CN102676905B - 一种超纯奥氏体核级不锈钢的熔炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属冶炼领域，具体涉及一种超纯奥氏体核级不锈钢的熔炼方法，其特征在于：所述的熔炼方法具有如下步骤：选取优质原材料、净化处理、洗炉、锻造。本发明的优点是：生产的不锈钢满足了RCC-M、22CN18-10以及AISI 304L的要求，也满足了ГOCT 04X18H10标准要求和GB/T1220-2007 00Cr19Ni10标准要求，而且非金属夹杂物大大低于GB00Cr19Ni10和RCC-MZ2Cn18-10、AISI 304L、ГOCT 04X18H10标准，且气体H、O含量非常低。
Description
技术领域
本发明涉及金属冶炼领域，具体涉及一种超纯奥氏体核级不锈钢的熔炼方法。
背景技术
我国现发展核电，引进了法国法玛通CPR100、RCC-M技术，引进美国AP1000、AISI技术。我国自主研发的CNP1000百万千瓦核电，其核电机组大部分需要不锈钢材料，而常规不锈钢因非金属夹杂物较高，A+B+C+D≤6.5；S、P也较高，S≤0.035、P≤0.045；有害元素也较高，Co、B、Pb、Sn、As、Sb、Bi较高，使其不能用于核电。如核岛部份，核电站Ⅰ回路是有放射性元素，有核辐射，射线有可能渗透不锈钢中非金属夹杂物、有可能渗透钢中气体。核电站Ⅰ回路需要核Ⅰ级不锈钢，技术要求高、生产难度大、过去依赖进口。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种超纯奥氏体核级不锈钢的熔炼方法，该方法在通过化学成分的优化组合以及先进的工艺流程编排，保证其内部化学成分符合核电机组中不锈钢材料的参数要求，并且全部达到RCC-M Z2Cn18-10、AISI 304L、ГOST 04X18H10以及我国GB/T1220-2007 00Cr19Ni10的技术要求。
本发明的实现由以下技术方案完成：
一种超纯奥氏体核级不锈钢的熔炼方法，其特征在于：所述的熔炼方法具有如下步骤：
(a) 选用含碳量≤0.03的微碳铬铁、镍板、原生态废钢为材料，并进行净化处理；
(b) 洗炉，使炼钢炉膛和包子内残余钢水只有Cr、Ni，而无其它合金元素；
(c) 将步骤(a)中的原料放入炉中炼成具有如下质量百分比的钢锭：C≤0.025-0.03、Si 0.4-0.6、Mn 1.50-1.90、P≤0.030、S≤0.015、Cr 18.00-19.00、Ni 9.00-11.00、Co≤0.06、B≤0.0015，其余Fe。
将上述元素进行了优化组合，强化元素、塑性元素和韧性元素Mn、Cr、Ni取上限，有害元素S、P等取下限，尽量低。
所述步骤(a)中的净化处理具体过程如下：将步骤(a)中的原料进行酸洗，再用清水再次清洗，并烘干。
所述步骤(b)洗炉具体过程如下：在熔炼步骤(b)中的钢锭前，先炼一炉或二炉只含有Cr、Ni元素的钢，使炼钢炉膛和包子内残余钢水只有Cr、Ni，而无其它合金元素。
利用复合脱氧剂使步骤(c)中钢锭内的非金属夹 杂物凝聚浮起，化合物造渣，并且在熔炼时利用氧化期耙渣，还原期再次耙渣，清除钢水中的非金属夹杂物，净化钢水。
所述复合脱氧剂为Si-Mn-Al-Ca复合脱氧剂，所述复合脱氧剂组分如下：Mn 18-20%、Si 8-9%、Al 4.5-5%、Ca 4-5%，其余为Fe。
对所述步骤(c)中的钢锭进行锻件的成型加工，其具体步骤为：将所述步骤(c)中的钢锭模预先进行打磨修缮，使其表面不留有氧化层，打磨后烘烤至80-120℃用热模浇注，浇注后冒口保温，当其补缩充足后，使钢锭冷却至150℃出模。
所述冒口保温步骤采用发热剂来完成，所述发热剂具有以下组分：铝粉12-14%、硅铁粉16-18%、硅钙粉12-14%、氧化锰14-15%、氧化铁16-18%、碳粉8-9%。其余为铝钒土。
对步骤(c)中的钢锭进行AOD或VODC精炼炉进行真空脱气、使其【H】≤2PPm、【O】≤20PPm。
本发明的优点是：本发明生产的不锈钢生产的不锈钢满足了RCC-M、22CN18-10以及AISI 304L的要求，也满足了ГOCT 04X18H10标准要求和GB/T1220-2007 00Cr19Ni10标准要求，而且非金属夹杂物大大低于GB 00Cr19Ni10和RCC-M Z2Cn18-10、AISI 304L、ГOCT 04X18H10标准，且气体H、O含量非常低。
附图说明
图1为本发明的不锈钢成分与行业标准对比表；
图2为本发明的不锈钢力学性能与行业标准对比表；
图3为本发明的不锈钢中非金属夹杂物与行业标准对比表。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例：本实施例的加工生产过程如下：
1、挑选优质原材料，选用含碳量≤0.03的微碳铬铁；镍板选用0#镍板、原生态废钢优质顶级材料，其杂质少、有害元素低、尤其是Co、B含量很低。
2、原材料炉料及铁合金净化处理：将优质合金元素材料，微碳铬铁、VCr3、0#镍板+70%原生态废钢酸洗，再用清水再次清洗（去除残留酸液），并经烘干，减少水分以防止气体形成。这一步骤的目的在于能够从源头净化钢水。
3、净化钢炉炉膛和包子，即为洗炉步骤，也就是在炼本实施例的钢种前，先炼一炉到二炉304L钢，这种钢中只有Cr、Ni无其它合金元素。所以炉膛和包子内残余钢水也只有Cr、Ni，并无其它合金元素，也就进一步达到了净化钢水作用。
4、本实施例的合金元素优化组合，强化元素取上限，即C 0.025-0.030、Mn 1.50-1.90、Cr 18.00-19.00、Ni 9.00-11.00；有害元素取下限，尽量低，S≤0.015、P≤0.030、Co≤0.06、B≤0.0015、Pb≤0.001、Sn≤0.0025、As≤0.0025、Sb≤0.0025、Bi≤0.001(Pb+Sn+As+Sb+Bi≤0.05)，Ni、Cr当量高，提高其力学性能及防腐性能，有害元素少能够改善力学性能并提高使用寿命。
5、应用Si-Mn-Al-Ca复合脱氧剂，其中Mn 18-20%、Si 8-9%、Al 4.5-5%、Ca 4-4.5%其余为Fe。使非金属夹杂物凝聚浮起，化合物造渣，在EF炼钢时利用氧化期耙渣，还原期再次耙渣，清除钢水中的非金属夹杂物，净化钢水。
6、应用AOD或VODC精炼炉精炼脱碳，使其C含量达到0.02-0.025，即使得其碳含量在此范围取下限，也可提高抗腐蚀性能。
7、应用AOD或VODC精炼炉真空脱气、使其【H】≤2PPm、【O】≤20PPm
8、钢锭模事先进行打磨修缮不留氧化层，打磨后烘烤至80-120℃用热模浇注，浇注后用发热剂进行冒口保温，发热剂成分为铝粉12-14%、硅铁粉16-18%、硅钙粉12-14%、氧化锰14-15%、氧化铁16-18%、碳粉8-9%，其余为铝钒土。缓慢冷却内部均质，使钢锭补缩充足，提高钢锭利用率，冷却至150℃出模。
9、钢锭表面全部打磨出白，去除缺陷。
10、将钢锭进行锻造的成型加工，本实施例熔炼的超纯奥氏体核级不锈钢所锻造成锻件或锻造开坯轧制等变形工艺性颇佳。
如图1所示，本实施例生产的超纯奥氏体核级不锈钢还考核有害元素：S、P很低，S≤0.009、P≤0.020、Co≤0.06、B≤0.0015、Pb≤0.001、Sn≤0.0025、As≤0.0025、Sb≤0.0025、Bi≤0.001(Pb+Sn+As+Sb+Bi≤0.05)达到0.026。
如图2、3所示，本实施例生产的超纯奥氏体核级不锈钢的实测力学性能、非金属夹杂物含量都优于RCC-M Z2Cn18-10、AISI 304L、ГOCT 04 X18H10和GB/T1220-2007 00Cr19Ni10的标准。
针对气体含量来说，虽然GB、RCC-M 、AISI、ГOCT都不考核H、O气体含量，但本实施例能达到内控指标【H】≤2PPm、【O】≤20PPm，并且实际测得【H】≤1.6PPm、【O】≤16PPm。
Claims (4)
1.一种超纯奥氏体核级不锈钢的熔炼方法，其特征在于：所述的熔炼方法具有如下步骤：
（a）选用微碳铬铁、镍板、原生态废钢为材料，并进行净化处理；
（b）洗炉，使炼钢炉膛和包子内残余钢水只有Cr、Ni，而无其它合金元素，所述步骤(b)洗炉具体过程如下：在熔炼钢锭前，先炼一炉或二炉只含有Cr、Ni元素的钢，使炼钢炉膛和包子内残余钢水只有Cr、Ni，而无其它合金元素；
（c）将步骤(a)中的原料放入炉中炼成具有如下质量百分比的钢锭：C≤0.025-0.03、Si 0.4-0.6、Mn 1.50-1.90、P≤0.030、S≤0.015、Cr 18.00-19.00、Ni 9.00-11.00、Co≤0.06、B≤0.0015，其余Fe，利用复合脱氧剂使钢锭内的非金属夹杂物凝聚浮起，化合物造渣，并且在熔炼时利用氧化期耙渣，还原期再次耙渣，清除钢水中的非金属夹杂物，净化钢水，所述复合脱氧剂为Si-Mn-Al-Ca复合脱氧剂，所述复合脱氧剂组分如下：Mn 18-20%、Si 8-9%、Al 4.5-5%、Ca 4-5%，其余为Fe，对钢锭进行AOD或VODC精炼炉进行真空脱气、使其【H】≤2PPm、【O】≤20PPm。
2.根据权利要求1所述的一种超纯奥氏体核级不锈钢的熔炼方法，其特征在于：所述步骤(a)中的净化处理具体过程如下：将步骤(a)中的原料进行酸洗，再用清水再次清洗，并烘干。
3.根据权利要求1所述的一种超纯奥氏体核级不锈钢的熔炼方法，其特征在于：对所述步骤(c)中的钢锭进行锻件的成型加工，其具体步骤为：将所述步骤(c)中的钢锭模预先进行打磨修缮，使其表面不留有氧化层，打磨后烘烤至80-120℃用热模浇注，浇注后冒口保温，当其补缩充足后，使钢锭冷却至150℃出模。
4.根据权利要求3所述的一种超纯奥氏体核级不锈钢的熔炼方法，其特征在于：所述冒口保温步骤采用发热剂来完成，所述发热剂具有以下组分：铝粉12-14%、硅铁粉16-18%、硅钙粉12-14%、氧化锰14-15%、氧化铁16-18%、碳粉8-9%，其余为铝钒土。
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Inventor after: Hua Qing Fu Inventor after: Li Yunfeng Inventor after: Li Zhijian Inventor after: Wan Zhongdu Inventor after: Wang Shuai Inventor before: Chen Jusheng Inventor before: Chen Zuben |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160818 Address after: Jinshan District Fengjing town 201501 Shanghai Xinghao Road No. 89 2-3 building Patentee after: SHANGHAI ERAUM ALLOY MATERIALS CO.,LTD. Address before: 200072 Shanghai, Zhabei District, Shanghai Road, room 502-508, No. 1059 Patentee before: SHANGHAI JIANING NEW TECHNOLOGY INSTITUTE |
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Denomination of invention: A melting method of ultra pure austenitic nuclear grade stainless steel Effective date of registration: 20220719 Granted publication date: 20130918 Pledgee: Shanghai Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Jinshan sub branch Pledgor: SHANGHAI ERAUM ALLOY MATERIALS CO.,LTD. Registration number: Y2022310000132 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231225 Granted publication date: 20130918 Pledgee: Shanghai Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Jinshan sub branch Pledgor: SHANGHAI ERAUM ALLOY MATERIALS CO.,LTD. Registration number: Y2022310000132 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |