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Diseño de herramental para la laminación en frío de tubos de Zry
Design of tools for cold rolling of Zry tubes
Las centrales nucleares usan dióxido de uranio como combustible para la producción de energía. Los tubos (vainas) destinados a contener el combustible, son de pared delgada, sin costura, obtenidos a partir de lingotes fundidos por arco, al vacío, dos veces, por un proceso que incluye forja en caliente y extrusión y una serie de pasos de laminación en frío con recocidos intermedios. La laminación en frío se hace usando varios tipos de laminador peregrino y es determinante de la calidad geométrica y superficial de los tubos. Estas vainas que contienen al uranio requieren un material, para sus partes estructurales, capaz de soportar las condiciones de operación y a la vez ser altamente transparente a los neutrones. El usado en las centrales nucleares locales es una aleación base zirconio con adiciones de estaño, hierro y cromo llamada Zry-4. En el presente trabajo, se analizan varios aspectos del proceso, así como los resultados de un plan de pruebas llevadas a cabo en una planta industrial, con el propósito de determinar las condiciones de laminación y el herramental apropiado requerido para aumentar la productividad, por cambios en el avance de laminación, usando el diseño original como punto de partida. Como conclusión, se presenta una secuencia de diseño de rodillos, mandriles y zapatas. También se sugieren futuras actividades de desarrollo
Nuclear power stations use uranium dioxide as a fuel for energy production. The uranium containing fuel elements require a material, for its estructural parts, capable of both withstanding the highly demanding operating conditions as well as showing a high transparency to neutrons. The material used in the local power stations is a zirconium based alloy with tin, iron and chromiun called Zry 4. The Zry 4 fuel cladding consist of thin walled seamless tubing obtained from doube vacuum arc melted ingots, by a process that includes hot forging and extrusion and a cold rolling sequence with intermediate annealing treatments. Cold rolling is performed using several variations of pilger rolling which is determinant of the geometrical and metallurgical quality of the tube. Several aspects of the process are analyzed in the present work, as well as the results of a number of trials performed at an industrial plant, with the aim of establishing the rolling conditions and the appropiate tooling required to increase productivity by changes in rolling feed, using the original design as a starting point. A sequence for the design of tooling is presented as a conclusion, including the design of rolls, mandrels and straps. Future development activities are also suggested
Tesis para optar al título de Magister en ciencia y tecnología de materiales.