一種核屏蔽復合錠及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種核屏蔽復合錠及其制備方法，包括芯板以及冶金結合于芯板外層的包覆層，芯板由304B?304B7不銹鋼澆鑄而成，包覆層由304不銹鋼制成；芯板各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18?20；Ni，12?15；B，0.2?2.25；余量為Fe；包覆層各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18?20；Ni，12?15；余量為Fe。本發明專利技術通過將易加工的鋼種澆鑄包覆于難加工的304B?304B7芯板上，在提高廢核燃料容器的熱中子吸收率的同時還方便對所得復合錠進行加工成型，所得的復合錠芯板和包覆層之間形成了良好的冶金結合，并且有效地控制了B在芯板中的含量,有效地提高了芯板的熱中子吸收率。

A nuclear shielding composite ingot and its preparation method

The invention discloses a nuclear shielding composite ingot and its preparation method, including a core plate and a coating metallurgically bonded to the outer layer of the core plate. The core plate is cast by 304B 304B7 stainless steel, and the coating layer is made of 304 stainless steel. The weight percentage of each component of the core plate is: C < 0.08; Si < 0.75; Mn < 2; P < 0.045; S < 0.03; Cr, 18 20; Ni, 12 15; B, 0.2.25; and the remainder is 0.05. Fe; The weight percentage of each component of the coating is: C < 0.08; Si < 0.75; Mn < 2; P < 0.045; S < 0.03; Cr, 18 20; Ni, 12 15; and the remainder is Fe. By casting and coating the easy-to-process steel grades on the hard-to-process 304B_304B7 core plate, the method not only improves the thermal neutron absorption rate of the spent nuclear fuel container, but also facilitates the processing and forming of the obtained composite ingot. The obtained composite ingot core plate and the cladding layer form a good metallurgical combination, and effectively controls the content of B in the core plate, and effectively improves the heat of the core plate. Sub-absorptivity.

【技術實現步驟摘要】
一種核屏蔽復合錠及其制備方法
本專利技術涉及核屏蔽材料及核屏蔽材料的制備方法相關
，尤其涉及一種核屏蔽復合錠及其制備方法。
技術介紹
核反應堆運行時，堆芯將產生多種射線及中子輻射，其中尤以伽馬射線和中子的穿透力較強，可對周邊物體和人員產生輻照損傷。核屏蔽就是利用核屏蔽材料對核反應過程中產生的輻照進行屏蔽，防止對人造成傷害。為了增加對熱中子的屏蔽效果，把硼加到鋼中，就成為加硼鋼。含硼奧氏體不銹鋼越來越多地用作廢核燃料的貯藏和運輸的容器,因為它們具有良好的吸收中子性能。304B-304B7，是美國標準（ASTMA887）里的牌號，該系列一共有8個牌號。硼鋼在國內目前還沒有形成批量的工業生產能力，核能方面的需求仍依靠國外進口。304B-304B7，存在著制造難度主要在熱成型難度大。根據眾多國際研究資料表明，如果鋼中加進去硼，一般鋼的硬度增加，塑性和加工性降低。另外在非真空狀態下，B在鋼液中易氧化，易揮發，其含量也難以控制。
技術實現思路
本專利技術提供一種核屏蔽復合錠及其制備方法，以解決上述現有技術的不足，本專利技術通過將易加工的鋼種澆鑄包覆于難加工的304B-304B7芯板上，在提高廢核燃料容器的熱中子吸收率的同時還方便對所得復合錠進行加工成型，所得的復合錠芯板和包覆層之間形成了良好的冶金結合，并且有效地控制了B在芯板中的含量,有效地提高了芯板的熱中子吸收率。為了實現本專利技術的目的，擬采用以下技術：一種核屏蔽復合錠，包括芯板以及冶金結合于芯板外層的包覆層，芯板由304B-304B7不銹鋼澆鑄而成，包覆層由304不銹鋼制成；芯板各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18-20；Ni，12-15；B，0.2-2.25；余量為Fe；包覆層各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18-20；Ni，12-15；余量為Fe。具體地核屏蔽復合錠制備方法如下所述，包括以下步驟：（1）分別制備芯板以及包覆層，芯板由304B-304B7不銹鋼澆鑄而成，包覆層由304不銹鋼制成；芯板各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18-20；Ni，12-15；B，0.2-2.25；余量為Fe；包覆層各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18-20；Ni，12-15；余量為Fe；（2）芯板澆鑄：于真空爐內冶煉接著對鋼液鎮靜，而后進行澆鑄最后將芯板上的冒口去除；所述步驟（2）中冶煉溫度為1500-1600℃，出爐溫度為1500-1550℃；所述步驟（2）中鎮靜時間為2-10min；所述步驟（2）中澆鑄溫度為1370-1450℃；（3）芯板加熱：對澆鑄完成的芯板進行熱處理；所述步驟（3）中熱處理時長為4-10h；熱處理溫度為600-800℃；保溫時間為2-10h；（4）包覆層冶煉：于真空爐內冶煉；鎮靜；所述步驟（4）中冶煉溫度為1550-1650℃；出爐溫度為1500-1650℃；所述步驟（4）中鎮靜時間為2-10min；（5）復合錠澆鑄：將步驟（4）中冶煉的包覆層澆鑄于步驟（3）熱處理后的芯板外層；所述步驟（4）中澆鑄溫度為1500-1570℃；（6）復合錠冷卻至室溫；（7）復合錠鍛造開坯；（8）復合錠軋制帶鋼。具體地，復合錠冷卻方式為空冷。具體地，所述步驟（7）中鍛造加熱溫度為1140±20℃；所述步驟（7）中開鍛溫度≤1100℃，終鍛溫度≥800℃；具體地，所述步驟（8）中加熱溫度1140±20℃；所述步驟（8）中開軋溫度≤1100℃，終軋溫度≥800℃。上述技術方案的優點在于：1、在芯板制備時，首先為了防止B與空氣中的氧氣接觸而發生B氧化的現象，因此將芯板原料的冶煉置于真空感應爐內，同時為了防止冶煉溫度過高導致的B燒損過大，合金收得率下降，各元素消耗增大，成本增加，選擇了適宜的冶煉溫度；其次，為了使得芯板成分均一，防止出現成分偏析的現象，在冶煉完畢后進行適宜時長的鎮靜；最后，為了澆鑄得到沒有裂紋氣孔等缺陷的芯板，選擇了適宜的澆鑄溫度；在鑄造成型過程中為了防止空氣對芯板的氧化，整個鑄造過程處于惰性氣體的保護中；2、為了方便包覆層澆鑄在芯板上，在操作中，對芯板進行加熱處理，同時為了防止由于加熱溫度過高引起的芯板表面氧化以及加熱溫度過低導致包覆層產生裂紋；3、為了防止包覆層中一些容易被氧化的元素與空氣中氧氣結合，致使包覆層中出現氧化物等雜質，從而影響包覆層的機械性能，同時在包覆層原料冶煉過程中為了防止由于冶煉溫度過高導致的金屬元素過燒，降低了包覆層的收得率，增大成本投入，因而選擇了適宜的冶煉溫度，在該溫度下能夠提高包覆層的收得率，能夠避免包覆層的合金元素被氧化，能夠降低成本投入；同時地，為了得到成分均一的包覆層，在包覆層合金冶煉完成后，對鋼液進行一段時間的鎮靜，鎮靜過程中，使得各個元素均一化，防止出現成分偏析的現象；為了使包覆層和芯板形成良好的冶金結合，因此包覆層在澆鑄時選擇了適宜的澆鑄溫度；4、本專利技術通過將易加工的鋼種澆鑄包覆于難加工的304B-304B7芯板上，在提高廢核燃料容器的熱中子吸收率的同時還方便對所得復合錠進行加工成型，所得的復合錠芯板和包覆層之間形成了良好的冶金結合，并且有效地控制了B在芯板中的含量,有效地提高了芯板的熱中子吸收率。附圖說明圖1示出了核屏蔽復合錠的制備流程圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術做進一步的詳細描述。本專利技術的核屏蔽復合錠，將易加工的304不銹鋼包覆在加工成型難度較大的304B-304B7上，在提高熱中子吸收率的同時，還能方便加工，其中，芯板各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18-20；Ni，12-15；B，0.2-2.25；余量為Fe；而包覆層各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18-20；Ni，12-15；余量為Fe。實施1，如圖1所述制備流程進行制備，具體制備流程如下：（1）按照上述芯板和包覆層的成分配伍配置原料。（2）芯板澆鑄：具體地鑄造流程為，在真空爐內將配伍完畢芯板原料進行冶煉，而后對鋼液進行鎮靜，待鎮靜完畢后將鋼液注入澆鑄模腔內；芯板澆鑄成型后，脫模并將芯板上的冒口去除掉。具體地，芯板的冶煉溫度為1500℃，芯板的出爐溫度為1500℃；鎮靜時間為2-10min待達到澆鑄溫度1370℃時為止。（3）芯板加熱：對澆鑄完成的芯板進行熱處理。根據芯板的厚度選擇不同熱處理時長且一般地其時長范圍為4-10h；熱處理溫度為600℃；根據芯板的厚度選擇不同的保溫時間保溫時長范圍為2-10h。（4）包覆層冶煉：在真空爐內將配伍完畢的包覆層原料進行冶煉；而后進行鎮靜。包覆層冶煉溫度為1550℃；出爐溫度為1525℃；鎮靜時間為2-10min待達到澆鑄溫度1500℃時為止。（5）復合錠澆鑄：將步驟（4）中冶煉的包覆層澆鑄于步驟（3）熱處理后的芯板外層。（6）復合錠采用空冷的方式冷卻至室溫。（7）復合錠鍛造本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種核屏蔽復合錠，其特征在于：包括芯板以及冶金結合于芯板外層的包覆層，芯板由304B?304B7不銹鋼澆鑄而成，包覆層由304不銹鋼制成；芯板各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18?20；Ni，12?15；B，0.2?2.25；余量為Fe；包覆層各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18?20；Ni，12?15；余量為Fe。

【技術特征摘要】
1.一種核屏蔽復合錠，其特征在于：包括芯板以及冶金結合于芯板外層的包覆層，芯板由304B-304B7不銹鋼澆鑄而成，包覆層由304不銹鋼制成；芯板各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18-20；Ni，12-15；B，0.2-2.25；余量為Fe；包覆層各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18-20；Ni，12-15；余量為Fe。2.一種制備如權利要求1所述的核屏蔽復合錠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）分別制備芯板以及包覆層，芯板由304B-304B7不銹鋼澆鑄而成，包覆層由304不銹鋼制成；芯板各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18-20；Ni，12-15；B，0.2-2.25；余量為Fe；包覆層各成分的重量百分比為：C≤0.08;Si≤0.75；Mn≤2；P≤0.045；S≤0.03；Cr，18-20；Ni，12-15；余量為Fe；（2）芯板澆鑄：于真空爐內冶煉；鋼液鎮靜；澆鑄；芯板去除冒口；所述步驟（2）中冶煉溫度為1500...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鮑善勤，劉煥統，宋志剛，韓靜濤，韓大京，
申請(專利權)人：四川鑫鼎新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：四川,51