[发明专利]锆合金管制品的制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及冶金领域，滚轧生产以及特别涉及锆合金的半成品和成品的制造。

生产锆合金制品的已知方法(俄罗斯专利2037555,C22F/18,1995)包括毛坯的热变形加工、初级冷变形加工和在560-590℃下真空等温退火3-4小时，经最后一道工序冷轧至17-31％的形变程度，以及随后在560-585℃进行最后的真空等温退火5-7小时。

与本发明最接近的工艺方法包括下列工序：制锭、锭的初级β-加工处理、在α-锆存在的温度下由热模压的方法制坯、坯在380-650℃退火、坯在α-锆存在的温度下进行冷变形加工并伴有中间退火处理和精加工该坯以得到所需的成品(美国专利4649023,cl.C22C16/00,1987.)，以及还有一种不同于上述的且带有如下特征的方法：

-在β-加工处理后、热模压制锭之前，坯在380-650℃退火；

-在退火之前和热模压成型之后，坯在920-1070℃的温度下淬火处理，所述退火在380-520℃的温度下进行；

-淬火以60℃/s至1000℃/s的速率进行(俄罗斯专利2032760,C22F1/18,1995.)。

现有技术中熟知的是，最后定形的锆合金管是以特别制造的具有高力学性能和精确几何尺寸的厚壁管状半成品用冷轧方法生产，该半成品在外国的参考资料中称之为SUPER-TREX或TREX(E.RossBradley和George P.Sabol，核工业中的锆：第11届国际研讨会ASTM出版代码号(PCN):04-012950-04 ASTM100 Barr Harbor Drive WestConshohocken,PA19428-2959)。最常见的半成品的几何尺寸是Φ63.5×10.9mm,Φ44.5×7.62mm 。

这里仅举一个熟知的使用尺寸为Φ63.5×10.9mm和Φ44.5×7.62mm的锆合金半成品制造金属包层管的方法。该方法经一次冷轧处理后仅生产具有51％的变形度的优质金属包层管，80％的变形值将导致大量裂纹的形成。(法国专利2584097,1987.C22 F1/18；c22 16/00)。

发明的公开

本发明通过提供不对制品材料的连续性造成影响的变形条件而达到提高锆合金制品质量水平的目的，通过增加毛坯的尺寸和改进管状半成品的质量而使制品沿横向和纵向方向具有均匀的金属结构，并使产品的技术和经济指数提高。

根据制造SUPER-TREX,TREX型二元锆合金管状半成品，本发明的既定目的已达到。除了先前已知的工序外：

-制锭，

-毛坯制造前，锭的初级β-变形加工处理，

-在α-锆存在的温度下通过毛坯的热模压成型制得管坯，

-在α-锆存在的温度下冷变形加工管坯并伴随有中间退火处理，

-精加工管坯以得到成品。

对制造成品而言，管的冷变形加工以总压缩值为μΣ＞100的程度进行或者对制造SUPER-TREX,TREX类型的管状半成品而言μΣ＜50，在管冷轧的第一阶段压缩值μ＜2.0，管最后的退火是在α-锆存在的温度下进行，且μ=S_billet/S_tube,S_billet是滚轧前坯的横截面积，S_tube是滚轧成的管的横截面积；

μ_Σ=S_init.billet/S_ready tube，其中S_init.billet是第一次滚轧前毛坯的横截面积，S_ready tube是最后一次滚轧后制成管的横截面积。

如果当需要得到质量改进的制品时(在管的任何部分，氢化物的取向度Fn＜0.3，且结构稳定和/或其它要求)，以及当需要得到多元锆合金或二元锆合金的最终尺寸的管或SUPER-TREX,TREX类型的管状半成品，除了所述方法的第一个实例中提及的工序外，在α-或(α+β)-锆存在的温度下热模压成型后，管坯在比合金从中间(α+β)相转变到β-相锆的温度高30-60℃的温度下淬火，淬火后的坯件进行机械加工和接下来在α-锆存在的温度下进行回火。

管的总压缩值达μ_∑＞100的冷滚轧通过更高程度的金属加工施行可以得到在轴向和径向具有均匀结构状态的制成品。