CN103320718B - 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
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/％)：
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/％)：
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
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 (1)
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：
(1)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0≤30ppm、H≤1.5ppm，净化钢水、降低非金属夹杂物；
(2)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)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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Address after: 314101 No. 153, FenHu South Road, Taozhuang Town, Jiashan County, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee after: Zhejiang Dalong New Materials Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 314101 No. 153, FenHu South Road, Taozhuang Town, Jiashan County, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee before: ZHEJIANG DALONG ALLOY STEEL Co.,Ltd. Country or region before: China |