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近日，在國防科工局和中核集團(tuán)公司的領(lǐng)導(dǎo)與支持下，由中國核電工程有限公司牽頭承擔(dān)的“球墨鑄鐵乏燃料運輸容器研制”科研項目完成第3臺百噸級球墨鑄鐵容器鑄件鑄造，該類型鑄件為超厚壁筒型鑄件，單件重量在100噸以上，鑄件生產(chǎn)存在以下難點：

一、需要縮短核心區(qū)域的冷卻時間，避免鑄件性能劣化；

二、需要保證鑄件組織和性能均勻性；

三、需要在極短的時間內(nèi)完成鐵水生產(chǎn)組織。

目前全球范圍內(nèi)，具備全套廠房、設(shè)備和生產(chǎn)能力的生產(chǎn)企業(yè)僅有少數(shù)幾家。該類型鑄件因其生產(chǎn)制造難度極大，被譽(yù)為鑄造業(yè) “皇冠上的明珠”。

寧波日月重工股份有限公司作為科研項目參研單位負(fù)責(zé)鑄件生產(chǎn)，克服了新冠疫情影響，100%采用龍鳳山牌超高純生鐵，獲得各種干擾元素和微量元素含量非常低的高純凈度原鐵液，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，于2020年完成兩臺鑄件澆鑄，經(jīng)檢測性能均滿足設(shè)計指標(biāo)要求。本次發(fā)貨鑄件是按照中國核電工程有限公司設(shè)計圖紙完成的第3臺百噸級鑄件，經(jīng)初步檢測滿足設(shè)計指標(biāo)要求，即將應(yīng)用于乏燃料運輸容器的樣機(jī)制造。

圖為龍鳳山牌系列產(chǎn)品

龍鳳山牌超高純生鐵Ti≤0.005％，Mn≤0.020％，P≤0.008％，S≤0.010％，影響球墨鑄鐵件質(zhì)量的11種微量元素含量總和≤0.020％。為保障獲取優(yōu)質(zhì)原鐵液從以下五點做到嚴(yán)格控制：

一、嚴(yán)格控制化學(xué)成分

二、采用先進(jìn)可靠的球化處理和孕育處理技術(shù)

三、盡快澆注

四、優(yōu)化工藝設(shè)計，合理濾渣

五、嚴(yán)格檢驗球化和鑄件質(zhì)量

百噸級核乏燃料儲運容器其壁厚大于500mm，凝固時間長達(dá)5～6小時。采用100％超高純生鐵，未添加廢鋼及增碳劑，保證了鐵水的冶金質(zhì)量及高純凈度。其中試結(jié)果為：未出現(xiàn)碎塊狀石墨及晶界偏析夾雜，沒有發(fā)現(xiàn)任何鑄造缺陷，完全滿足百噸級核乏燃料儲運容器球墨鑄鐵件的性能要求。專家組初步結(jié)論為：用超高純生鐵制成的超大斷面球墨鑄鐵件組織致密，物理性能和動態(tài)性能指標(biāo)創(chuàng)歷史新高。擁有非常好的石墨、基體組織和卓越性能，常規(guī)機(jī)械性能和動力學(xué)性能遠(yuǎn)高于國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，主要技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國外水平，整體技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

該項目研發(fā)成果球墨鑄鐵乏燃料運輸容器將進(jìn)一步擴(kuò)展中核集團(tuán)“龍舟”放射性物品容器系列，同時為乏燃料干法中間貯存提供解決方案，對進(jìn)一步促進(jìn)我國乏燃料公鐵海聯(lián)運體系的建設(shè)具有重要意義。

圖為超高純生鐵生產(chǎn)車間

該科研項目研究內(nèi)容之一是形成一套具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的適用于批量生產(chǎn)大型球墨鑄鐵乏燃料容器鑄件的制造技術(shù)。本次鑄件的成功澆鑄與發(fā)貨，為乏燃料運輸容器樣機(jī)制造和后續(xù)試驗提供了有利保障，為后續(xù)鑄件批量化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，標(biāo)志著項目研制工作已經(jīng)由關(guān)鍵原材料探索進(jìn)入樣機(jī)制造的新階段。由之前的對原材料“質(zhì)”的要求逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷﹁T件“量”的需求，勢必會拉動高端用戶對于超高純生鐵等鐵基新材料的新需求，創(chuàng)造出更大的市場空間與發(fā)展機(jī)遇。