CN103320718A - 316ln核电用奥氏体不锈钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种316LN核电用奥氏体不锈钢的生产方法,其化学成分按重量百分比:C≤0.020;Mn≤2.00;Si≤0.75;P≤0.025;S≤0.005;Cr16.00~18.00;Ni11.00~14.00;Mo2.00~3.00;Cu≤0.10;Co≤0.050;N0.10~0.16,余量为Fe,其生产工艺包括冶炼浇注成钢锭、锻造钢锭成锻件和对锻件进行性能热处理,其特征在于冶炼浇注成钢锭的方法:EAF炉粗炼、VODC真空脱气精炼炉精炼。该材料的力学性能满足核1级锻件验收技术要求,为国家核电材料国产化、满足国家核电工业高速发展的需要作出了重大贡献。

Description

316LN核电用奥氏体不锈钢的生产方法
技术领域:
本发明系冶金技术领域,具体的说是涉及316LN核电用奥氏体不锈钢及其冶炼、热成型、热处理的工艺。
背景技术:
随着我国经济的不断发展,节约能源和调整能源结构已成为新世纪中国能源发展的战略重点,积极推进核电发展已成为中国未来电力发展的一项重大措施。316LN核电用奥氏体不锈钢是核电用钢材,这种钢属于超低碳、高氮含量品种,在操作过程中碳和氮的平衡控制十分困难。由于核电用钢技术含量极高,世界上只有极少数企业能够进行产业化生产,目前我国核电设备制造厂都面临核电材料采购受制于国外的困境,并已成为制约我国核电产业发展的一大阻碍,核电材料国产化是一项迫在眉睫的重大任务。
发明内容:
通过对316LN核电用奥氏体不锈钢材料的化学成分的优化,冶炼、热加工、热处理的改进,研制出316LN核电用奥氏体不锈钢材料,其化学成分(Wt/%):
Figure BSA00000910667200011
316LN核电用奥氏体不锈钢的生产工艺,包括冶炼浇注成钢锭、锻造钢锭成锻件和对锻件进行性能热处理。其中:
1、冶炼工艺:
EAF(电弧炉)冶炼:
氧化期:P脱至≤0.008%、脱C量≥0.40%;
还原期:P≤0.013%,S≤0.008%,C0.6~1.2%,其它成分达到上表中化学成分规定的要求;
VODC真空精炼:
VOD阶段:真空度80~120mbar,吹氧流量550M3/h,吹氩流量5M3/h,将C脱至≤0.01%;
VCD阶段:真空度≤2mbar,抽真空时间10~15分钟,吹氩流量5M3/h将C脱至≤0.008%;
VOH阶段:按钢水重量加入1%铝提高250℃计算,升温至1650~1670℃,吹氧速度500~600M3/h,真空度350~450mbr,Ar流量5M3/h;
VD阶段:真空度≤1.5mbar,抽真空时间12~15分钟,吹氩流量5M3/h使O≤30ppm、H≤1.5ppm,净化钢水、降低非金属夹杂物。
2、锻造工艺:
锻造温度范围1160~850℃;
总锻造比≥4;
每火次变形量≥30%;
锻后及时退火:退火工艺730℃~750℃×2.5分钟/毫米空冷。
3、性能热处理:
淬火温度1040~1150℃,保温时间按锻件截面厚度1.2~1.5分钟/毫米计算,油冷至≤70℃时,出油空冷;
回火温度:650~680℃,保温时间按锻件截面厚度2.5~2.8分钟/毫米。
具体实施方式
(一)化学成分优化
316LN核电用奥氏体不锈钢材料的化学成分(Wt/%):
Figure BSA00000910667200021
316LN核电用奥氏体不锈钢的生产工艺,包括冶炼浇注成钢锭、锻造钢锭成锻件和对锻件进行性能热处理。
(二)冶炼
1、原材料选用原生态新料或S、P均不大于0.30%的军工、核电、医疗用纯净优质废钢、合金材料选用国家标准规定的最高级别合金材料。
2、EAF电弧炉炼钢:
氧化初期:熔池温度1560℃,氧气压力0.3mpa,脱P至≤0.008%,并伴加0.5%矿石助脱P;
氧化期:熔池温度1600℃,氧气压力1.00~1.5mpa,脱C量≥0.40%;
还原期:当C0.60~1.10%,熔池温度大于1650℃时,停止吹氧,调整Cr、Ni、Mo、W、V、Nb等合金成分,并加入4~6Kg/t砖钙还原。当炉渣呈褐色时,扒出渣量的50%后充分还原10分钟后搅拌,取样分析C0.60~1.10%,P≤0.013%,S≤0.008%,其余成分控制在规定要求。当熔池温度大于1700℃时转入中间包,并在中间包内扒除全部炉渣,残余渣量≤1.5Kg/t。
3、VODC真空脱气精炼炉精炼:
炉外精炼是该钢铁生产流程中重要的工艺环节,通过VODC真空脱气精炼炉中精炼能显著提高钢水质量和生产效率,并在流程中起缓冲调节作用,其中:
VOD阶段:真空度80~120mbar,吹氧流量550M3/h,吹氩流量5M3/h,将C脱至≤0.01%;
VCD阶段:真空度≤2mbar,抽真空时间10~15分钟,吹氩流量5M3/h将C脱至≤0.008%;
VOH阶段:加铝升温按钢水重量的1%可提高250℃计算,升温至1650~1670℃,吹氧速度500~600M3/h,真空度350~450mbr,Ar流量5M3/h;
VD阶段:真空度≤1.5mbar,抽真空时间12~15分钟,吹氩流量5M3/h使0≤30ppm、H≤1.5ppm,净化钢水、降低非金属夹杂物。
4、出钢:当钢水温度1650℃转入钢包,并在钢包内加入1.5~2.5Kg/t砖钙脱氧剂终脱氧.
5、浇注:浇注前钢包镇静时间大于4分钟,浇注时氩气保护,浇注温度1580℃,浇注速度6~7mm/S。
6、钢锭精整:钢锭表面进行清理、精整。
(三)、锻造:
头部(冒口)切除量17%,尾部(水口)切除量8%。
锻造温度范围1160~850℃。
总锻造比≥4,每火次变形量≥30%。
锻后及时退火,退火工艺730~750℃×2.5分钟/毫米空冷(锻件单位厚度的退火时间)。
(四)、性能热处理:
淬火温度:1040~1150℃,保温时间1.2~1.5分钟/毫米(锻件单位厚度的保温时间),油冷至≤70℃时,出油空冷。
回火温度:650~680℃,保温时间2.5~2.8分钟/毫米空冷(锻件单位厚度的保温时间)。
测试结果
1、化学成分比较(Wt/%)
2、力学性能比较
Figure BSA00000910667200042
从测试结果看出,316LN核电用奥氏体不锈钢材料的力学性能满足核1级锻件验收技术要求,该研制开发的新材料316LN核电用奥氏体不锈钢,为国家核电材料国产化、满足国家核电工业高速发展的需要作出了重大贡献。

Claims (3)

1.316LN核电用奥氏体不锈钢的生产方法,316LN核电用奥氏体不锈钢的化学成分按重量百分比:C≤0.020;Mn≤2.00;Si≤0.75;P≤0.025;S≤0.005;Cr16.00~18.00;Ni11.00~14.00;Mo2.00~3.00;Cu≤0.10;Co≤0.050;N0.10~0.16,余量为Fe,其生产工艺包括冶炼浇注成钢锭、锻造钢锭成锻件和对锻件进行性能热处理,其特征在于冶炼浇注成钢锭的方法:
EAF炉粗炼:
氧化期:P脱至≤0.008%、脱C量≥0.40%;
还原期:P≤0.013%,S≤0.008%,C0.6~1.2%,其它成分达到规定要求;
VODC真空脱气精炼炉精炼:
VOD阶段:真空度80~120mbar,吹氧流量550M3/h,吹氩流量5M3/h,将C脱至≤0.01%;
VCD阶段:真空度≤2mbar,抽真空时间10~15分钟,吹氩流量5M3/h将C脱至≤0.008%;
VD阶段:真空度≤1.5mbar,抽真空时间12~15分钟,吹氩流量5M3/h使O≤30ppm、H≤1.5ppm,净化钢水、降低非金属夹杂物。
2.根据权利1要求所述316LN核电用奥氏体不锈钢的生产方法,其特征在于锻造钢锭成锻件的方法:钢锭锻造的温度范围为1160~850℃,总锻造比≥4。
3.根据权利1要求所述316LN核电用奥氏体不锈钢的生产方法,其特征在于对锻件进行性能热处理的方法:淬火温度1040~1150℃,保温时间按锻件截面厚度1.2~1.5分钟/毫米计算,油冷至≤70℃时,出油空冷;回火温度:650~680℃,保温时间按锻件截面厚度2.5~2.8分钟/毫米。
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