【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料加工，涉及金属合金薄壁管材等其他壁厚管材的热处理，尤其涉及一种锆合金薄壁短管的退火工艺及其热处理用装料仓。
技术介绍
1、锆合金因具有良好的抗中子辐照性能，优异的耐腐蚀性能、适中的力学性能和良好的加工性能等特点，被广泛应用于核反应堆燃料包壳管及结构材料。其中，包壳管用于装载燃料芯块，是核反应堆的第一道安全屏障，故对管材力学性能、耐腐蚀性能及管材尺寸、直线度控制有着极高的要求，而真空热处理是锆合金包壳管材以上性能控制的关键。
2、不同核反应堆燃料组件所用包壳管规格不同，部分为薄壁短管，是指管材最小壁厚小于0.5mm，长度小于600mm。由于管材壁薄，极易在退火及矫直等精整过程发生挤压导致管材尺寸变形，从而造成管材报废，故热处理工装和热处理方法的改进是提高管材精整合格率和效率的关键。现有管材常用的真空热处理方式如下：①采用卧式真空退火炉退火，管材平铺层叠堆于料仓内或采用套管装料；②采用立式真空退火炉退火，管材吊装于炉内。
3、然而对于薄壁锆合金短管，上述热处理方式①存在如下缺点：薄壁管材平铺堆于料仓内，该装料方式易造成下层退火管材受压变形，导致退火装载量较小，退火成本较高且退火成品率低；采用套管装料方式，出装物料易划伤管材表面，出、装料效率极低且耗费人力较多，多炉退火后需对套管进行矫直处理或更换，增加了耗材使用成本且套管使用量较大、套管重量占用总装炉量从而影响成品管材退火装载量，因套管装料后管材仍有一定自由度，故易在退火过程中应力释放导致直线度差。上述热处理方式②的缺点为：打孔配重吊装退
4、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种锆合金薄壁短管的退火工艺及其热处理用装料仓，能够保证薄壁短管热处理后不发生尺寸变形、不产生表面划伤、改善直线度、防止表面氧化以及提高热处理效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种锆合金薄壁短管热处理用装料仓，包括圆形的装料仓本体，所述装料仓本体由多个料仓单元拼接形成，每个所述料仓单元均设置有连接部，通过所述连接部并配合紧固件实现相邻料仓单元的固定。
4、进一步，所述装料仓本体由三个结构相同的扇形料仓单元拼接形成，所述连接部为焊接在扇形料仓单元的弧形板侧边的定位销片，所述定位销片中心开设有便于销钉穿过的通孔，所述销钉穿过所述通孔并配合螺母实现相邻扇形料仓单元的固定。
5、进一步，所述扇形料仓单元由两块厚度为3.5～4.5mm的矩形板、一块圆心角为120°的弧形板及一块圆心角为120°的扇形板拼焊形成，且均采用锆合金板材制成。
6、进一步，还包括设置在所述装料仓本体顶部的端盖。
7、进一步，所述端盖由一块厚度为3.5～4.5mm的圆形板材及圆形围板拼焊形成；或者，所述端盖由圆形板材冲压形成。
8、进一步，所述端盖的周面焊接有方便搬运的u型吊装把手。
9、另一方面，本专利技术还提供了一种锆合金薄壁短管的退火工艺，具体包括以下步骤，
10、步骤1)：制作适用于锆合金薄壁短管真空退火的装料仓，所述装料仓为如上部分或全部所述的锆合金薄壁短管热处理用装料仓；
11、步骤2)：对要装入装料仓的多根薄壁短管进行预处理，以满足真空退火炉的装炉要求；
12、步骤3)：装料前使用3～4层不锈钢网或锆网平铺装料仓单元底部，将步骤2)预处理后的薄壁短管垂直、整齐码放入装料仓本体中，直至所述装料仓本体装满；其中，相邻薄壁短管之间预留有胀管间隙l，且l≥0.1mm，用以防止加热后薄壁短管膨胀造成管材相互挤压变形；
13、步骤4)：在所述装料仓本体的上方铺盖3～4层不锈钢网或锆网，并在所述装料仓本体的顶部加盖端盖并进行密封；
14、步骤5)：将步骤4)密封好的装料仓本体竖立地装入真空退火炉料架或载料台，装炉完成后关闭真空退火炉炉门，并进行抽真空；
15、步骤6)：确定真空退火的工艺参数和加热曲线；
16、步骤7)：结合所述工艺参数和加热曲线控制真空退火炉进行退火。
17、进一步，所述步骤1)具体包括：
18、步骤1.1)、先焊接3n个扇形料仓单元，n为不小于1的整数，并使用无水乙醇擦拭干净后放入真空退火炉进行去应力退火，退火温度为400℃～450℃、保温4h～6h，随炉冷却，当真空退火炉炉内温度小于100℃时出炉；
19、步骤1.2)、将3n个扇形料仓单元通过人工搬运或吊装方式置于真空退火炉料架或载料台，3个扇形料仓单元为一组拼接成圆形装料仓，将相邻扇形料仓单元的定位销片的中心开设的通孔对齐，利用销钉从通孔穿过并配合螺母实现紧固，完成圆形装料仓的制作。
20、进一步，所述步骤5)的装炉过程具体为：
21、当所述真空退火炉为卧式真空退火炉时，采用单层装料仓方式，沿所述真空退火炉长度方向每连续铺装料仓1.2m～1.5m后间隔50mm～100mm后继续铺转下一组装料仓，以确保每段加热区内装料仓之间热量流通通道均匀、一致；
22、当所述真空退火炉为立式真空退火炉时，采用多层装料仓方式，单层装料仓的数量遵循最大尺寸不超过均温区长、宽尺寸，依次装入真空退火炉料架或载料台的第2层，……，第n层，装载量不超过真空退火炉允许装载量的2/3。
23、进一步，所述步骤6)中真空退火的工艺参数如下，
24、不完全再结晶退火的温度为450℃～520℃，完全再结晶退火的温度为530℃～650℃；入炉前真空度优于7×10-3pa，入炉温度≤400℃，升温速率≤5℃/min；
25、退火过程设定不少于2个均温平台，具体为：入炉均温，升温过程温度高于400℃后，每间隔50℃～100℃设置一个均温平台，均温时间为30min～90min，不完全再结晶退火达温后保温时间为240min～480min，再结晶退火达温后保温时间为90min～240min，冷却方式为随炉冷却或＜400℃充氩冷却，出炉温度＜100℃。
26、与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：
27、首先，本专利技术根据真空退火炉炉室均温区规格、料架规格、加热方式、装载量、管材外径及长度尺寸、材料吸气特性、工装结构稳定性等，专门设计了真空退火炉专用薄壁短管热处理用装料仓，结合改进的装炉方式、调整退火升温曲线及退火工艺参数，真空退火炉料架或载料台上放置热处理用装料仓、组合拼装并固定工装、将薄壁短管垂直、整齐放置在热处理用装料仓内、采取防氧化措施、根据装炉量及管材性能要求设定加热曲线、加热温度及保温时间等工艺参数，保证薄壁短管热处理后不发生尺寸变形、不产生表面划伤、改善直线度、防止表面氧化、改善退火物料性能的均本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锆合金薄壁短管热处理用装料仓，其特征在于，包括圆形的装料仓本体，所述装料仓本体由多个料仓单元拼接形成，每个所述料仓单元均设置有连接部，通过所述连接部并配合紧固件实现相邻料仓单元的固定。
2.根据权利要求1所述的锆合金薄壁短管热处理用装料仓，其特征在于，所述装料仓本体由三个结构相同的扇形料仓单元(2)拼接形成，所述连接部为焊接在扇形料仓单元(2)的弧形板侧边的定位销片(1)，所述定位销片(1)中心开设有便于销钉穿过的通孔，所述销钉穿过所述通孔并配合螺母实现相邻扇形料仓单元(2)的固定。
3.根据权利要求2所述的锆合金薄壁短管热处理用装料仓，其特征在于，所述扇形料仓单元(2)由两块厚度为3.5～4.5mm的矩形板、一块圆心角为120°的弧形板及一块圆心角为120°的扇形板拼焊形成。
4.根据权利要求1所述的锆合金薄壁短管热处理用装料仓，其特征在于，还包括设置在所述装料仓本体顶部的端盖(4)。
5.根据权利要求4所述的锆合金薄壁短管热处理用装料仓，其特征在于，所述端盖(4)由一块厚度为3.5～4.5mm的圆形板材及圆形围板拼焊形成
6.根据权利要求5所述的锆合金薄壁短管热处理用装料仓，其特征在于，所述端盖(4)周面焊接有方便搬运的U型吊装把手(3)。
7.一种锆合金薄壁短管的退火工艺，其特征在于，具体包括以下步骤，
8.根据权利要求7所述的锆合金薄壁短管的退火工艺，其特征在于，所述步骤1)具体包括：
9.根据权利要求7所述的锆合金薄壁短管的退火工艺，其特征在于，所述步骤5)的装炉过程具体为：
10.根据权利要求7所述的锆合金薄壁短管的退火工艺，其特征在于，所述步骤6)中真空退火的工艺参数如下，
...【技术特征摘要】
1.一种锆合金薄壁短管热处理用装料仓，其特征在于，包括圆形的装料仓本体，所述装料仓本体由多个料仓单元拼接形成，每个所述料仓单元均设置有连接部，通过所述连接部并配合紧固件实现相邻料仓单元的固定。
2.根据权利要求1所述的锆合金薄壁短管热处理用装料仓，其特征在于，所述装料仓本体由三个结构相同的扇形料仓单元(2)拼接形成，所述连接部为焊接在扇形料仓单元(2)的弧形板侧边的定位销片(1)，所述定位销片(1)中心开设有便于销钉穿过的通孔，所述销钉穿过所述通孔并配合螺母实现相邻扇形料仓单元(2)的固定。
3.根据权利要求2所述的锆合金薄壁短管热处理用装料仓，其特征在于，所述扇形料仓单元(2)由两块厚度为3.5～4.5mm的矩形板、一块圆心角为120°的弧形板及一块圆心角为120°的扇形板拼焊形成。
4.根据权利要求1所述的锆合金薄壁短管热处理用装料仓...
【专利技术属性】
技术研发人员：渠静雯，石明华，袁波，刘跃，刘海明，周军，雷江，孙涛涛，李博帅，
申请(专利权)人：西安西部新锆科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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