S通道贫铀屏蔽体铸造方法技术

本发明专利技术应用于工业探伤和射线医疗产业技术领域，具体涉及一种S通道贫铀屏蔽体铸造方法。采用等离子喷涂工艺在S形不锈钢管外部涂敷氧化锆+氧化钇涂层；在带有涂层的S形不锈钢管外部增加冷铀套；浇注方式采用横浇，模具内腔中间为球形，两端为矩形，贫铀金属液沿模具正上方浇道流下浇铸；对S形不锈钢管进行上述处理后，先进行一次浇注，成型一个体积较小的芯子，然后再对芯子进行二次浇注。采用本发明专利技术铸造的S通道贫铀屏蔽体用于无损探伤设备。

S channel depleted uranium shield casting method

The invention is applied to the technical field of industrial flaw detection and X-ray medical treatment, in particular to a method for casting a S channel depleted uranium shield. The process in the S - shaped stainless steel pipe external coating ZrO2 + Y2O3 coating by plasma spraying; external tube in S type stainless steel with coating increased by pouring cold uranium; runner, mold cavity between spherical ends is rectangular, just above the depleted uranium metal liquid along the die casting flow under the casting of S shape; stainless steel tube after the above treatment, conduct a casting, forming a small core, then the core of the two casting. The S channel depleted uranium shield cast by the present invention is used for nondestructive flaw detection equipment.

【技术实现步骤摘要】
S通道贫铀屏蔽体铸造方法
本专利技术应用于工业探伤和射线医疗产业
，具体涉及一种S通道贫铀屏蔽体铸造方法。
技术介绍
目前，在γ射线屏蔽体市场，主要有铅屏蔽体、钨屏蔽体和贫铀屏蔽体。在使用过程中，铅熔点低(327.4℃)，在火灾或某些特殊情况下铅会融化，引起铅制屏蔽体的损坏，危害人身安全；同时铅质软，强度低，只有13MPa，用铅制备的屏蔽体在运输、安装等过程中容易变形，也不适合精密配装。钨熔点高(3410±20℃)，大尺寸的钨屏蔽体只能通过粉末冶金的方法来制备。由粉末冶金方法制备的材料内部容易产生孔洞，同时具有部分陶瓷的性质，硬度高、脆性大，不适合进行机械加工。而铀制屏蔽体用的都是贫化铀，是铀浓缩厂的附产品，价格比钨材料便宜，屏蔽能力较强且不易变形，使用贫铀材料制备屏蔽体比较经济实用。近年来，随着人们对核知识及核材料认识的深入，使得贫铀材料在民用方面的应用也越来越多，如作为放射性医疗器械和无损探伤设备中的屏蔽体、大型飞机上的配重块等。在人们的常规印象中，认为辐射防护材料比较好、应用最多的是铅，经研究发现U-238的辐射防护功能要比铅更好。以U-238为主要组分的贫铀材料具有很高的密度和强度以及很好的屏蔽性能，在放射性医用器械和无损射线检测设备方面有着广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种S通道贫铀屏蔽体铸造方法，S通道贫铀屏蔽体用于无损探伤设备。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种S通道贫铀屏蔽体铸造方法，S通道是在S形不锈钢管外包裹贫铀金属，铸造方式是将贫铀金属液注入石墨模具中成型，同时将预先放入模具中的S形不锈钢管包裹起来后凝固，在此过程中保证S形不锈钢管形状无变化，同时在模具中的位置也无变化，凝固后产品内部形成完整的S型空腔。该方法具体如下：采用等离子喷涂工艺在S形不锈钢管外部涂敷氧化锆+氧化钇涂层；在带有涂层的S形不锈钢管外部增加冷铀套；浇注方式采用横浇，模具内腔中间为球形，两端为矩形，贫铀金属液沿模具正上方浇道流下浇铸；对S形不锈钢管进行上述处理后，先进行一次浇注，成型一个体积较小的芯子，然后再对芯子进行二次浇注。所述的S形不锈钢管内放置放射源。本专利技术所取得的有益效果为：为制备表面光洁度较好、密度均匀、各部分屏蔽效果无明显差距，内部晶粒尺寸细小且均匀分布的S通道屏蔽体，首先采用钙热还原贫铀铸锭开展了真空感应精炼、加工等试验，制备了S通道贫铀屏蔽体。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜等对S通道的物相、微观组织、做了分析。分析结果表明：专利技术的贫铀贫铀屏蔽体杂质含量少，内部缩孔尺寸＜2mm，密度≥18.60g/cm3，外观目视检查无划伤，无外观缺陷，表面清洁，完全满足贫铀屏蔽体的技术要求。铀的熔点(1132℃)适中，可通过熔炼铸造的方法制备铀金属屏蔽体，生产过程主要包括模具设计、涂敷高温涂层、管外部增加冷铀套(套在不锈钢上的贫铀环)、两次浇注四个步骤，经过适当处理能够获得较好的机械性能，强度可达到800MPa以上，并具有一定的塑性和韧性，便于加工处理，使用温度条件范围也较广。此外，与钨、铅材料的屏蔽体相比，有以下优势：贫铀对γ射线吸收系数最大，贫铀屏蔽体重量最轻，携带使用方便；铀的铸造工艺简单，不会产生大气孔缺陷，外漏剂量率低；贫铀材料价格比钨便宜，比较经济实用。附图说明图1为S通道结构示意图；图2为喷涂后的S形不锈钢管示意图；图3为S形不锈钢管外部增加冷铀套示意图；图4为上模结构示意图；图5为下模结构示意图；；图6为缩孔移到冒口处示意图；图7为芯子结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1所示，S通道是在S形不锈钢管外包裹一定厚度的贫铀金属。使用的铸造方式是将贫铀金属液注入石墨模具中成型，同时将预先放入模具中的S形不锈钢管包裹起来后凝固。在此过程中需保证S形不锈钢管形状无变化，同时在模具中的位置也无变化，凝固后产品内部形成完整的S型空腔，该空腔能无阻碍通过直径Φ9.5的钢珠。铸件内部无缩孔、疏松等铸造缺陷，能达到完全屏蔽放射源的目的。S通道结构由两部分组成，中心部位是一根S形不锈钢管，贫铀金属包裹在S形不锈钢管外面，S形不锈钢管内放置放射源。将不锈钢管弯成S形状目的是屏蔽放射源。如图2所示，采用等离子喷涂工艺在S形不锈钢管外部涂敷氧化锆+氧化钇涂层，该涂层是一种耐高温涂层，可以有效隔离铀金属液体与不锈钢管；如图3所示，在带有涂层的S形不锈钢管外部增加冷铀套，进一步保护不锈钢管；如图4—图6所示，模具内腔中间为球形，两端为矩形；浇注方式采用横浇，贫铀金属液沿模具正上方浇道流下，贫铀金属液冷却后，铸造缺陷产生冒口区；对S形不锈钢管进行上述处理后，先进行一次浇注，成型一个体积较小的芯子，如图7所示，由于投入的铀量比较少，所以带来对不锈钢芯管产生影响的热量和压力都比较小，避免不锈钢S管产生熔化，还可以使不锈钢管完全包覆到贫铀材料中，然后再对芯子进行二次浇注，这样芯子上的铀金属既起到了保护不锈钢管的作用，同时也起到了铀的冷却作用，保证了金属铀在冷却过程中的顺序凝固，避免了铸造缺陷的产生。同时采用二次浇注，使得浇注冒口的缩孔得到提高，控制缩孔的深度高出产品表面。为了保证产品内部不产生气孔、缩孔、疏松等缺陷，对熔铸工艺进行了优化调整。主要是保证熔化后的升温时间，在大S通道的熔炼过程中金属熔化后继续升温若干分钟，保证液体升高到一定的温度。然后进行保温，目的是保证液体的充分均匀和液体中气体充分释放，避免产品内部出现缺陷。保温结束后，停功率降温若干分钟。然后进行浇注，浇注后回功率，目的是在浇注结束后，弥补模具上部和冒口部位热量损失，使上部液态金属进一步补缩，以尽量减小缩孔的深度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种S通道贫铀屏蔽体铸造方法，其特征在于：S通道是在S形不锈钢管外包裹贫铀金属，铸造方式是将贫铀金属液注入石墨模具中成型，同时将预先放入模具中的S形不锈钢管包裹起来后凝固，在此过程中保证S形不锈钢管形状无变化，同时在模具中的位置也无变化，凝固后产品内部形成完整的S型空腔。

【技术特征摘要】
1.一种S通道贫铀屏蔽体铸造方法，其特征在于：S通道是在S形不锈钢管外包裹贫铀金属，铸造方式是将贫铀金属液注入石墨模具中成型，同时将预先放入模具中的S形不锈钢管包裹起来后凝固，在此过程中保证S形不锈钢管形状无变化，同时在模具中的位置也无变化，凝固后产品内部形成完整的S型空腔。2.根据权利要求1所述的S通道贫铀屏蔽体铸造方法，其特征在于：该方法具体如下：采用等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉岭，田春雨，张伟，邹本慧，王玉敏，康泰峰，郭洪，齐向前，王兆松，赵云峰，裴海彬，
申请(专利权)人：中核北方核燃料元件有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15