kg锆英粉配1升锆英粉涂料用膨润浆的比例将该锆英粉涂料用膨润浆与锆英粉混合均匀，制成锆英粉涂料备用。

第二步：制备石英粉涂料：首先按照20kg水配2.5立方分米膨润土粉和3.5升水玻璃的比例，将水和膨润土粉、水玻璃混匀，制成石英粉涂料用膨润浆，并静置24-48小时，然后按照每10kg石英粉配1升石英粉涂料用膨润浆的比例将该石英粉涂料用膨润浆与石英粉混合均匀，制成石英粉涂料备用。

第三步：制备型筒涂料：锆英粉涂料与石英粉涂料按照1∶1的体积比混合均匀制成型筒涂料。要求72小时以内用完。