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近日，在國防科工局和中核集團公司的領導與支持下，由中國核電工程有限公司牽頭承擔的“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完成鐵水生產組織。

目前全球范圍內，具備全套廠房、設備和生產能力的生產企業(yè)僅有少數(shù)幾家。該類型鑄件因其生產制造難度極大，被譽為鑄造業(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責鑄件生產，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)化生產工藝，于2020年完成兩臺鑄件澆鑄，經檢測性能均滿足設計指標要求。本次發(fā)貨鑄件是按照中國核電工程有限公司設計圖紙完成的第3臺百噸級鑄件，經初步檢測滿足設計指標要求，即將應用于乏燃料運輸容器的樣機制造。

圖為龍鳳山牌系列產品

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

一、嚴格控制化學成分

二、采用先進可靠的球化處理和孕育處理技術

三、盡快澆注

四、優(yōu)化工藝設計，合理濾渣

五、嚴格檢驗球化和鑄件質量

百噸級核乏燃料儲運容器其壁厚大于500mm，凝固時間長達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量及高純凈度。其中試結果為：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)機械性能和動力學性能遠高于國際標準規(guī)定，主要技術指標優(yōu)于國外水平，整體技術水平達到國際領先水平。

該項目研發(fā)成果球墨鑄鐵乏燃料運輸容器將進一步擴展中核集團“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，對進一步促進我國乏燃料公鐵海聯(lián)運體系的建設具有重要意義。

圖為超高純生鐵生產車間

該科研項目研究內容之一是形成一套具有我國自主知識產權的適用于批量生產大型球墨鑄鐵乏燃料容器鑄件的制造技術。本次鑄件的成功澆鑄與發(fā)貨，為乏燃料運輸容器樣機制造和后續(xù)試驗提供了有利保障，為后續(xù)鑄件批量化生產奠定了基礎，標志著項目研制工作已經由關鍵原材料探索進入樣機制造的新階段。由之前的對原材料“質”的要求逐步轉變?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)展機遇。