CN105047401A - 一种控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法 - Google Patents

一种控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法 Download PDF

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刘刚
王丰
史骁辰
顾建国
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Abstract

本发明提供了一种反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，包括裁切层压布料；将裁切的层压布料卷成圆形筒体结构的骨架坯型；将骨架坯型放入模压模内压制为成型的骨架；将骨架放入在具有第一温度的固化烘箱中持续第一时间；将固化烘箱的温度均匀升至高于第一温度的第二温度；保持固化烘箱在第二温度持续第二时间；将固化烘箱的温度均匀升至高于第二温度的第三温度；保持固化烘箱在第三温度持续第三时间；将固化烘箱从第三温度降至低于第一温度的第四温度；将固化烘箱从第四温度冷却至室温。利用本发明的方法制造的骨架具有优异的耐高温、耐辐照性能，高温环境下骨架陶瓷化，不会出现坍塌、解体的情况。

Description

一种控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法
技术领域
本发明涉及核电安全领域，具体地涉及一种反应堆控制棒驱动机构线圈骨架及其制造方法。
背景技术
反应堆控制棒驱动机构(CRDM)是反应堆最关键的安全设备之一，担负着反应堆的启动、功率调节及安全停堆等重要功能。作为一回路压力边界的一部分，CRDM电磁工作线圈工作环境较为恶劣，其耐高温、耐辐照及强度要求严格。其中工作线圈骨架可起到稳定线圈尺寸、保证线圈强度等方面的作用。
目前已有的CRDM工作线圈骨架制造工艺主要考虑两方面内容：1、材料选型；2、与材料配套的成型工艺。
材料选型，一般选用具有较高耐温等级的无机或有机材料，同时需要兼顾线圈骨架成型的工艺性。已有使用经验的有云母板材、聚醚醚酮、玻纤强化有机硅树脂等材料。
成型工艺，根据之前选择的材料分为三段式拼接、两段式拼接及整体浇注。分别对应了云母板材、玻纤强化有机硅树脂及聚醚醚酮三种材料。
原有的材料与成型工艺制成的线圈骨架无法耐受较高的温度，在较高温度的情况下，会发生骨架坍塌、分层、解体等情况。整个工作线圈绝缘结构将发生破坏。
发明内容
本发明的目的本发明的目的在于提供一种用于制造耐高温控制棒驱动机构工作线圈绕线骨架的工艺，该工艺包括线圈骨架材料的选型、骨架制坯、定型以及高温固化工艺，本发明选择玻璃纤维布及有机硅树脂浸渍漆为主要原料，玻纤和有机硅树脂自身具有相当优异的耐高温、耐辐照性能。采用多工序复合层压工艺，成型后的线圈骨架各项机械性能优于注塑成型的工作线圈骨架。避免出现了需要极大压力才能进行树脂注塑成型的情况，也不易出现由于流道不畅导致的骨架缺损，解决了成型困难的难题。
本发明提供的一种反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，包括如下步骤：裁切层压布料；将所述裁切的层压布料卷成圆形筒体结构的骨架坯型；将所述骨架坯型放入模压模内压制为成型的骨架；将所述骨架放入预热至第一温度的固化烘箱中；将所述骨架放入在具有所述第一温度的固化烘箱中持续第一时间；将所述固化烘箱的温度均匀升至高于所述第一温度的第二温度；保持所述固化烘箱在第二温度持续第二时间；将所述固化烘箱的温度均匀升至高于第二温度的第三温度；保持所述固化烘箱在第三温度持续第三时间；将所述固化烘箱从第三温度降至低于第一温度的第四温度；将所述固化烘箱从所述第四温度冷却至室温。
形。
在一个实施例中，裁切的层压布料层数为26层，厚度为6.5mm。层压布料采用玻璃纤维编制孔径为14目/25.4mm，尺寸为0.2mm×1200mm×50000mm的胚布，胚布在温度为160℃，以0.3mm/s的速度进行预浸渍。放置所述骨架坯型在模压模内的温度为160℃、压力为18MPa、保压时间为900秒，从所述模压模中取出骨架到将所述骨架放入到预热至第一温度的固化烘箱中耗费的时间不大于30秒。所述第一温度范围为110℃至130℃，第一时间为2小时，第二温度为170℃至190℃，第二时间为2小时，第三温度为190℃至210℃，第三时间为12小时，第四温度为50℃至70℃。
从所述第一温度均匀升至所述第二温度持续的时间为2小时；从所述第二温度均匀升至所述第三温度持续的时间为1小时。从所述第三温度降至第四温度持续时间为10小时
与现有技术相比，本发明能够克服现有技术所存在的问题，具有优异的耐高温、耐辐照性能，高温环境下骨架陶瓷化，不会出现坍塌、解体的情况，机械性能高于注塑成型的工作线圈骨架，成型较为方便。
具体实施方式
本发明提供的一种反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，在一个实施例中，包括如下步骤：层压布料的准备，织造玻璃纤维胚布，采用无碱、无捻、无蜡，径向为24×2、纬向为33×3玻璃纤维纱织成0.2mm×1200mm×50000mm的胚布，其中玻璃纤维胚布孔径为14目/25.4mm。
预浸渍玻璃纤维胚布：采用有机硅浸渍液进行浸渍，温度设置160℃，速度为0.3mm/s。
层压布料的裁切：按骨架尺寸要求，将料裁切成适当宽度。
模具的准备：将预成型模清洁、组装，模压模及固化模的检查、清洁、涂脱模剂、预热，对模具配件的齐备性检查。
液压机、工具、辅助设备的准备：液压机的工前检查，气动设备及工具准备、检查，包括空压机、气枪等，此外，对其它辅助设备的准备、检查。
裁切成型的层压布料，通过张力卷布机紧致地在预成型模的内筒卷成圆筒，层数：26层、厚度：6.5mm(±0.2mm)。
从卷布机上卸下预成型模内筒，翻出筒体两端的端板，制成骨架坯型。
将骨架坯型放入模压模内，进行压制，成型条件：
模压的条件为温度为160℃，压力为18MPa；保压时间为900s。之后从模压模中取出的骨架，必须在30s内装入固化模，移入固化烘箱进行高温固化。
高温固化分为预固化和终极固化，预固化的步骤包括：将烘箱预热至120℃至130℃，优选地为120℃；
换至固化模内的骨架移入烘箱，保持2小时。
终极固化的步骤包括：在2小时内将烘箱温度均匀升至170℃至190℃，优选地在180℃，并保持该温度为2小时，然后将在1小时内将温度均匀地上升到190℃至210℃，优选地为200℃并固化12小时，之后在10小时内将温度降至50℃至70℃，优选地为60℃，随炉冷却至室温后从固化模具取出骨架，最后借助余热用刀具将骨架飞边、毛刺等缺陷修除进行修边。
本发明提供的反应堆控制棒驱动机构工作线圈绕线骨架的制造的方法制造的骨架具有优异的耐高温、耐辐照性能，高温环境下骨架陶瓷化，不会出现坍塌、解体的情况，机械性能高于注塑成型的工作线圈骨架，成型较为方便。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员还可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
裁切层压布料；
将所述裁切的层压布料卷成圆形筒体结构的骨架坯型；
将所述骨架坯型放入模压模内压制为成型的骨架；
将所述骨架放入在预热至第一温度的固化烘箱中持续第一时间；
将所述固化烘箱的温度均匀升至高于所述第一温度的第二温度；
保持所述固化烘箱在第二温度持续第二时间；
将所述固化烘箱的温度均匀升至高于第二温度的第三温度；
保持所述固化烘箱在第三温度持续第三时间；
将所述固化烘箱从第三温度降至低于第一温度的第四温度；
将所述固化烘箱从所述第四温度冷却至室温。
形。
2.如权利要求1所述的反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，其特征在于，所述裁切的层压布料层数为26层，厚度为6.5mm。
3.如权利要求1所述的反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，其特征在于，所述层压布料采用玻璃纤维编制孔径为14目/25.4mm，尺寸为0.2mm×1200mm×50000mm的胚布。
4.如权利要求3所述的反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，其特征在于，所述胚布在温度为160℃，以0.3mm/s的速度进行预浸渍。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，其特征在于，放置所述骨架坯型在模压模内的温度为160℃、压力为18MPa、保压时间为900秒。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，其特征在于，从所述模压模中取出骨架到将所述骨架放入到预热至第一温度的固化烘箱中耗费的时间不大于30秒。
7.如权利要求1至4中任意一项所述的反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，其特征在于，所述第一温度范围为110℃至130℃度，第一时间为2小时，第二温度为170℃至190℃，第二时间为2小时，第三温度为190℃至210℃，第三时间为12小时，第四温度为50℃至70℃。
8.如权利要求1至4中任意一项所述的反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，其特征在于，从所述第一温度均匀升至所述第二温度持续的时间为2小时。
9.如权利要求1至4中任意一项所述的反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，其特征在于，从所述第二温度均匀升至所述第三温度持续的时间为1小时。
10.如权利要求1至4中任意一项所述的反应堆控制棒驱动机构线圈骨架的制造方法，其特征在于，从所述第三温度降至第四温度持续时间为10小时。
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