一种铀锆合金切屑的快速回收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种铀锆合金切屑的快速回收装置，所述快速回收装置与微波高温高真空炉配合使用，所述快速回收装置包括加热坩埚、保温套和填充在所述加热坩埚与保温套之间的辅热层，其中，加热坩埚由重结晶SiC陶瓷制成且内表面涂覆有锆酸钙涂层，保温套由Al2O3制成，辅热层由ZrO2颗粒或重结晶SiC片组成。本实用新型专利技术可明显降低加热使用功率并将熔炼所需时间减少一半以上，可减少能源的浪费并降低铀锆合金回收过程中造成的污染。本实用新型专利技术具有良好的加热和保温性能，取材容易且制备价格较低，在熔炼过程中耐急冷急热，安全性较好。本实用新型专利技术不仅可满足铀锆合金切屑的熔炼回收，也适用于其他金属材料的废料回收和合金化熔炼。

Quick recovery device for cutting chip of uranium zirconium alloy

The utility model discloses a rapid recovery of uranium zirconium alloy cutting device, the rapid recovery device and microwave high temperature vacuum furnace with the use of the fast recovery device comprises a heating crucible, a heat insulation sleeve and filled between the heating crucible and the auxiliary heat insulation cover layer, wherein the heating crucible by weight the crystallization of SiC ceramics and the inner surface is coated with calcium zirconate coatings, insulation cover made of Al2O3, auxiliary heating layer is composed of ZrO2 particles or recrystallization of SiC sheet. The utility model can obviously reduce the heating power and reduce the time required for smelting to more than half, thereby reducing the waste of energy and reducing the pollution caused by the recovery of uranium zirconium alloy. The utility model has the advantages of good heating and heat preservation performance, easy material preparation and low preparation cost, and is capable of being quick, cold and hot in the smelting process, and has better safety. The utility model not only meets the melting and recycling of uranium zirconium alloy chips, but also is suitable for the recycling of waste materials and alloying smelting of other metal materials.

【技术实现步骤摘要】
一种铀锆合金切屑的快速回收装置
本技术属于冶金的
，更具体地讲，涉及一种铀锆合金切屑的快速回收装置。
技术介绍
铀锆合金其具有优良核性能、高熔点、抗腐蚀性等特征，是核反应堆的燃料包壳优选材料。在铀锆合金加工过程中会产生较多切屑等放射性废物，造成原材料的大量浪费以及对环境的污染，目前国内外铀屑的回收以感应熔炼为主，设备在运行时消耗大量的能量，熔炼过程中会发生材料和能源浪费，并存在安全风险性问题。近年来，微波熔炼以加热速度快、工艺时间短、能耗低、对环境危害小等优点引起了人们的广泛关注。
技术实现思路
为了解决以上技术缺陷，本技术旨在提供一种利用微波熔炼进行铀锆合金切屑快速回收的装置。本技术提供了一种铀锆合金切屑的快速回收装置，所述快速回收装置与微波高温高真空炉配合使用，所述快速回收装置包括加热坩埚、保温套和填充在所述加热坩埚与保温套之间的辅热层，其中，所述加热坩埚由重结晶SiC陶瓷制成且内表面涂覆有锆酸钙涂层，所述保温套由Al2O3制成，所述辅热层由ZrO2颗粒或重结晶SiC片组成。根据本技术铀锆合金切屑的快速回收装置的一个实施例，所述保温套包括套筒和顶盖，所述顶盖上开有测温孔。根据本技术铀锆合金切屑的快速回收装置的一个实施例，所述加热坩埚的内径与壁厚的比值为12:1～10:1，所述锆酸钙涂层的厚度为0.05～0.15mm。根据本技术铀锆合金切屑的快速回收装置的一个实施例，所述加热坩埚的外径与保温套的内径的比值为1:1.5～1:2。根据本技术铀锆合金切屑的快速回收装置的一个实施例，所述辅热层的填充高度与加热坩埚的顶端齐平，所述ZrO2颗粒的粒度为2～10mm，重结晶SiC片的厚度为5～15mm。本技术采用微波加热方式对铀锆合金切屑进行熔炼回收，加热速率快，与其他熔炼方式和装置相比，可明显降低加热使用功率并将熔炼所需时间减少一半以上，因此可减少能源的浪费，降低铀锆合金回收过程中造成的污染。此外，本技术设计简单，具有良好的加热和保温性能，加热坩埚、辅热层和保温套取材容易，制备价格较低，在熔炼过程中耐急冷急热，安全性较好。本技术方法和装置不仅可满足铀锆合金切屑的熔炼回收，也适用于其他金属材料的废料回收和合金化熔炼，具有较广的适用范围。附图说明图1示出了根据本技术一个示例性实施例的铀锆合金切屑的快速回收装置的结构示意图。图2示出了根据本技术另一个示例性实施例的铀锆合金切屑的快速回收装置的结构示意图。附图标记说明：10-加热坩埚、20-保温套、21-套筒、22-顶盖、23-测温孔、30-辅热层、31-ZrO2颗粒、32-重结晶SiC片、40-铀锆合金切屑。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。微波加热作为一种清洁环保的加热方式，在金属熔炼领域具有潜在的工程应用价值。在传统的熔炼方式中，材料的加热方式以热传导、热对流和热辐射为主，加热效率低且会造成大量的能源浪费，微波加热从原理上与常规方法不同，它是依靠介质材料在微波场中的极化损耗来进行整体加热，热量产生于材料内部而非来自外部加热源，因此熔炼过程中可以得到较高的升温效率，材料加热均匀且微波加热设备结构简单，可以大幅度减小放射性材料回收过程中的污染问题。但是，由于金属反射微波(常温下微波在金属中的穿透深度仅为1～10μm)，因此需要通过进行专用装置的研发及合理的工艺设计，才能使诸如铀锆合金切屑等金属的微波熔炼成为可能。本技术针对铀锆合金材料的特殊性及提高熔炼效率等方面，设计了用于铀锆合金切屑快速回收的装置和工艺，既可显著提高铀锆合金切屑的熔炼回收效率，也能够减小特材回收过程中造成的环境污染。本技术所述的铀锆合金切屑是在铀锆合金零件的机加工过程中产生的条状或碎屑状废料。下面先对本技术铀锆合金切屑的快速回收装置的结构和原理进行详细说明。图1示出了根据本技术一个示例性实施例的铀锆合金切屑的快速回收装置的结构示意图，图2示出了根据本技术另一个示例性实施例的铀锆合金切屑的快速回收装置的结构示意图。如图1和2所示，根据本技术的示例性实施例，所述铀锆合金切屑的快速回收装置与微波高温高真空炉配合使用，即通过该快速回收装置与微波高温高真空炉一起进行铀锆合金切削的回收熔炼。具体地，该快速回收装置包括加热坩埚10、保温套20和填充在加热坩埚10与保温套20之间的辅热层30，加热坩埚10由重结晶SiC陶瓷制成且内表面涂覆有锆酸钙涂层以防止熔炼料与坩埚发生反应，保温套20由Al2O3制成，辅热层30由ZrO2颗粒或重结晶SiC片组成。其中，加热坩埚10用于盛装和熔炼铀锆合金切屑，保温套20用于在熔炼过程中实现保温，辅热层30则起到加速坩埚及铀锆合金切屑升温的效果。上述结构和材质的快速回收装置普适性较强，具有良好的加热和保温性能，加热坩埚10、辅热层30和保温套20均取材容易且制备价格较低，在熔炼过程中耐急冷急热，安全性较好，有利于实现金属的微波熔炼。其中，加热坩埚选择吸波性能好的材料，可以使熔炼加热初期整个装置具有较高的升温速率；但加热坩埚的加热效果有限，采用吸波性能好的辅热层可以进一步提高熔炼效率；保温套可以确保加热坩埚和铀锆合金切屑的加热效果，其要求是既具有绝热性又具有透波性，微波可穿过保温套作用在其中的加热坩埚和切屑上。其中，保温套20包括套筒21和顶盖22，将铀锆合金切屑40放入加热坩埚10内之后，将加热坩埚10放入保温套20的套筒21中并盖上顶盖22即可进行后续的回收处理。优选地，顶盖22上开有测温孔23，以方便对里面的物料进行红外测温。根据本技术的优选实施例，加热坩埚10的内径与壁厚的比值为12:1～10:1，锆酸钙涂层的厚度为0.05～0.15mm；加热坩埚10的外径与保温套20的内径的比值为1:1.5～1:2；辅热层30的填充高度与加热坩埚10的顶端齐平，ZrO2颗粒31的粒度为2～10mm，重结晶SiC片的厚度为5～15mm。采用上述铀锆合金切屑的快速回收装置进行铀锆合金切屑的回收时，具体可以包括依次进行的切屑清洗、装炉、熔炼和出炉。其中，在熔炼过程中通过在较高真空度下对微波加热功率的调控可以有效地提高熔炼回收效率并获得较好的熔炼效果。具体地，在熔炼的步骤中，在真空度高于5×10-2Pa的真空条件下进行微波熔炼。该熔炼过程包括以下子步骤：1)控制加热功率以Y/10～Y/4W/min的速率增加至最大加热功率Y。在本子步骤中，加热功率不断增加可以加速熔炼过程，但增加不能太大，否则装置反射微波较多，造成功率浪费。2)保持最大加热功率Y，直至铀锆合金切屑的温度达到T熔。其中，最大加热功率Y的大小取决于具体的熔炼材料，当装置和材料一定时，则Y值确定。3)待铀锆合金切屑完全熔化后，控制加热功率降低至0.6Y～0.8Y，保温10～30min，冷却至室温后出炉得到铀锆合金锭；优选地，以1/2Y～Y的速率降低加热功率。在保温期间，熔化后铀锆合金切屑的温度保持在1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铀锆合金切屑的快速回收装置，其特征在于，所述快速回收装置与微波高温高真空炉配合使用，所述快速回收装置包括加热坩埚、保温套和填充在所述加热坩埚与保温套之间的辅热层，其中，所述加热坩埚由重结晶SiC陶瓷制成且内表面涂覆有锆酸钙涂层，所述保温套由Al2O3制成，所述辅热层由ZrO2颗粒或重结晶SiC片组成。

【技术特征摘要】
1.一种铀锆合金切屑的快速回收装置，其特征在于，所述快速回收装置与微波高温高真空炉配合使用，所述快速回收装置包括加热坩埚、保温套和填充在所述加热坩埚与保温套之间的辅热层，其中，所述加热坩埚由重结晶SiC陶瓷制成且内表面涂覆有锆酸钙涂层，所述保温套由Al2O3制成，所述辅热层由ZrO2颗粒或重结晶SiC片组成。2.根据权利要求1所述铀锆合金切屑的快速回收装置，其特征在于，所述保温套包括套筒和顶盖，所述顶盖上开有测温孔。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泾源，陈道明，邬军，王震宏，苏斌，唐清富，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：新型
国别省市：四川,51