[發明專利]鋯合金元件盒的制備方法

有效

• 申請號: 201611145910.4
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106623487B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 蔣躍元;郭文利;王鼎渠;李松陽;耿屹楠;熊威;葉子申;王小紅;金麗娜
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B21C37/08
• 分類號: B21C37/08;B21D3/00;C22F1/18;B23P15/00
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 王賽

本發明涉及一種鋯合金元件盒的制備方法，包括：提供鋯方管，所述鋯方管內具有待矯形位置，所述待矯形位置具有初始尺寸以及目標尺寸；根據所述初始尺寸及所述目標尺寸，確定總形變量；確定矯形熱處理次數，所述矯形熱處理次數至少2次；根據所述總形變量及所述矯形熱處理次數，確定所述鋯方管每次矯形熱處理的單次形變量；根據所述初始尺寸及所述單次形變量，為每次矯形熱處理提供一種尺寸的模具，所述模具材料的熱膨脹系數大于相同條件下所述鋯方管材料的熱膨脹系數；以及按照所述模具的尺寸由小到大的順序，在每次矯形熱處理時使用對應尺寸的所述模具，將所述模具裝入所述鋯方管內部，進行所述至少2次矯形熱處理。形變相對緩慢，受力均勻穩定。

技術領域

本發明涉及機械加工技術領域，特別是涉及一種鋯合金元件盒的制備方法。

背景技術

鋯合金元件盒，簡稱“鋯盒”或“元件盒”，是低溫燃料堆和沸水堆中的主要部件。鋯盒可以保護燃料棒束，并構成燃料組件冷卻劑通道；并且在堆芯布置上，每4盒燃料組件間的寬水隙組成1根控制棒的通道。為了保證燃料組件順利地插入鋯盒以及控制棒在反應堆全壽期內的各種情況下能夠自如地上下運動，確保反應堆的安全性，鋯盒的表面質量、尺寸精度都需要嚴格的要求。

國際上鋯盒的制備方法主要有兩種，如圖5左所示，一種方法包括板料-圓管坯-焊接-探傷-冷軋-滾拔-熱處理幾個步驟，如圖5右所示，另一種方法包括板料-冷彎-焊接-焊縫處理-熱處理幾個步驟。針對清華大學低溫堆燃料組件鋯盒的制備，我國科研人員也進行了大量的研制工作。專利ZL 89107625.5中利用芯頭采用滾模拉伸工藝將預壓成方形的板材卷焊的圓管拉伸成方管，原理同圖5左；專利CN101905405 B中，采用了冷彎-焊接的成型方法，原理同圖5右。

鋯盒的制造過程中，最為關鍵的步驟是最后的熱處理，即矯形熱處理，而該矯形熱處理工序又是上述兩種方法的共有工序，所以控制矯形熱處理工序對成品鋯盒的精度至關重要。目前的矯形熱處理方法制造出的鋯盒的精度，特別是鋯盒的形位公差以及4個圓角尺寸不能很好的滿足設計要求，亟需提出新的熱處理工藝。

發明內容

基于此，有必要提供一種鋯盒的制備方法，解決目前鋯盒精度不高，形位公差以及4個圓角尺寸不能很好滿足設計要求的問題。

一種鋯合金元件盒的制備方法，包括以下步驟：提供鋯方管，所述鋯方管內具有待矯形位置，所述待矯形位置具有初始尺寸以及目標尺寸；根據所述初始尺寸及所述目標尺寸，確定總形變量；確定矯形熱處理次數，所述矯形熱處理次數至少2次；根據所述總形變量及所述矯形熱處理次數，確定所述鋯方管每次矯形熱處理的單次形變量；根據所述初始尺寸及所述單次形變量，為每次矯形熱處理提供一種尺寸的模具，所述模具材料的熱膨脹系數大于相同條件下所述鋯方管材料的熱膨脹系數；以及按照所述模具的尺寸由小到大的順序，在每次矯形熱處理時使用對應尺寸的所述模具，將所述模具裝入所述鋯方管內部，進行所述至少2次矯形熱處理。

在其中一個實施例中，所述矯形熱處理次數為2次至5次。

在其中一個實施例中，所述在每次矯形熱處理時使用的所述模具的尺寸等于所述鋯方管內表面在本次矯形熱處理之前的尺寸。

在其中一個實施例中，由小到大相鄰兩個所述模具的尺寸差值等于所述單次形變量。

在其中一個實施例中，所述矯形熱處理的溫度相同或依次降低。

在其中一個實施例中，所述單次形變量相等、依次增大或依次減小。

在其中一個實施例中，所述模具為圓角中空四方管，或者所述模具包括缺角的四方芯棒及與所述缺角的四方芯棒配套的位于缺角的四個圓柱。

在其中一個實施例中，所述提供鋯方管的步驟進一步包括：鋯板下料；卷焊成圓管；焊縫處理；預壓或軋制成方形。