CN109859862B - 一种锆合金燃料组件导向管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锆合金燃料组件导向管，包括主体段、加强段和连接两者的圆锥过渡段，主体段、加强段和圆锥过渡段的外径相同，主体段的内径大于加强段的内径，圆锥过渡段的内径介于主体段和加强段的内径之间，且沿主体段至加强段的方向递减，圆锥过渡段的圆锥顶角为5°～30°，长度为3mm～28mm；本发明还公开了一种锆合金燃料组件导向管的制备方法，该方法采用主体段和加强段直径、圆锥过渡段尺寸与锆合金燃料组件导向管对应部位相同的芯棒对锆合金管坯冷轧。本发明通过缩短锆合金燃料组件导向管圆锥过渡区的长度降低了主体段与加强段间同轴度的控制难度，减少了控制棒下落时的卡阻风险；本发明的制备方法简单，对设备要求低。
Description
技术领域
本发明属于锆合金管材制备技术领域，具体涉及一种锆合金燃料组件导向管及其制备方法。
背景技术
核反应堆用控制棒导向管即核燃料组件导向管是核反应堆燃料组件的重要组成部分，它既有组件的骨架作用，又给予控制棒以导向和减速、缓冲。核燃料组件导向管尺寸不精或形状不合理等都会造成控制棒的提升和落下动作卡死受阻,因而对反应堆的安全可靠运行起着举足轻重的作用。
核燃料组件导向管从结构形式上大体分三类：第一种是壁厚不变，内外径同时呈阶梯状变化，如AFA2G组件用导向管；第二种是套管式，由内外两层管材套在一起，内管的长度较短，如AP1000导向管；第三种是外径不变，内径变化，如AFA3G组件用MonoblocTM导向管。
然而当控制棒落下时，在燃料组件导向管的下端部控制棒与导向管内壁相接触的冷却介质会对导向管，特别是直径变小的区域产生很高的压缩应力，而且燃料组件下降时的惯性力很大，可能会引起第一种导向管直径变小的薄弱区破裂、弯曲或扭曲。因此，有人建议使用下端部经过加强的导向管，这样以承受控制棒下落时引起的应力。套管式的导向管如AP1000导向管即为下端部加强的导向管，通过置于导向管下端的缓冲管，形成加强段，然而，该类导向管加强段的焊接会引起残余应力，会减少导向管的机械阻力和防腐能力。此外，在两支管材的组装段上可能会出现对中方面的缺陷。
第三类导向管如AFA3G组件用MonoblocTM导向管通过增大下端部壁厚形成加强段，导向管外径保持不变，上部主体段内径较大，下部加强段内径较小，主体段和加强段之间导向管的内径是逐渐变化，且过渡区长度大于100mm。同轴度是导向管最重要的技术要求之一，AFA3G组件用MonoblocTM导向管较长的过渡区增大了主体段与加强段之间同轴度的控制难度，增大了控制棒下落时的卡阻风险。
就制造工艺而言，第一种导向管无法能通过轧制办法得到，需经过旋压工艺获得，目前尚这种用途的专用设备，一般由导向管生产企业自主设计制造，旋压过程中如果模具设计或选择不当，工艺参数选择不合理，可能产生成型失稳现象或内部起皱，且操作时间长。第二种导向管是西屋公司开发，其加工方式尚未见文献报道，国内目前尚未掌握此工艺。第三种导向管是法国CEZUS公司开发，属法国专利产品，其加工方式是用KPW系列轧管机直接轧制生产，且普通KPW系列轧机不能直接使用，需对其进行系统和电控系统进行改造，制造成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种锆合金燃料组件导向管。本发明的锆合金燃料组件导向管为整体管，由外径相同的主体段、加强段和连接主体段与加强段的圆锥过渡段组成，圆锥过渡段的圆锥顶角为5°~30°，圆锥过渡段的长度为3mm~28mm，该锆合金燃料组件导向管通过缩短圆锥过渡区的长度，提高了主体段与加强段之间的同轴度，降低了主体段与加强段之间同轴度的控制难度，降低了控制棒下落时的卡阻风险。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种锆合金燃料组件导向管，其特征在于，该锆合金燃料组件导向管包括主体段、加强段和连接主体段与加强段的圆锥过渡段，所述锆合金燃料组件导向管的主体段、加强段和圆锥过渡段的外径相同，所述主体段的内径大于加强段的内径，所述圆锥过渡段的内径介于主体段的内径和加强段的内径之间，且沿主体段至加强段的方向递减，所述圆锥过渡段的圆锥顶角为5°~30°，圆锥过渡段的长度为3mm~28mm。
本发明的锆合金燃料组件导向管为整体管，由外径相同的主体段、加强段和连接主体段与加强段的圆锥过渡段组成，且主体段的内径最大，圆锥过渡段的内径次之，加强段的内径最小，圆锥过渡段的圆锥顶角为5°~30°，圆锥过渡段的长度为3mm~28mm，该锆合金燃料组件导向管通过缩短圆锥过渡区的长度降低了主体段与加强段之间同轴度的控制难度，降低了控制棒下落时的卡阻风险。
上述的一种锆合金燃料组件导向管，其特征在于，所述锆合金燃料组件导向管由一个主体段、一个加强段和一个连接主体段与加强段的圆锥过渡段组成。控制棒落下时经由上述锆合金燃料组件导向管的主体段进入加强段，由于加强段的内径减小，壁厚增大，增强了锆合金燃料组件导向管的抗压能力，避免了控制棒引起锆合金燃料组件导向管产生过高的压缩应力导致的锆合金燃料组件导向管损坏，从而增加了锆合金燃料组件导向管的可靠性。
上述的一种锆合金燃料组件导向管，其特征在于，所述锆合金燃料组件导向管由两个主体段、一个加强段和两个连接主体段与加强段的圆锥过渡段组成，所述两个主体段分别位于锆合金燃料组件导向管的两端，所述一个加强段位于两个主体段之间，该加强段与两个主体段之间分别通过一个圆锥过渡段连接。由两个主体段、一个加强段和两个连接主体段与加强段的圆锥过渡段组成的锆合金燃料组件导向管，沿长度方向上依次为第一主体段、第一圆锥过渡段、加强段、第二圆锥过渡段和第二主体段，且第一主体段和第二主体段的内径相同，该结构的锆合金燃料组件导向管在加强段的两端分别设置了内径相同的第一主体段和第二主体段，当控制棒落下时经由导向管的第一主体段进入加强段，由于加强段的壁厚较大，增强了锆合金燃料组件导向管的抗压能力，避免了控制棒引起锆合金燃料组件导向管产生过高的压缩应力导致的锆合金燃料组件导向管损坏，且设置在加强段下端的第二主体段的内径较加强段的内径增大，大大减少了控制棒下落时引起的压缩应力，增加了锆合金燃料组件导向管的可靠性，同时降低了控制棒降落时的卡阻风险。
上述的一种锆合金燃料组件导向管，其特征在于，所述两个主体段的内径相同。将两个主体段的内径设置为相同，控制棒下落后经过第一主体段、加强段后可顺利进入第二主体段，进一步降低了控制棒下落时的卡阻风险。
另外，本发明还提供了一种锆合金燃料组件导向管的制备方法，其特征在于，该方法具体过程为：将锆合金管坯安装在冷轧管机的芯棒上，采用冷轧管机的送进小车夹持与芯棒连接的芯杆，然后使芯棒、芯杆和锆合金管坯周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊进行轧制，在锆合金管坯上加工出主体段、加强段和连接主体段与加强段的圆锥过渡段，得到锆合金燃料组件导向管；所述芯棒包括一个芯棒主体段、一个芯棒加强段（和一个连接芯棒主体段与芯棒加强段的芯棒圆锥过渡段，所述芯棒的两个端部分别为第一螺纹连接段和第二螺纹连接段，所述芯棒主体段的直径与锆合金燃料组件导向管的主体段的内径相同，芯棒加强段的直径与锆合金燃料组件导向管的加强段的内径相同，芯棒圆锥过渡段的尺寸与锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的尺寸相同。
本发明采用芯棒主体段直径、芯棒加强段直径和芯棒的圆锥过渡段尺寸分别与锆合金燃料组件导向管的主体段内径、加强段内径和圆锥过渡段一一对应相等的芯棒，通过冷轧法制备锆合金燃料组件导向管，方法简单，仅需在轧机送进小车上安装三爪卡盘用于芯杆夹持即可实现该导向管轧制，该制备方法具有工模具加工制造成本低，轧制设备结构简单，操作简单，生产成本低等优点。
上述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将芯棒的第二螺纹连接段与芯杆连接，将锆合金管坯安装在芯棒上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆，然后开启冷轧管机使芯棒、芯杆和锆合金管坯周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊进行轧制，在锆合金管坯上依次加工出一个主体段、一个加强段和一个连接主体段与加强段的圆锥过渡段，得到锆合金燃料组件导向成品管材；
步骤二、将步骤一中得到的安装有锆合金燃料组件导向成品管材的芯棒从芯杆上卸下后掉头，将芯棒的第一螺纹连接段与芯杆连接，采用芯杆卡盘夹持芯杆并使芯棒和芯杆在轴向位置固定，然后采用送进小车推动锆合金燃料组件导向成品管材向前送进，同时使芯棒、芯杆和锆合金燃料组件导向成品管材周期性同步同转，轧辊在锆合金燃料组件导向成品管材的外表面滚动，直至锆合金燃料组件导向成品管材从芯棒上脱出，得到锆合金燃料组件导向管。
采用上述的方法可制备得到由一个主体段、一个加强段和一个连接主体段与加强段的圆锥过渡段组成的锆合金燃料组件导向管，上述方法操作简单方便，且通过冷轧法得到的锆合金导向管尺寸精度高、表面质量好，主体段和加强段之间的同轴度好。
上述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将芯棒的第二螺纹连接段与芯杆连接，将锆合金管坯安装在芯棒上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆，然后开启冷轧管机使芯棒、芯杆和锆合金管坯周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊进行轧制，在锆合金管坯上依次加工出一个主体段和一个圆锥过渡段，得到锆合金燃料组件导向半成品管材；
步骤二、将步骤一中得到的锆合金燃料组件导向半成品管材从芯棒上退出后掉头安装在芯棒上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆，然后开启冷轧管机使芯棒、芯杆和锆合金燃料组件导向半成品管材周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊进行轧制，在锆合金燃料组件导向半成品管材上依次加工出另一个主体段、另一个第二圆锥过渡段和加强段，得到锆合金燃料组件导向成品管材；
步骤三、将步骤三中得到的安装有锆合金燃料组件导向成品管材的芯棒从芯杆上卸下后掉头，将芯棒的第一螺纹连接段与芯杆连接，采用芯杆卡盘夹持芯杆并使芯棒和芯杆在轴向位置固定，然后采用送进小车推动锆合金燃料组件导向成品管材向前送进，同时使芯棒、芯杆和锆合金燃料组件导向成品管材周期性同步同转，轧辊在锆合金燃料组件导向成品管材的外表面滚动，直至锆合金燃料组件导向成品管材从芯棒上脱出，得到锆合金燃料组件导向管。
采用上述的方法可制备得到由两个主体段、一个加强段和两个连接主体段与加强段的圆锥过渡段组成的锆合金燃料组件导向管，上述方法操作简单方便，且通过冷轧法得到的锆合金导向管尺寸精度高、表面质量好，主体段和加强段之间的同轴度好。
上述的方法，其特征在于，所述轧制后采用芯棒圆锥过渡段确定并标识锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的位置，然后进行切定尺得到锆合金燃料组件导向管。通过芯棒可准确定位锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的位置，进而确定锆合金燃料组件导向管各段的长度，无需使用其他专用设备即可实现导向管材尺寸定位和切定尺，操作简单且长度精度高。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的锆合金燃料组件导向管为整体管，由外径相同的主体段、加强段和连接主体段与加强段的圆锥过渡段组成，且主体段的内径最大，圆锥过渡段的内径次之，加强段的内径最小，圆锥过渡段的圆锥顶角为5°~30°，圆锥过渡段的长度为3mm~28mm（圆锥过渡段的长度优选为3.7mm~27.4mm），远小于现有技术中的大于100mm的圆锥过渡段长度，该锆合金燃料组件导向管通过缩短圆锥过渡区的长度，提高了主体段与加强段之间的同轴度，降低了主体段与加强段之间同轴度的控制难度，降低了控制棒下落时的卡阻风险。
2、本发明的由一个主体段、一个加强段和两个连接主体段与加强段的圆锥过渡段组成的锆合金燃料组件导向管，在加强段的两端分别设置了内径相同的两个主体段，增强了锆合金燃料组件导向管的抗压能力，避免了控制棒引起锆合金燃料组件导向管产生过高的压缩应力导致的锆合金燃料组件导向管损坏，增加了锆合金燃料组件导向管的可靠性，同时降低了控制棒降落时的卡阻风险。
3、本发明通过冷轧方法制备的导向管具有表面质量好、尺寸精度高、各段之间同轴度易于控制且同轴度高。
4、本发明的制备方法简单，对设备要求较低，且采用的芯棒结构制备较为容易，降低了总体制备成本。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明锆合金燃料组件导向管的轧制示意图。
图2为图1中芯棒的结构示意图。
图3为本发明实施例1~实施例3的Zr-4锆合金燃料组件导向管的结构示意图。
图4为本发明实施例4~实施例6的Zr-4锆合金燃料组件导向管的结构示意图。
附图标记说明
| 1—芯棒； | 2—锆合金管坯； | 3—轧辊； |
| 4—芯杆； | 1-1—第一螺纹连接段； | 1-2—芯棒主体段； |
| 1-3—芯棒圆锥过渡段； | 1-4—芯棒加强段； | 1-5—第二螺纹连接段； |
| 5—主体段； | 6—圆锥过渡段； | 7—加强段。 |
具体实施方式
如图1所示，本发明锆合金燃料组件导向管的轧制过程为：先将芯棒1与芯杆4连接，将锆合金管坯2安装在芯棒1上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆4，然后开启冷轧管机使芯棒1、芯杆4和锆合金管坯2周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊3进行轧制，图中轧辊3上的箭头方向代表轧制过程中轧辊3的旋转方向，图中双向箭头代表轧制过程中轧辊3沿着锆合金管坯2来回反复轧制的方向。
如图2所示，本发明的芯棒的结构包括芯棒主体段1-2、芯棒加强段1-4和连接芯棒主体段1-2与芯棒加强段1-4的芯棒圆锥过渡段1-3，所述芯棒的两个端部分别为第一螺纹连接段1-1和第二螺纹连接段1-5。
实施例1
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管由一个主体段5、一个加强段7和一个连接主体段5与加强段7的圆锥过渡段6组成，所述导向管的主体段5、加强段7和圆锥过渡段6的外径均为18mm，所述主体段5的内径为16mm，所述加强段7的内径为14mm，所述圆锥过渡段6的内径介于主体段5的内径和加强段7的内径之间，且沿主体段5至加强段7的方向递减，圆锥过渡段6的圆锥顶角为5°，圆锥过渡段6的长度为22.9mm。
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将芯棒1的第二螺纹连接段1-5与芯杆4连接，将Zr-4锆合金管坯2安装在芯棒1上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆4，然后开启冷轧管机使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金管坯2周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊3进行轧制，在Zr-4锆合金管坯2上依次加工出一个主体段5、一个连接主体段5与加强段7的圆锥过渡段6和一个加强段7，得到Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材；所述Zr-4锆合金管坯2经多道次冷轧制备得到，该Zr-4锆合金管坯2的直径为21mm，内径为16.5mm，所述芯杆4的直径为16mm，所述芯棒1的芯棒主体段1-2的直径为16mm，芯棒加强段1-4的直径为14mm，芯棒圆锥过渡段和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材圆锥过渡段的尺寸相同，其锥顶角均为5°，长度均为22.9mm；所述轧制采用的车速为80次/分钟，所述向前送进的送进量为1mm/次；
步骤二、将步骤一中得到的安装有Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材的芯棒1从芯杆4上卸下后掉头，将芯棒1的第一螺纹连接段1-1与芯杆4连接，采用芯杆卡盘夹持芯杆4并使芯棒1和芯杆4在轴向位置固定，然后采用送进小车推动Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材向前送进，同时使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材周期性同步同转，轧辊3在第二轧制管坯的外表面滚动，直至Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材从芯棒1上脱出，得到Zr-4锆合金燃料组件导向管，其结构如图3所示。
实施例2
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管由一个主体段5、一个加强段7和一个连接主体段5与加强段7的圆锥过渡段6组成，所述导向管的主体段5、加强段7和圆锥过渡段6的外径均为18mm，所述主体段5的内径为16mm，所述加强段7的内径为14mm，所述圆锥过渡段6的内径介于主体段5的内径和加强段7的内径之间，且沿主体段5至加强段7的方向递减，圆锥过渡段6的圆锥顶角为30°，圆锥过渡段6的长度为3.7mm。
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将芯棒1的第二螺纹连接段1-5与芯杆4连接，将Zr-4锆合金管坯2安装在芯棒1上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆4，然后开启冷轧管机使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金管坯2周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊3进行轧制，在Zr-4锆合金管坯2上依次加工出一个主体段5、一个连接主体段5与加强段7的圆锥过渡段6和一个加强段7，得到Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材；所述Zr-4锆合金管坯2经多道次冷轧制备得到，该Zr-4锆合金管坯2的直径为21mm，内径为16.5mm，所述芯杆4的直径为16mm，所述芯棒1的芯棒主体段1-2的直径为16mm，芯棒加强段1-4的直径为14mm，芯棒圆锥过渡段和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材圆锥过渡段的尺寸相同，其锥顶角均为30°，长度均为3.7mm；所述轧制采用的车速为60次/分钟，所述向前送进的送进量为0.6mm/次；
步骤二、将步骤一中得到的安装有Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材的芯棒1从芯杆4上卸下后掉头，将芯棒1的第一螺纹连接段1-1与芯杆4连接，采用芯杆卡盘夹持芯杆4并使芯棒1和芯杆4在轴向位置固定，然后采用送进小车推动Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材向前送进，同时使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材周期性同步同转，轧辊3在第二轧制管坯的外表面滚动，直至Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材从芯棒1上脱出，得到Zr-4锆合金燃料组件导向管，其结构如图3所示。
实施例3
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管由一个主体段5、一个加强段7和一个连接主体段5与加强段7的圆锥过渡段6组成，所述导向管的主体段5、加强段7和圆锥过渡段6的外径均为18mm，所述主体段5的内径为16mm，所述加强段7的内径为14mm，所述圆锥过渡段6的内径介于主体段5的内径和加强段7的内径之间，且沿主体段5至加强段7的方向递减，圆锥过渡段6的圆锥顶角为10°，圆锥过渡段6的长度为11.4mm。
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将芯棒1的第二螺纹连接段1-5与芯杆4连接，将Zr-4锆合金管坯2安装在芯棒1上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆4，然后开启冷轧管机使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金管坯2周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊3进行轧制，在Zr-4锆合金管坯2上依次加工出一个主体段5、一个连接主体段5与加强段7的圆锥过渡段6和一个加强段7，得到Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材；所述Zr-4锆合金管坯2经多道次冷轧制备得到，该Zr-4锆合金管坯2的直径为21mm，内径为16.5mm，所述芯杆4的直径为16mm，所述芯棒1的芯棒主体段1-2的直径为16mm，芯棒加强段1-4的直径为14mm，芯棒圆锥过渡段和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材圆锥过渡段的尺寸相同，其锥顶角均为10°，长度均为11.4mm；所述轧制采用的车速为70次/分钟，所述向前送进的送进量为0.5mm/次；
步骤二、将步骤一中得到的安装有Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材的芯棒1从芯杆4上卸下后掉头，将芯棒1的第一螺纹连接段1-1与芯杆4连接，采用芯杆卡盘夹持芯杆4并使芯棒1和芯杆4在轴向位置固定，然后采用送进小车推动Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材向前送进，同时使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材周期性同步同转，轧辊3在第二轧制管坯的外表面滚动，直至Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材从芯棒1上脱出，得到Zr-4锆合金燃料组件导向管，其结构如图3所示。
实施例4
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管由两个主体段5、一个加强段7和两个连接主体段5与加强段7的圆锥过渡段6组成，所述两个主体段5分别位于Zr-4锆合金燃料组件导向管的两端，所述一个加强段7位于两个主体段5之间，该加强段7与两个主体段5之间分别通过一个圆锥过渡段6连接，所述导向管的两个主体段5、一个加强段7和两个圆锥过渡段6的外径均为16mm，所述两个主体段5的内径均为14.8mm，所述一个加强段7的内径为12.0mm，所述两个圆锥过渡段6的内径均介于对应两个主体段5和加强段7的内径之间，均沿对应两个主体段5至加强段7的方向递减，圆锥过渡段6的圆锥顶角均为5°，圆锥过渡段6的长度均为27.4mm。
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将芯棒1的第二螺纹连接段1-5与芯杆4连接，将Zr-4锆合金管坯2安装在芯棒1上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆4，然后开启冷轧管机使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金管坯2周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊3进行轧制，在Zr-4锆合金管坯2上依次加工出一个主体段5和一个圆锥过渡段6，得到Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材；所述Zr-4锆合金管坯2的经多道次冷轧制备得到，该Zr-4锆合金管坯2的直径为18mm，内径为14mm，所述芯杆4的直径为12mm，所述芯棒1的芯棒主体段1-2的直径为14.8mm，芯棒加强段1-4的直径为12.0mm，芯棒圆锥过渡段和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材圆锥过渡段的尺寸相同，其锥顶角均为5°，长度均为27.4mm；所述轧制采用的车速为80次/分钟，所述向前送进量为1mm/次；
步骤二、将步骤一中得到的Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材从芯棒1上退出后掉头安装在芯棒1上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆4，然后开启冷轧管机使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊3进行轧制，在Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材上依次加工出另一个主体段5、另一个连接该主体段5与加强段7的圆锥过渡段6和加强段7，得到Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材，根据芯棒的圆锥过渡段1-3确定并标识Zr-4锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的位置；
步骤三、将步骤三中得到的安装有Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材的芯棒1从芯杆4上卸下后掉头，将芯棒1的第一螺纹连接段1-1与芯杆4连接，采用芯杆卡盘夹持芯杆4并使芯棒1和芯杆4在轴向位置固定，然后采用送进小车推动Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材向前送进，同时使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材周期性同步同转，轧辊3在Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材的外表面滚动，直至Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材从芯棒1上脱出，根据步骤二中确定并标识的Zr-4锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的位置进行切定尺，得到Zr-4锆合金燃料组件导向管，其结构如图4所示。
实施例5
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管由两个主体段5、一个加强段7和两个连接主体段5与加强段7的圆锥过渡段6组成，所述两个主体段5分别位于Zr-4锆合金燃料组件导向管的两端，所述一个加强段7位于两个主体段5之间，该加强段7与两个主体段5之间分别通过一个圆锥过渡段6连接，所述导向管的两个主体段5、一个加强段7和两个圆锥过渡段6的外径均为16mm，所述两个主体段5的内径均为14.8mm，所述一个加强段7的内径为12.0mm，所述两个圆锥过渡段6的内径均介于对应两个主体段5和加强段7的内径之间，均沿对应两个主体段5至加强段7的方向递减，圆锥过渡段6的圆锥顶角均为30°，圆锥过渡段6的长度均为4.5mm。
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将芯棒1的第二螺纹连接段1-5与芯杆4连接，将Zr-4锆合金管坯2安装在芯棒1上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆4，然后开启冷轧管机使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金管坯2周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊3进行轧制，在Zr-4锆合金管坯2上依次加工出一个主体段5和一个圆锥过渡段6，得到Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材；所述Zr-4锆合金管坯2的经多道次冷轧制备得到，该Zr-4锆合金管坯2的直径为18mm，内径为14mm，所述芯杆4的直径为12mm，所述芯棒1的芯棒主体段1-2的直径为14.8mm，芯棒加强段1-4的直径为12.0mm，芯棒圆锥过渡段和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材圆锥过渡段的尺寸相同，其锥顶角均为30°，长度均为4.5mm；所述轧制采用的车速为70次/分钟，所述向前送进量为1mm/次；
步骤二、将步骤一中得到的Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材从芯棒1上退出后掉头安装在芯棒1上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆4，然后开启冷轧管机使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊3进行轧制，在Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材上依次加工出另一个主体段5、另一个连接该主体段5与加强段7的圆锥过渡段6和加强段7，得到Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材，根据芯棒的圆锥过渡段1-3确定并标识Zr-4锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的位置；
步骤三、将步骤三中得到的安装有Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材的芯棒1从芯杆4上卸下后掉头，将芯棒1的第一螺纹连接段1-1与芯杆4连接，采用芯杆卡盘夹持芯杆4并使芯棒1和芯杆4在轴向位置固定，然后采用送进小车推动Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材向前送进，同时使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材周期性同步同转，轧辊3在Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材的外表面滚动，直至Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材从芯棒1上脱出，根据步骤二中确定并标识的Zr-4锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的位置进行切定尺，得到Zr-4锆合金燃料组件导向管，其结构如图4所示。
实施例6
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管由两个主体段5、一个加强段7和两个连接主体段5与加强段7的圆锥过渡段6组成，所述两个主体段5分别位于Zr-4锆合金燃料组件导向管的两端，所述一个加强段7位于两个主体段5之间，该加强段7与两个主体段5之间分别通过一个圆锥过渡段6连接，所述导向管的两个主体段5、一个加强段7和两个圆锥过渡段6的外径均为16mm，所述两个主体段5的内径均为14.8mm，所述一个加强段7的内径为12.0mm，所述两个圆锥过渡段6的内径均介于对应两个主体段5和加强段7的内径之间，均沿对应两个主体段5至加强段7的方向递减，圆锥过渡段6的圆锥顶角均为10°，圆锥过渡段6的长度均为13.7mm。
本实施例的Zr-4锆合金燃料组件导向管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将芯棒1的第二螺纹连接段1-5与芯杆4连接，将Zr-4锆合金管坯2安装在芯棒1上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆4，然后开启冷轧管机使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金管坯2周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊3进行轧制，在Zr-4锆合金管坯2上依次加工出一个主体段5和一个圆锥过渡段6，得到Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材；所述Zr-4锆合金管坯2的经多道次冷轧制备得到，该Zr-4锆合金管坯2的直径为18mm，内径为14mm，所述芯杆4的直径为12mm，所述芯棒1的芯棒主体段1-2的直径为14.8mm，芯棒加强段1-4的直径为12.0mm，芯棒圆锥过渡段和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材圆锥过渡段的尺寸相同，其锥顶角均为10°，长度均为13.7mm；所述轧制采用的车速为80次/分钟，所述向前送进量为0.8mm/次；
步骤二、将步骤一中得到的Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材从芯棒1上退出后掉头安装在芯棒1上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆4，然后开启冷轧管机使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊3进行轧制，在Zr-4锆合金燃料组件导向半成品管材上依次加工出另一个主体段5、另一个连接该主体段5与加强段7的圆锥过渡段6和加强段7，得到Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材，根据芯棒的圆锥过渡段1-3确定并标识Zr-4锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的位置；
步骤三、将步骤三中得到的安装有Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材的芯棒1从芯杆4上卸下后掉头，将芯棒1的第一螺纹连接段1-1与芯杆4连接，采用芯杆卡盘夹持芯杆4并使芯棒1和芯杆4在轴向位置固定，然后采用送进小车推动Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材向前送进，同时使芯棒1、芯杆4和Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材周期性同步同转，轧辊3在Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材的外表面滚动，直至Zr-4锆合金燃料组件导向成品管材从芯棒1上脱出，根据步骤二中确定并标识的Zr-4锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的位置进行切定尺，得到Zr-4锆合金燃料组件导向管，其结构如图4所示。
以上所述，仅是本发明的较佳配料范围实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种锆合金燃料组件导向管，其特征在于，该锆合金燃料组件导向管包括主体段、加强段和连接主体段与加强段的圆锥过渡段，所述锆合金燃料组件导向管的主体段、加强段和圆锥过渡段的外径相同，所述主体段的内径大于加强段的内径，所述圆锥过渡段的内径介于主体段的内径和加强段的内径之间，且沿主体段至加强段的方向递减，所述圆锥过渡段的圆锥顶角为5°~30°，圆锥过渡段的长度为3mm~28mm；
所述锆合金燃料组件导向管由两个主体段、一个加强段和两个连接主体段与加强段的圆锥过渡段组成，所述两个主体段分别位于锆合金燃料组件导向管的两端，所述一个加强段位于两个主体段之间，该加强段与两个主体段之间分别通过一个圆锥过渡段连接，所述两个主体段的内径相同。
2.一种制备如权利要求1中所述的锆合金燃料组件导向管的方法，其特征在于，该方法具体过程为：将锆合金管坯（2）安装在冷轧管机的芯棒（1）上，采用冷轧管机的送进小车夹持与芯棒（1）连接的芯杆（4），然后使芯棒（1）、芯杆（4）和锆合金管坯（2）周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊（3）进行轧制，在锆合金管坯（2）上加工出主体段、加强段和连接主体段与加强段的圆锥过渡段，得到锆合金燃料组件导向管；所述芯棒（1）包括一个芯棒主体段（1-2）、一个芯棒加强段（1-4）和一个连接芯棒主体段（1-2）与芯棒加强段（1-4）的芯棒圆锥过渡段（1-3），所述芯棒的两个端部分别为第一螺纹连接段（1-1）和第二螺纹连接段（1-5），所述芯棒主体段（1-2）的直径与锆合金燃料组件导向管的主体段的内径相同，芯棒加强段（1-4）的直径与锆合金燃料组件导向管的加强段的内径相同，芯棒圆锥过渡段（1-3）的尺寸与锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的尺寸相同。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将芯棒（1）的第二螺纹连接段（1-5）与芯杆（4）连接，将锆合金管坯（2）安装在芯棒（1）上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆（4），然后开启冷轧管机使芯棒（1）、芯杆（4）和锆合金管坯（2）周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊（3）进行轧制，在锆合金管坯（2）上依次加工出一个主体段和一个圆锥过渡段，得到锆合金燃料组件导向半成品管材；
步骤二、将步骤一中得到的锆合金燃料组件导向半成品管材从芯棒（1）上退出后掉头安装在芯棒（1）上，采用冷轧管机的送进小车夹持芯杆（4），然后开启冷轧管机使芯棒（1）、芯杆（4）和锆合金燃料组件导向半成品管材周期性同步同转的同时向前送进，经过轧辊（3）进行轧制，在锆合金燃料组件导向半成品管材上依次加工出另一个主体段、另一个第二圆锥过渡段和加强段，得到锆合金燃料组件导向成品管材；
步骤三、将步骤三中得到的安装有锆合金燃料组件导向成品管材的芯棒（1）从芯杆（4）上卸下后掉头，将芯棒（1）的第一螺纹连接段（1-1）与芯杆（4）连接，采用芯杆卡盘夹持芯杆（4）并使芯棒（1）和芯杆（4）在轴向位置固定，然后采用送进小车推动锆合金燃料组件导向成品管材向前送进，同时使芯棒（1）、芯杆（4）和锆合金燃料组件导向成品管材周期性同步同转，轧辊（3）在锆合金燃料组件导向成品管材的外表面滚动，直至锆合金燃料组件导向成品管材从芯棒（1）上脱出，得到锆合金燃料组件导向管。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轧制后采用芯棒圆锥过渡段（1-3）确定并标识锆合金燃料组件导向管的圆锥过渡段的位置，然后进行切定尺得到锆合金燃料组件导向管。
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