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龙舟出日月 重器有支撑 ——超高纯生铁为我国百吨级球墨铸铁乏燃料容器提供原材料支撑
来源: | 作者:real-estate-1073724 | 发布时间: 214天前 | 947 次浏览 | 分享到:
近日,在国防科工局和中核集团公司的领导与支持下,由中国核电工程有限公司牵头承担的“球墨铸铁乏燃料运输容器研制”科研项目完成第3台百吨级球墨铸铁容器铸件铸造,该类型铸件为超厚壁筒型铸件,单件重量在100吨以上,铸件生产存在以下难点:

近日,在国防科工局和中核集团公司的领导与支持下,由中国核电工程有限公司牵头承担的“球墨铸铁乏燃料运输容器研制”科研项目完成第3台百吨级球墨铸铁容器铸件铸造,该类型铸件为超厚壁筒型铸件,单件重量在100吨以上,铸件生产存在以下难点:

一、需要缩短核心区域的冷却时间,避免铸件性能劣化;

二、需要保证铸件组织和性能均匀性;

三、需要在极短的时间内完成铁水生产组织。

目前全球范围内,具备全套厂房、设备和生产能力的生产企业仅有少数几家。该类型铸件因其生产制造难度极大,被誉为铸造业 “皇冠上的明珠”。

宁波日月重工股份有限公司作为科研项目参研单位负责铸件生产,克服了新冠疫情影响,100%采用龙凤山牌超高纯生铁,获得各种干扰元素和微量元素含量非常低的高纯净度原铁液,优化生产工艺,于2020年完成两台铸件浇铸,经检测性能均满足设计指标要求。本次发货铸件是按照中国核电工程有限公司设计图纸完成的第3台百吨级铸件,经初步检测满足设计指标要求,即将应用于乏燃料运输容器的样机制造。

图为龙凤山牌系列产品

龙凤山牌超高纯生铁Ti≤0.005%,Mn≤0.020%,P≤0.008%,S≤0.010%,影响球墨铸铁件质量的11种微量元素含量总和≤0.020%。为保障获取优质原铁液从以下五点做到严格控制:

一、严格控制化学成分

二、采用先进可靠的球化处理和孕育处理技术

三、尽快浇注

四、优化工艺设计,合理滤渣

五、严格检验球化和铸件质量

百吨级核乏燃料储运容器其壁厚大于500mm,凝固时间长达5~6小时。采用100%超高纯生铁,未添加废钢及增碳剂,保证了铁水的冶金质量及高纯净度。其中试结果为:未出现碎块状石墨及晶界偏析夹杂,没有发现任何铸造缺陷,完全满足百吨级核乏燃料储运容器球墨铸铁件的性能要求。专家组初步结论为:用超高纯生铁制成的超大断面球墨铸铁件组织致密,物理性能和动态性能指标创历史新高。拥有非常好的石墨、基体组织和卓越性能,常规机械性能和动力学性能远高于国际标准规定,主要技术指标优于国外水平,整体技术水平达到国际领先水平。

该项目研发成果球墨铸铁乏燃料运输容器将进一步扩展中核集团“龙舟”放射性物品容器系列,同时为乏燃料干法中间贮存提供解决方案,对进一步促进我国乏燃料公铁海联运体系的建设具有重要意义。

图为超高纯生铁生产车间

该科研项目研究内容之一是形成一套具有我国自主知识产权的适用于批量生产大型球墨铸铁乏燃料容器铸件的制造技术。本次铸件的成功浇铸与发货,为乏燃料运输容器样机制造和后续试验提供了有利保障,为后续铸件批量化生产奠定了基础,标志着项目研制工作已经由关键原材料探索进入样机制造的新阶段。由之前的对原材料“质”的要求逐步转变为对铸件“量”的需求,势必会拉动高端用户对于超高纯生铁等铁基新材料的新需求,创造出更大的市场空间与发展机遇。