[发明专利]一种用于钠冷快堆中间换热器的无缝换热管的制备工艺

摘要

本发明属于快中子反应堆技术领域，公开了一种用于钠冷快堆中间换热器的无缝换热管的制备工艺。该工艺包括以下步骤：熔炼、热挤压及冷轧与热处理三个步骤，其中熔炼按照工艺步骤的先后顺序可分为真空感应冶炼及电渣重熔两道工序。该工艺步骤具有五害元素(Pb、As、Sn、Sb、Bi)含量低于0.001％，杂质元素P≤0.010％、S≤0.002％，气体夹杂元素O≤25ppm、H≤5ppm，晶粒度范围为4～6级，铁素体含量小于1％，屈服强度、抗拉强度、持久强度与疲劳强度能满足钠冷快堆中间热交换器无缝换热管技术要求的有益效果。

主权项

1.一种用于钠冷快堆中间换热器的无缝换热管的制备工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：(1)熔炼熔炼按照工艺步骤的先后顺序可分为真空感应冶炼及电渣重熔两道工序；所述真空感应冶炼是在真空感应熔炼炉中进行，真空感应冶炼过程中冶炼的温度为1520℃～1560℃，真空度为≤0.1Pa；选取杂质元素P≤0.007％、S≤0.003％的纯铁作为冶炼原料，选取电解镍、金属铬、金属锰、微碳铬铁作为合金添加剂，合金添加剂中五害元素Pb、Sn、As、Sb、Bi的含量均在0.001％以下；采用碳作为脱氧剂，高真空环境下利用C‑O反应脱氧；合金化过程中先加入Al进行深脱氧，然后向真空感应炉中加入Ce进行脱氧、脱硫；所述电渣重熔步骤是将真空感应冶炼后得到的产物置于重熔结晶设备中，采用的四元预熔渣渣系为20％CaO—5％MgO—20％Al2O3—55％CaF2，其中20％、5％、55％均为占预熔渣渣系的质量分数；该渣系熔点为1290～1310℃；在起弧前，先向重熔结晶设备内导入氩气以排除空气中氧及水蒸汽对合金熔池的污染，降低重熔钢锭中的氧化物夹杂和氢含量；起弧并进入稳态后，对熔速、电流、电压进行自动控制，其中熔速控制在5.2～5.6kg/min，电流8000A～9000A，电压38V‑40V；电渣重熔步骤可得到硫含量在0.002％以下，H含量在5ppm，O含量在25ppm以下的电渣锭，该电渣锭的直径根据工程需要及冶炼原料投料量确定；(2)热挤压将步骤(1)得到的电渣锭进行热挤压之前先进行锻造工艺，锻造过程是将步骤(1)得到的电渣锭进行加热锻造，开锻温度≥950℃，停锻温度≥750℃，冷却方式为水冷，最终得到锻造比大于5的锻制棒材；锻制棒材在热挤压前，需要进行加热穿孔工艺，即对锻制棒材表面去除氧化层后，中心处加工贯穿的圆孔，并在挤压母坯一端利用镗孔和车削将圆孔以锥度为1:1～1:2进行扩孔得到挤压坯；扩孔后挤压坯进入环形炉预热，预热温度达到350℃后进入一次感应加热炉，加热至650～700℃后出炉进入扩孔机扩至所需直径的通孔；随后，挤压坯进入二次感应加热炉加热至出炉温度大于1230℃后进入热挤压机，挤压温度范围为1190～1230℃，热挤压温度偏差不大于±10℃，挤压速度控制范围为100～300mm/s，最终得到所需尺寸的挤压荒管规格；(3)冷轧与热处理冷轧分为第一道冷轧、第二道冷轧及成品冷轧；其中第一道冷轧设计变形量为61％；第二道冷轧设计变形量为68％～76％；成品冷轧参数选择送进量为1.5～2.5mm/次，轧制速度为100～140次/min，成品冷轧设计变形量为61％～70％；在第一道冷轧前要进行矫直、平头、酸洗及检验步骤；在第一道冷轧和第二道冷轧结束后要进行去油、中间热处理过程、矫直、酸洗及检验步骤后进入后续冷轧操作；在成品冷轧结束后进行去油、光亮热处理、矫直操作，最终得到所需尺寸的换热管。