Патент на изобретение №2240188

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2240188 (13) C1
(51) МПК 7
B21C23/08, B21J5/00, C21D8/10
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 07.02.2011 – прекратил действие

(21), (22) Заявка: 2003106525/02, 07.03.2003

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

07.03.2003

(45) Опубликовано: 20.11.2004

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
ЗАЙМОВСКИЙ А.С. и др. Циркониевые сплавы в атомной энергетике. – М.: Энергоиздат, 1981, с.59-63. SU 1238822 А1, 23.06.1986. SU 1738408 A1, 07.06.1992. GB 1444104 А, 28.07.1976. GB 1516474 A, 05.07.1978.

Адрес для переписки:

427620, Удмуртская республика, г. Глазов, ул. Белова, 7, ОАО ЧМЗ, патентно-информационный отдел

(72) Автор(ы):

Агапитов В.А. (RU),
Ахтонов С.Г. (RU),
Бочаров О.В. (RU),
Кабанов А.А. (RU),
Кропачев С.Ю. (RU),
Лосицкий А.Ф. (RU),
Ноздрин И.В. (RU),
Филиппов В.Б. (RU),
Черемных Г.С. (RU),
Шиков А.К. (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество “Чепецкий механический завод” (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ ЦИРКОНИЙ-НИОБИЕВЫХ СПЛАВОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении трубных заготовок для многостадийной холодной прокатки трубных конструкционных элементов активной зоны атомных реакторов. Производят формоизменение слитка в пруток в области существования – и +-циркония с коэффициентом уменьшения площади поперечного сечения исходного слитка в пределах 8,5-13,5. После термической обработки и последующей механической обработки полученного прутка в нем высверливают центральное отверстие. Затем посредством прессования получают трубную заготовку. В результате обеспечивается проработка литой структуры и залечивание пор металлургического происхождения при минимальных потерях на стадии механической обработки заготовок. 1 табл.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности, к способу получения трубных заготовок для многостадийной холодной прокатки трубных конструкционных элементов активной зоны атомных реакторов.

К трубам из циркониевых сплавов, используемым в качестве конструкционных элементов активной зоны атомных реакторов, предъявляются высокие требования по сплошности, геометрическим размерам и механическим свойствам.

Выполнение предъявляемых требований зависит от проработки литой структуры и залечивания пор металлургического происхождения, технологичности сплава при холодной прокатке и в значительной степени определяется температурно-деформационными параметрами на стадии формирования слитка в пруток.

Известен способ получения трубных заготовок из сплавов Циркалой-2 и Циркалой-4, регламентирующий температурно-деформационные параметры на стадии обработки слитка в пруток [FR 2584097, С 22 F1/18, С 22 С 16/00, G 21 С 3/08, 02.01.87].

Данный способ относится к сплавам Циркалой-2 и Циркалой-4, которые, вследствие особенностей химического состава, обладают высокой температурной областью существования -циркония, что позволяет проводить деформационную обработку полуфабрикатов при температурах до 790°С с достаточными для промышленной применимости величинами деформации на стадии обработки слитка в пруток. Для цирконий-ниобиевых сплавов область существования -циркония является низкотемпературной и ограничивается температурными значениями 590-650°С. Низкие температурные значения, ограничивающие область существования -циркония для цирконий-ниобиевых сплавов, ограничивают и возможность ее промышленного применения для деформационной обработки. В низкотемпературной -области происходит снижение диффузионной подвижности атомов, затормаживание процессов динамической рекристаллизации, увеличение плотности дислокации, сопротивления пластической деформации и интенсивное упрочнение цирконий-ниобиевых сплавов.

Известен способ, включающий формоизменение слитков ковкой, когда цирконий находится в +– или -фазе, термическую обработку, механическую обработку, высверливание центрального отверстия и прессование трубных заготовок [А.С.Займовский, А.В.Никулина, Н.Г.Решетников. Циркониевые сплавы в атомной энергетике. – М.: Энергоиздат, 1981, с.59-63]. Данный способ выбран авторами за прототип. К недостаткам данного способа относится отсутствие регламентации деформационных параметров обработки, без чего не может быть достигнуто решение задач предлагаемого способа.

Предлагаемый способ решает задачи проработки литой структуры и залечивания пор металлургического происхождения при минимизации удельной доли потерь на стадии механической обработки заготовок для прессования и высоких технико-экономических показателях производства трубных заготовок из цирконий-ниобиевых сплавов.

При проведении промышленных испытаний установлено, что с увеличением площади поперечного сечения (уменьшением коэффициента вытяжки) горячедеформированных прутков уменьшается доля потерь, приходящаяся на удаление механической обработкой некондиционного газонасыщенного поверхностного слоя, образующегося при горячем формоизменении слитка по отношению к исходной площади поперечного сечения прутков. Кроме того, с уменьшением деформации, уменьшается температурно-временной диапазон горячей обработки, что при высокой активности цирконий-ниобиевых сплавов, позволяет уменьшить насыщение сплавов газовыми составляющими атмосферы (N, Н, О) и уменьшить последующие потери, приходящиеся на удаление некондиционного слоя. При этом деформация с коэффициентами вытяжки менее 8,5 не обеспечивает достаточной проработки исходной литой структуры слитков и залечивание пор металлургического происхождения.

С уменьшением площади поперечного сечения (увеличением коэффициента вытяжки) горячедеформированных прутков увеличивается проработка литой структуры и залечивание пор металлургического происхождения.

Деформация слитков с коэффициентами вытяжки более 13,5 экономически нецелесообразна, так как, при достаточной проработке структуры, приводит к увеличенным потерям переводимого в стружку металла.

Решение поставленной задачи заключается в оптимизации деформационных параметров обработки, обеспечивающих при минимальных потерях достаточность проработки литой структуры, залечивание пор металлургического происхождения и высокую технологичность цирконий-ниобиевых сплавов при последующей обработке. Это достигается тем, что в известном способе изготовления заготовок из циркониевых сплавов, включающем деформацию слитка в пруток в области существования – и +-циркония, термическую обработку, механическую обработку, высверливание центрального отверстия и прессование трубных заготовок, формоизменяющую обработку слитка из цирконий-ниобиевых сплавов в пруток проводят с коэффициентом уменьшения площади поперечного сечения =8,5-13,5.

К общим признакам предлагаемого способа и прототипа относится формоизменение слитка в пруток в температурном диапазоне существования – и +-циркония с последующей термической обработкой, механической обработкой, высверливанием центрального отверстия и прессованием трубных заготовок.

К отличительным признакам предлагаемого способа и прототипа относится проведение операции формоизменения слитка в пруток с коэффициентом уменьшения площади поперечного сечения =8,5-13,5.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить технико-экономические показатели производства и качество заготовок из цирконий-ниобиевых сплавов путем оптимизации температурно-деформационных параметров обработки, при которых уменьшается насыщение сплавов газовыми составляющими атмосферы (N, Н, О) и удельная доля потерь, приходящаяся на удаление механической обработкой некондиционного газонасыщенного слоя, по отношению к исходной площади поперечного сечения прутков.

При анализе патентной и научно-технической информации способов получения трубных заготовок из цирконий-ниобиевых сплавов, обладающих совокупностью всех существенных признаков заявляемого технического решения, не установлено.

Пример осуществления способа.

Предлагаемый способ проверен при изготовлении оболочечных труб из сплава Цирконий – 1 мас.% ниобия и реализован следующим образом.

Ковку слитка из сплава Цирконий – 1 мас.% ниобия проводили в -области (в диапазоне 860-980°С) в квадрат 154×154 мм, затем в +-области (в диапазоне 700-850°С) через восьмигранник вкруг 154 мм. Коэффициент уменьшения площади поперечного сечения составил =8,5. После термической обработки и резки на части, кратные длине заготовки, проводили механическую обработку наружной поверхности, с целью удаления некондиционного слоя, и высверливание центрального отверстия.

Прессование заготовок проводили после нагрева до 630-670°С с коэффициентом уменьшения площади поперечного сечения =11,0.

Сравнительный анализ проводили в отношении характеристик технологичности и выхода годного полуфабрикатов базовой технологии изготовления оболочечных труб из сплава Цирконий – 1 мас.% ниобия, существующей на ОАО ЧМЗ, которая по всем признакам совпадает со способом прототипом.

Технологичность оценивали по параметрам горячепрессованных труб, характеризующим последующую пластичность, или способность сплава к холодной прокатке без разрушения сплошности, а именно, по результатам испытаний на растяжение ГОСТ 1497-84 и на ударный изгиб ГОСТ 9454-78.

Результаты сравнительного анализа механических свойств трубных заготовок, изготовленных по предлагаемому способу и базовому способу (прототипу), приведены в таблице.

Горячедеформированные полуфабрикаты, изготовленные предлагаемым способом, характеризуются более высокими значениями относительного удлинения и ударной вязкости, а следовательно, и большей технологичностью при последующей холодной прокатке, по сравнению с аналогичными параметрами сплава базовой технологии (прототипа).

При изготовлении трубных заготовок из цирконий-ниобиевых сплавов по предлагаемому способу по сравнению с прототипом выход годной продукции увеличивается на 6-8%.

Увеличение характеристик технологичности горячедеформированных полуфабрикатов позволяет в 1,4-1,5 раза увеличить величину деформации холодной прокаткой.

В настоящее время на предприятии ОАО ЧМЗ проходят опытно-промышленные испытания по изготовлению изделий и полуфабрикатов из цирконий-ниобиевых сплавов с использованием предлагаемого способа.

Формула изобретения

Способ получения трубных заготовок из цирконий-ниобиевых сплавов, включающий формоизменение слитка в пруток в области существования – и +-циркония, термическую обработку, механическую обработку, высверливание центрального отверстия и прессование трубных заготовок, отличающийся тем, что формоизменение слитка в пруток проводят с коэффициентом уменьшения площади поперечного сечения исходного слитка в пределах 8,5-13,5.


Дата прекращения действия патента: 18.06.2008

Извещение опубликовано: 10.09.2008 БИ: 25/2008


Categories: BD_2240000-2240999