一种高质量铪棒材的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于给材加工制备技术领域，具体设及一种高质量给棒材的制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属给具有良好的热中子和超热中子吸收能力，其热中子吸收截面可W达到1巧b (化= 10-?2),是错的600倍。同时，金属给也表现出优良的力学性能和腐蚀性能，因此是一 种理想的核反应堆控制材料。
[0003]随着对核控制材料要求的不断提高，设计方和使用方对给控制材料提出了更高的 要求，包括高溫力学性能、腐蚀性能及表面质量等，用W保证给材长期稳定的服役在高溫、 高压、核福照的工况下。
[0004] 目前现有的给棒材的制备方法主要为给烙炼锭经过锻造、挤压、旋锻(或拉拔）的 工艺方式进行制备，存在的制造缺陷如下:第一，目前的给棒材挤压工艺均采用钢包壳、高 溫挤压方式进行，棒巧在加热过程中钢包壳极易严重氧化，造成脱落，给挤压过程带来较大 阻力，并且挤压后棒巧表面冲刷严重，影响棒巧质量。第二，传统的给棒材加工工艺是采用 旋锻或拉拔的加工方式进行，基于给材固有的加工硬化快的特点，传统加工方式能达到的 加工率为25%-40%，并且旋锻加工后的给棒材常会出现棒料忍部变形不充分的现象，导致 棒材成品高溫力学性能和抗腐蚀性能不达标，拉拔加工后的给棒材会出现棒料表面纵向缺 陷增多的现象，导致棒材成品表面质量不合格，尺寸精度差。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高质量给棒 材的制备方法。该方法采用钢管和紫铜管对给棒巧进行双包套包覆，大大改善了挤压润滑 效果，同时选择在给材塑性变形抗力相对偏低的溫度范围内进行大挤压比的慢速挤压，克 服了传统的给棒巧单包壳和高溫挤压中对挤压模具的冲刷和挤压棒巧组织均匀性差的问 题，可W得到组织均匀、尺寸公差控制在〇.5mmW内且表面质量良好的挤压棒巧。另外，该方 法在大气气氛连续加热条件下，采用溫社管机对挤压棒巧进行社制，克服了给材固有的冷 加工硬化快的特点，使社制总加工率提高到65 %~75%，对给棒巧进行充分的塑性变形和 破碎晶粒，同时给棒巧经过大气加热后形成的氧化皮作为加工润滑剂保护了棒巧加工表 面，可W得到尺寸偏差在±0.02mm内，楠圆度< 0.02mm，组织均匀、力学性能和抗腐蚀性能 优良的给棒材。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种高质量给棒材的制备方法， 其特征在于，包括W下步骤：
[0007]步骤一、在给棒巧外包覆钢管，然后在所述钢管外包覆紫铜管，得到双包套给棒 巧；
[000引步骤二、将步骤一中所述双包套给棒巧加热至850°C~950°C后保溫60min~ 90min;对保溫后的双包套给棒巧进行挤压，得到挤压棒巧；
[0009]步骤=、去除步骤二中所述挤压棒巧包覆的紫铜管和钢管，然后将去除紫铜管和 钢管的挤压棒巧置于真空退火炉中进行真空退火处理；
[0010] 步骤四、在大气气氛连续加热条件下，采用溫社管机对步骤=中经真空退火处理 后的挤压棒巧进行社制，加热的溫度为500°C~700°C，社制的道次加工率为15%~25%，总 加工率为65%~75%;
[0011] 步骤五、去除步骤四中经社制后的挤压棒巧表面的氧化皮，然后对去除氧化皮的 挤压棒巧依次进行矫直、磨削和抛光处理，得到给棒材半成品；
[0012] 步骤六、将步骤五中所述给棒材半成品置于真空退火炉中进行真空退火处理，得 到尺寸偏差在±0.02mm内，楠圆度< 0.02mm的给棒材成品。
[0013]上述的一种高质量给棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钢管为A3钢管。
[0014]上述的一种高质量给棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钢管和紫铜管 的总厚度为1 .Omm~1.5mm。
[0015]上述的一种高质量给棒材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述挤压的挤压比 为10~18,挤压速度为30mm/s~80mm/s，挤压前将挤压工模具预热至330°C~370°C。
[0016] 上述的一种高质量给棒材的制备方法，其特征在于，步骤=中所述真空退火处理 的溫度为650°C~700°C，时间为60min~90min。
[0017]上述的一种高质量给棒材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述溫社管机为多 漉溫社管机，社制过程中，用挤压棒巧代替溫社管机的忍杆，采用溫社管机的推料小车推动 挤压棒巧实现对挤压棒巧的社制。
[0018]上述的一种高质量给棒材的制备方法，其特征在于，步骤四中社制过程中控制溫 社管机的机头摆动速度为60次/min~80次/min，送进量为1.7mm/次~2.9mm/次。
[0019]上述的一种高质量给棒材的制备方法，其特征在于，步骤六中所述真空退火处理 的溫度为600°C~680°C，时间为60min~90min。
[0020] 本发明与现有技术相比具有W下优点：
[0021] 1、本发明挤压前采用钢管和紫铜管对给棒巧进行双包套包覆，大大改善了挤压润 滑效果，同时选择在给材塑性变形抗力相对偏低的溫度范围内进行大挤压比的慢速挤压， 克服了传统的给棒巧单包壳和高溫挤压中对挤压模具的冲刷和挤压棒巧组织均匀性差的 问题，可W得到组织均匀、尺寸公差控制在〇.5mmW内且表面质量良好的挤压棒巧。
[0022] 2、传统的给棒材加工采用旋锻或拉拔的方式进行，运两种加工方式受工模具和受 力状态的影响，易造成产品的尺寸精度差、表面缺陷明显和力学性能、腐蚀性能不合格的问 题;本发明在大气气氛连续加热条件下，采用溫社管机对挤压棒巧进行社制，并控制加热溫 度为500°C~700°C，克服了给材固有的冷加工硬化快的特点，使社制总加工率提高到65% ~75%，对给棒巧进行充分的塑性变形和破碎晶粒，同时给棒巧经过大气加热后形成的氧 化皮作为加工润滑剂保护了棒巧加工表面，可W得到尺寸偏差在±0.02mm内，楠圆度< 0.02mm，组织均匀、力学性能和抗腐蚀性能优良的给棒材。
[0023] 3、本发明中所设及到的加工设备均为常规设备，后续棒材加工过程短，大大降低 了加工成本，同时也提高了材料的利用率，利于给棒材加工过程的质量控制。
[0024]下面通过实施例对本发明技术方案做进一步的详细说明。
【具体实施方式】
[0025]实施例1
[00%] 本实施例W常规锻造方法锻造的直径为〇97mm的给棒巧为原料，制备直径为O15.5mm的给棒材，制备方法包括W下步骤：
[0027]步骤一、在给棒巧外包覆钢管，然后在所述钢管外包覆紫铜管，得到双包套给棒 巧;所述钢管为A3钢管;所述钢管和紫铜管的单边总厚度为1.Omm;
[00%]步骤二、将步骤一中所述双包套给棒巧加热至850°C后保溫90min;将挤压工模具 预热至350°C，对保溫后的双包套给棒巧进行挤压，挤压筒直径为O100mm，挤压比为10，挤 压速度为80mm/s，得到直径为O31.5mm的挤压棒巧；
[0029] 步骤=、去除步骤二中所述挤压棒巧包覆的紫铜管和钢管，然后将去除紫铜管和 钢管的挤压棒巧置于真空退火炉中进行真空退火处理;所述真空退火处理的溫度为700°C， 时间为60min;
[0030] 步骤四、在大气气氛连续加热条件下，采用溫社管机对步骤=中经真空退火处理 后的挤压棒巧进行6道次的社制，加热的溫度为650°C，社制的道次加工率为依次为21 %、 20 %、22.5 %、25 %、20 %和15 %，总加工率为75 %;所述溫社管机为多漉溫社管机，社制过 程中，用挤压棒巧代替溫社管机的忍杆，采用溫社管机的推料小车推动挤压棒巧实现对挤 压棒巧的社制;社制过程中控制溫社管机的机头摆动速度为60次/min，送进量为2.9mm/次；
[0031]步骤五、去除步骤四中经社制后的挤压棒巧表面的氧化皮，然后对去除氧化皮的 挤压棒巧依次进行矫直、磨削和抛光处理，得到给棒材半成品；
[0032] 步骤六、将步骤五中所述给棒材半成品置于真空退火炉中进行真空退火处理，得 到直径为(615.5mm的高质量给棒材成品；所述真空退火处理的溫度为600°C，时间为60min。
[0033] 本实施例制备的直径为O15.5mm的给棒材组织均匀，表面质量良好，给棒材楠圆 度为0.02mm，尺寸偏差为±0.02mm，给棒材的力学性能、晶粒度、尺寸偏差、腐蚀增重数据见 表1。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例W常规锻造方法锻造的直径为〇97mm的给棒巧为原料，制备直径为O 15mm的给棒材，制备方法包括W下步骤：
[0036] 步骤一、在给棒巧外包覆钢管，然后在所述钢管外包覆紫铜管，得到双包套给棒 巧；所述钢管为A3钢管（也可采用其他牌号钢管）；所述钢管和紫铜管的单边总厚度为 1.2mm;
[0037]步骤二、将步骤一中所述双包套给棒巧加热至900°C后保溫90min;将挤压工模具 预热至350°C，对保溫后的双包套给棒巧进行挤压，挤压筒直径为O100mm，挤压比为12.7， 挤压速度为60mm/s，得到直径为O28mm的挤压棒巧；
[0038] 步骤=、去除步骤二中所述挤压棒巧包覆的紫铜管和钢管，然后将去除紫铜管和 钢管的挤压棒巧置于真空退火炉中进行真空退火处理;所述真空退火处理的溫度为680°C， 时间为7〇min;
[0039] 步骤四、在大气气氛连续加热条件下，采用溫社管机对步骤=中经真空退火处理 后的挤压棒巧进行5道次社制，加热的溫度为500°C，社制的道次加工率为依次为23%、 23%、22%、20%和19%，总加工率为70% ;所述溫社管机为多漉溫社管机，社制过程中，用 挤压棒巧代替溫社管机的忍杆，采用溫社管机的推料小车推动挤压棒巧实现对挤压棒巧的 社制;社制过程中控制溫社管机的机头摆动速度为60次/min，送进量为2.9mm/次；
[0040]步骤五、去除步骤四中经社制后的挤压棒巧表面的氧化皮，然后对去除氧化皮的 挤压棒巧依次进行矫直、磨削和抛光处理，得到给棒材半成品；
[0041]步骤六、将步骤五中所述给棒材半成品置于真空退火炉中进行真空退火处理，得 到直径为?15mm的高质量给棒材成品；所述真空退火处理的溫度为650°C，时间为90min。
[0042] 本实施例