[实用新型]高温气冷核反应堆碳及石墨堆内构件加工专用设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种碳砖加工设备，尤其是一种高温气冷核反应堆碳及石墨堆内构件加工专用设备，属于碳块机械加工技术领域。

背景技术

新一代核反应堆的内构件主要由碳砖及石墨砖构筑而成，其中底层碳砖横截面为等腰梯形，设有分别用以冷却、隔热、吸收阻隔核幅射的冷氦气流道孔，及测温通道、吸收球孔道、卸球管道及电热偶槽等，垒砌安装在内构件底部，在径向分布三层——外层与中层有30块，内层有15块，三层砖分别围成圆环形，环环相接。底层碳砖不仅材质和形状特殊，而且加工精度要求很高(±0.05mm)。

实践证明，如果参照其它行业(例如冶金行业)碳块的传统加工工艺手段，采用以下主要工艺过程：铣磨四面、锯切分割后锯两斜面、磨两斜面、磨两端面、在镗床上加工两斜面键槽及上下面的孔和槽等，各工序需要借助通用设备逐一完成，存在如下问题：①切削量大，材料利用率低；②毛坯的内在缺陷在后工序锯切才能发现，之前的工序成为无用功；③工序间需要多次传递、夹紧，不仅加工效率低，而且加工好的平面容易磕碰破损而产生废品。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：通过合理设置工艺路线，提出一种切削量小、可以充分利用碳材料的高温气冷核反应堆碳及石墨堆内构件加工专用设备。

为了达到以上目的，申请人经过反复实践摸索出本实用新型的内构件底层碳砖加工工艺方法，包括以下主要步骤：

第一步、锯切碳块坯料六面，宽、高方向各面留余量(10mm)，目的主要是去除碳块坯料表面的疙瘩、凹坑等缺陷；

第二步、以碳砖长度与预留加工余量之和为间隔距离，采用圆周旋切刀具，水冷套料粗加工锯切后碳块上的(直径大于100)一组流道孔；这样不仅可以解决镗孔加工切削量大、速度慢的问题，而且一次性套料加工，可以避免工件转移过程的损伤，加工出的圆柱碳芯能够有效利用，避免了浪费。

第三步、以碳砖长度为据，定长锯切套料加工后的碳块坯料，并预留加工余量(10mm)，使之成为碳砖坯；

第四步、烘干脱去附在碳砖坯上的冷却水；最好烘干温度控制在150-200℃，烘干时间控制在30±2min；

第五步、将烘干的碳砖坯经精加工各面及孔，使之成为成品底层碳砖。

本实用新型的上述工艺步骤不仅打破长期以来的传统工艺步骤，合理将锯切工序前置，使碳块内的缺陷得以及时发现，从而避免不必要的无用功，而且采用较前工序成组套料加工大孔，大大减少了切削量，有效提高了工效，避免了宝贵的碳材料浪费。

实现上述工艺的专用设备(圆周旋切刀具)具有旋转夹持盘，所述旋转夹持盘的外端轴向延伸出包络外圆等于待套料粗加工(留精加工余量)孔径且关于旋转夹持盘圆心对称的两圆弧刀杆，所述两圆弧刀杆的一端连线通过旋转夹持盘圆心，且分别装有套料旋切刀头。因此，当旋转夹持盘安装在驱动轴上之后，在进刀过程中，圆周旋切刀具即可在流道孔内的圆周处进行旋切，切削量大大减少。待孔加工好之后，两圆弧刀杆中形成可以利用的碳芯。在机械加工行业，大孔的套料加工一直采用环形套料刀具旋切，实验证明，采用传统环形套料刀具对于碳材料切屑很容易积屑阻塞，随着孔深加深，恶性循环，导致加工十分困难，而采用本实用新型的两对称圆弧刀杆套料，由于套料圆周的轴向始终具有流畅的通道，因此排屑通常，可以彻底避免积屑堵塞，同时两圆弧杆加工时刀具切削阻力平衡，受力状况好。

由于碳材料十分酥脆，为了避免单端套料加工流道孔刀杆过长，以及加工到孔端时孔口裂损，破坏端面平整的现象，所述第二步采用两把圆周旋切刀具，从流道孔两端同时套料。这样，两端的刀具在碳块内部交汇，不仅刀杆不必太长，而且不会影响孔口端面的平整度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的核反应堆底层碳砖示意图。

图2为图1的剖面图。

图3为本实用新型一个实施例的工序示意图。

图4为本实用新型一个实施例的圆周旋切刀具结构示意图。

图5为图4的侧视图。

图6为实现本实用新型精加工各步骤的自动加工生产线示意图。

图7为图6的俯视图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的内构件底层碳砖如图1和图2所示，截面为等腰梯形，设有分别用以冷却、隔热、吸收阻隔核幅射的冷氦气流道孔(大孔)，及测温通道、吸收球孔道、卸球管道及电热偶槽等。该底碳层砖的加工工艺方法包括以下步骤：