научная статья по теме СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ДЛЯ АЭС ИЗ ДЕЗАКТИВИРОВАННОГО МЕТАЛЛОЛОМА Металлургия

Текст научной статьи на тему «СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ДЛЯ АЭС ИЗ ДЕЗАКТИВИРОВАННОГО МЕТАЛЛОЛОМА»

НАУКА, ТЕХНИКА, ПРОИЗВОДСТВО 49 В порядке обсуждения £

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ДЛЯ АЭС ИЗ ДЕЗАКТИВИРОВАННОГО МЕТАЛЛОЛОМА

© В.М.Паршин, И.И.Шейнфельд, М.Г.Чигринов, А.В.Ларин, А.М.Чигринов

ЦНИИчермет им. И.П.Бардина, ООО "Канпро"

>■

К

С <

ы

S

Трубы из хромоникелевой стали системы охлаждения энергоблоков реакторов атомных электростанций (АЭС) после определенного срока эксплуатации утилизируют в специальных хранилищах по причине радиоактивного загрязнения. По оценкам специалистов Минатома России, такого лома скопилось около 160 тыс. т.

По мнению авторов статьи, часть труб после некоторой выдержки и естественного снижения радиоактивности может быть подвергнута дополнительной дезактивации и использована в качестве металлоших-ты для производства коррозионностойких труб для атомной энергетики. В связи с этим предлагается организация специализированного мини-завода с применением модульных технологий. Завод может быть построен как на самостоятельной площадке, так и на площадях одного из действующих предприятий. В последнем случае могут быть использованы инженерные коммуникации, энергоносители, частично производственное оборудование, инженерно-производственный персонал.

Располагать мини-завод целесообразно на оптимальном расстоянии от места захоронения радиоактивных труб, возможного места их дезактивации, брикетирования, окончательной прокатки. Следует отметить, что такое производство может быть организовано только на специализированном оборудовании, предназначенном для переработки дезактивированного металлолома, а готовая металлопродукция отправляться только на АЭС.

Схема производства трубной заготовки из дезактивированного металлолома АЭС включает:

дезактивацию хромоникелевых труб энергоблоков реакторов, их брикетирование, переработку в шихтовую лигатуру;

использование кусковой лигатуры для выплавки полупродукта в дуговых электропечах;

внепечную обработку полупродукта с получением жидкой стали типа 12Х18Н10Т;

непрерывную разливку стали на горизонтальной МНЛЗ в заготовки круглого или квадратного сечений;

термическую обработку заготовок (выравнивание температуры, нагрев);

прокатку (ковку) литых заготовок с целью получения трубных заготовок диам. 80-100 мм; контроль качества трубных заготовок. Предусмотрено раздельное хранение оборотного лома АЭС. Поперечные размеры брикетов из такого лома не должны превышать 500 мм. Возможно использование также стружки, абразивных отходов и обрези коррозионностойкой стали 18-8, причем насыпная плотность привозного углеродистого лома должна быть не менее 1,2 т/м3. Загрузка шихты в печь осуществляется в один или два приема. В качестве плавиль-

ного агрегата предусмотрено использование одной 12-т ДСП постоянного тока (ДСПТ-12). Техническая характеристика печи следующая:

Номинальная емкость, т 12

Максимальная активная мощность, кВт 8000

Число сводовых электродов 1

Диаметр графитизированного электрода, мм 300

Удельный расход электроэнергии

на расплавление, кВт-ч:

без кислородной продувки 490-510

с продувкой кислородом 410-450

Удельный расход электродов, кгД До 1,5

Напряжение сети, кВ 6; 10

Расход охлаждающей воды, м3/ч 90-120

Скорость расплавления шихты, т/ч 13,5

Во время расплавления или перед подвалкой присаживают 20-30 кг/т свежеобожженной извести (не менее 88% СаО) и 3-5 кг/т шамота. В конце расплавления шихты осуществляют кратковременную продувку металла газообразным кислородом с целью окисления остаточных титана, кремния и алюминия. Температура полупродукта в печи перед выпуском 1660-1680 °С.

В качестве легирующих используются обычные просушенные ферросплавы: ФХ15, ФХ100, ФХ800; никель в листах, чушках, гранулах, ферроникель, дезактивированный лом 18-8; металлический марганец, среднеуглеродистый ферромарганец; ферросилиций ФС45, ФС65; ферросиликохром; ферротитан или отходы металлического титана; алюминий.

Ориентировочный расход шихтовых материалов для выплавки в ДСП полупродукта из стали Х18Н10Т составляет: хромоникелевые отходы АЭС до 80% массы завалки, углеродистые отходы до 10% массы завалки; ФХ800 до 5%; дробленый ферросилиций до 5. Расчетный выход жидкого полупродукта составляет 96%. Как показали опытные плавки, такая шихтовка обеспечивает стандартный химический состав металла по расплавлении и на выпуске, облегчает процесс рафинирования жидкого полупродукта в агрегате аргоно-вакуумной обработки стали (АВОС), краткая техническая характеристика которого приведена ниже:

Емкость ковша, т 15

Тип трансформатора ЭТЦКП-6300/10-7243

Номинальная мощность

трансформатора, кВ-А 4000

Максимальный ток на электроде, А 9900

Диаметр электрода, мм 250

Длина/ход электрода, мм 5500/2100

Тип вакуумного насоса ВВН2-50М

Габаритные размеры агрегата, мм:

длина 21000

ширина 5000

высота 11000

Производительность, тыс.т/год 50

50 1 НАУКА, ТЕХНИКА, ПРОИЗВОДСТВО

ь

к е н! н ы 2

После обработки в АВОС металл подают к модулю, состоящему из горизонтальной машины непрерывного литья заготовок (ГМНЛЗ) и ковочно-прокатного стана. Такое совмещение оправдано благодаря высокому качеству получаемой на ГМНЛЗ заготовки. Преимуществами ГМНЛЗ являются: вывод жидкого мениска из кристаллизатора в металлоприемник, малые габаритные размеры и масса оборудования, надежность и простота в эксплуатации.

Конструкция машины и технологические параметры разливки коррозионностойкой стали с титаном отработаны совместно ЦНИИчерметом и ВНИИметмашем.

Техническая характеристика ГМНЛЗ с односторонним вытягиванием слитка приведена ниже:

Емкость ковша, т:

сталеразливочного 15

промежуточного 5

Число ручьев 1

Сечение отливаемых заготовок:

круг диаметром, мм 150-200

квадрат со стороной, мм 140-180

Скорость литья, м/мин 1,2-1,5

Продолжительность разливки, мин 60

Число единичных плавок, отливаемых в сутки 12

Металлургическая длина, м 20,0

Габаритные размеры, м:

длина 40,0

ширина 6,0

высота 2,2

Производительность, тыс. т/год 50,0

Масса основного оборудования (без ножниц), т 50,0

Сталь из сталеразливочного ковша поступает в промежуточный ковш с шиберным затвором, жестко связанный с гильзовым кристаллизатором. Разогрев промежуточного ковша проводят до 1200±50 °С в резервной позиции. Кристаллизатор вместе с промков-шом осуществляют возвратно-поступательное движение с частотой до 150 мин-1. Расход воды на охлаждение кристаллизатора в зависимости от его сечения составляет 70-100 м3/ч при давлении не менее 0,5 МПа.

Уровень металла в металлоприемнике поддерживается в пределах 550-650 мм, допустимо его снижение до 350 мм. Вытягивание слитка из кристаллизатора осуществляется непрерывно. С помощью системы АСУ ТП согласуют скорость разливки с температурой стали в промковше (замер температуры металла проводится постоянно).

В зоне вторичного охлаждения на первых стадиях затвердевания заготовка подвергается принудительному водо-воздушному охлаждению, затем охлаждению на воздухе путем естественного излучения и конвекции с целью максимального сохранения внутреннего тепла для горячего посада в нагревательные печи. Вторичное охлаждение включается в момент выхода

головки затравки из кристаллизатора одновременно на все секции или последовательно-посекционно, а отключается - после выведения слитка из зоны орошения. Одновременно с окончанием разливки перекрывают шибер промковша, выдерживают металл в метал-лопроводе с последующим выводом концевой части слитка из металлопровода и кристаллизатора. При этом регулируют режим вторичного охлаждения заготовки. После порезки мерные заготовки (2-6 м) подвергают визуальному осмотру. Заготовки без внешних дефектов направляют в нагревательные печи, а с дефектами - на адъюстаж для холодной зачистки.

Подогрев, нагрев и выравнивание температуры по сечению заготовки перед прокаткой проводят в двухсекционной индукционной печи, которая позволяет варьировать нагрев в интервале 800-1270 °С. После термообработки с помощью задающего устройства заготовку подают в прокатную клеть. На участке между задающим устройством и клетью удаляют окалину гид-росбивом под давлением 120 атм. В ковочно-прокат-ной клети осуществляется деформация поперечного сечения заготовки до 84% за один проход, что обеспечивает высокую степень проработки литой структуры по всему сечению. Заготовка подвергается обжатию попеременно двумя парами гладких или ручьевых бойков, расположенными в двух взаимоперпендикулярных плоскостях. Клеть оборудована системой управления хода бойков, что позволяет изменять размер сечения заготовки на выходе из клети в широком диапазоне без смены инструмента. Готовые кованые заготовки диам. 80-100 мм направляют на один из трубопрокатных заводов для изготовления труб по сортаменту АЭС.

Исследования показали, что качество поверхности, механические свойства и стойкость к межкристаллит-ной коррозии трубной заготовки соответствуют требованиям стандартов и технических условий.

При производстве до 50 тыс. т в год заготовок и труб по приведенной технологии по сравнению с существующей выход годного увеличится на 5-8%, снизятся капитальные вложения на 24%, энергозатраты - на 20-40%, эксплуатационные расходы - на 20%; сократится цикл производства на 15-20%.

При организации производства по новой технологии необходимо предусмотреть вахтовый метод работы, реабилитацию рабочих и инженерно-технического персонала, максимальную степень автоматизации и постоянный дозиметрический контроль.

Компактный мини-завод благодаря незначительной массе технологического оборудования (около 800 т) является мобильным и может быть перебазирован в новое место - ближе к источникам сырья и электроэнергии.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком