CN107470528B - 一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位细化的锻造方法 - Google Patents

一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位细化的锻造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107470528B
CN107470528B CN201710662032.1A CN201710662032A CN107470528B CN 107470528 B CN107470528 B CN 107470528B CN 201710662032 A CN201710662032 A CN 201710662032A CN 107470528 B CN107470528 B CN 107470528B
Authority
CN
China
Prior art keywords
forging
temperature
sa508gr
nuclear power
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710662032.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107470528A (zh
Inventor
刘正东
何西扣
杨志强
包汉生
杨钢
乔士宾
谢常胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Iron and Steel Research Institute
Original Assignee
Central Iron and Steel Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Iron and Steel Research Institute filed Critical Central Iron and Steel Research Institute
Priority to CN201710662032.1A priority Critical patent/CN107470528B/zh
Publication of CN107470528A publication Critical patent/CN107470528A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107470528B publication Critical patent/CN107470528B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/06—Heating or cooling methods or arrangements specially adapted for performing forging or pressing operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/08—Upsetting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明属于核电大锻件的锻造成型工艺，特别是涉及一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位晶粒细化的锻造方法。该锻造方法包括：锻前装炉第一次加热温度为1200℃±10℃，保温后出炉锻造；锻造过程包括反复多次镦粗拔长；锻造压下速率大于等于0.001s‑1；锻件中心部位锻造温度为1050℃～1210℃；在同一火次，第一道次压下量为8％～15％，从第一道次至最后一道次锻造压下量逐步增加，同一火次变形量大于等于25％；最后一火次加热温度为1090℃±10℃，保温一定时间后出炉锻造；锻造最后一火次使锻件中心部位的温度降低为1000℃～1080℃；锻造压下速率大于等于0.005s‑1。该方法能够提高大锻件中心部位晶粒度。

Description

一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位细化的锻造方法
技术领域
本发明属于核电大锻件的锻造成型方法，具体涉及一种核电用SA508Gr.4N钢锻件中心部位晶粒细化的锻造方法。
背景技术
随着化石能源的消耗和日益严峻的环境问题，各国均在寻找新型能源以缓解能源和环境压力。近年，中国在加快能源结构调整，提高新型能源在能源中的比重，尤其是将核能作为新型能源的战略发展方向之一。目前，我国在运及在建核电机组数量已达51台，位居世界第三。预计到2030年，中国预计将有110座以上的核电站投入运行。
目前，核电技术已经发展到二代、三代和三代+。随着核电技术的发展使反应堆内环境愈加严苛，例如第四代堆型中的超临界水冷堆压力容器内设计压力27.5MPa、主腔室设计温度350℃、出口腔室设计温度550℃、设计寿命60年，从而对材料的要求愈加苛刻。当前620MPa级的SA508-3钢是各国核反应堆压力容器用钢的通用选择。但其淬透性、强度、韧性并不能满足新一代核电站的要求，如超临界水冷堆压力容器若用SA508-3制造则壁厚将达440mm，法兰处壁厚更是厚达700mm，这远远超出了SA508-3钢的制造极限。因此需要开发725MPa级的新一代核电用钢SA508Gr.4N。
SA508Gr.4N钢是ASME锅炉及压力容器规范中核电机组关键材料的4N级，其用于制造反应堆压力容器、蒸汽发生器和稳压器等。反应堆压力容器等大锻件制造难度极大，常常面临着锻件厚截面组织和性能不均匀的问题，大锻件中心部位往往是性能最差的部位。使大锻件中心部位获得细小均匀的晶粒是保证大锻件组织和性能重要因素。中国发明专利申请CN102091751A，公开了一种‘316LN钢大锻件锻造晶粒控制方法’，指出总变形量为60％，各火次变形量为20％～30％，能够使锻件晶粒达到3～4级。但其未对火次间不同道次的变形量进行控制，缺乏锻造细节控制，道次变形量的控制对锻件组织性能的均匀性有严重影响，道次变形量过小时，不能发生动态再结晶，在道次间隔中将发生静态再结晶及亚动态再结晶，这均会是晶粒不一致。道次变形量过大时虽然能充分发生动态再结晶，但亦会使材料产生二次加工硬化，在发生二次动态再结晶，同一道次内发生两次再结晶将使晶粒更加不均匀。并且316LN钢与本发明所述钢种差异巨大，其锻造方法并不适用本发明所述钢种。中国发明专利申请CN102380565A公开了‘一种大锻件的锻造方法’，认为大锻件在锻造中应使锻件表面温度降低到700℃～800℃，总变形量控制在6％～20％进行锻造。但是过低的温度会造成变形抗力增大，会对锻压机要求苛刻且低温时会造成锻件表面裂纹。总变形量过小又不能是锻件充分再结晶，会使晶粒粗大，因此该锻造方法也无法适用于SA508Gr.4N。现有技术中针对于SA508Gr.4N钢的锻造方法、相关的锻造工艺参数还未见报道。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位晶粒细化的锻造方法，能够使锻件中心部位的晶粒细化从而保证厚截面性能的均匀性，提高核电大锻件的性能，能够满足新一代核电大锻件的国产化生产。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位晶粒细化的锻造方法，该方法包括：
锻前装炉第一次加热温度为1200℃±10℃，保温后出炉锻造；
锻造过程包括多次交替镦粗和拔长；锻造压下速率大于等于0.001s-1；
锻件中心部位锻造温度为1050℃～1210℃；在同一火次，第一道次压下量为8％～15％，从第一道次至最后一道次锻造压下量逐步增加，同一火次变形量大于等于25％；
最后一火次加热温度为1090℃±10℃，保温后出炉锻造；
锻造最后一火次使锻件中心部位的温度降低为1000℃～1080℃；锻造压下速率大于等于0.005s-1。
本发明提供一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位晶粒细化的锻造方法，该方法包括：
锻前装炉第一次加热温度为1200℃±10℃，保温后出炉锻造；
锻造过程包括多次交替镦粗和拔长；锻造压下速率大于等于0.001s-1；
锻件中心部位锻造温度为1070℃～1210℃，在同一火次，第一道次压下量应为5％～15％，从第一道次至最后一道次锻造压下量逐步增加，同一火次变形量大于等于25％；
最后一火次加热温度为1090℃±10℃，保温后出炉锻造；
锻造最后一火次使锻件中心部位的温度降低为1000℃～1080℃；锻造压下速率大于等于0.005s-1。
锻造过程中，当表面温度低于800℃时，停止锻造返炉加热至1200℃±10℃，保温一定时间后出炉锻造。
锻件的终锻温度不低于800℃。
锻件的边长或直径为2000～3200mm，厚度为400～600mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明为SA508Gr.4N钢的运用提供了其大锻件中心部位晶粒细化的锻造工艺，解决了大型锻件中心部位晶粒易粗大的技术问题，能够使大锻件中心部位晶粒细化1～2级使晶粒度大于3.5级，为该材料的国产化应用开辟了途径。
附图说明
图1为单道次真应力—真应变曲线；
图2为多道次真应力—应变曲线；
图3为SA508Gr.4N钢锻造压下速率0.001s-1锻造后晶粒细化图；
图4为SA508Gr.4N钢变形量20％锻造后晶粒细化图；
图5为SA508Gr.4N钢锻造前的晶粒形貌；
图6为SA508Gr.4N钢采用本发明锻造工艺锻造后的晶粒形貌。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位晶粒细化的锻造工艺，包括：锻前装炉第一次加热温度为1200℃±10℃，保温一定时间后出炉锻造；
优选地，锻造过程中，当表面温度低于800℃时，停止锻造返炉加热至1200℃±10℃，保温一定时间后出炉锻造；
锻造过程包括多次交替镦粗和拔长，锻造压下速率大于等于0.001s-1，如图3所示。
锻件中心部位锻造温度为1050℃～1210℃，在同一火次，第一道次压下量为8％～15％，从第一道次至最后一道次锻造压下量逐步增加，同一火次变形量大于等于25％；或者，
锻件中心部位锻造温度为1070℃～1210℃，在同一火次，第一道次压下量应为5％～15％，从第一道次至最后一道次锻造压下量逐步增加，同一火次变形量大于等于25％。如图1所示，SA508Gr.4N钢在变形时，当应变超过某一值时，将发生二次硬化，这将引起变形抗力增加且影响晶粒均匀性。如图2所示，多道次变形时后一道次变形量应大于前一道次，从而发生动态再结晶使晶粒细化。大锻件心部晶粒之所以能够细化，是由于每一道次均能保障锻件心部发生动态再结晶。材料发生动态再结晶时将形成许多细小晶粒，从而使晶粒细化。两个温度区间区别在于低温区1050℃和1070℃，和最小压下量8％和5％。主要目的是通过详细参数限定，将图3左下角未细化区去排除。以保证锻件中心部位全部细化。
最后一火次加热温度为1090℃±10℃，保温一定时间后出炉锻造；
锻造最后一火次使锻件中心部位的温度降低为1000℃～1080℃。锻造压下速率大于等于0.005s-1。锻件的终锻温度不低于800℃。
锻件在炉子中的保温时间根据经验公式确定，一般锻件厚度在每100mm-200mm保温1小时。
实施例1
本发明以核电用SA508Gr.4N钢直径2000mm、厚度为400mm的饼状大锻件为例对本发明做进一步详细说明。
第一步，钢锭装炉在1190℃保温3小时，而后出炉锻造。
第二步，将钢锭压钳口，切去水口废料，在万吨水压机上拔长，锻造压下速率0.003s-1，第一道次压下量为5％、第二道次压下量为8％、第三道次压下量为12％。
拔长后镦粗，锻造压下速率0.001s-1，第一道次压下量为5％、第二道次压下量为8％、第三道次压下量为12％、第四道次压下量为17％。温度不低于800℃。而后返炉加热，加热温度1190℃。
第三步，拔长，锻造压下速率0.005s-1，第一道次压下量为6％、第二道次压下量为9％、第三道次压下量为13％。然后切去钳口镦粗，第一道次压下量为8％、第二道次压下量为12％、第三道次压下量为17％。温度不低于800℃。而后返炉加热为最后一火次锻造留下足够变形量，加热保温温度为1090℃。
第四步，镦粗，锻造压下速率0.008s-1，根据余下变形量实行阶梯分配变形量，第一道次压下量为10％、第二道次压下量为13％、第三道次压下量为18％。温度不低于800℃。
SA508Gr.4N钢锻造前的晶粒形貌如图5所示。经过上述锻造工艺得到的锻件，能够消除锻件内部的缺陷，晶粒度达到4级及4级以上，如图6所示。
实施例2
本发明以核电用SA508Gr.4N钢直径3200mm、厚度为600mm的饼状大锻件为例对本发明做进一步详细说明。
第一步，钢锭装炉在1210℃保温5小时，而后出炉锻造。
第二步，将钢锭压钳口，切去水口废料，在万吨水压机上拔长，锻造压下速率0.002s-1，第一道次压下量6％、第二道次压下量9％、第三道次压下量14％。拔长后镦粗，锻造压下速率0.001s-1，第一道次压下量5％、第二道次压下量8％、第三道次压下量12％、第四道次压下量17％、第五道次压下量22％。温度不低于800℃。而后返炉加热，加热温度1210℃。
第三步，拔长，锻造压下速率0.004s-1，第一道次压下量6％、第二道次压下量9％、第三道次压下量14％。然后切去钳口镦粗，第一道次压下量为一道次压下量10％、第二道次压下量13％、第三道次压下量17％。温度不低于800℃。而后返炉加热为最后一火次锻造留下足够变形量，加热保温温度为1080℃。
第四步，镦粗，锻造压下速率0.006s-1，根据余下变形量实行阶梯分配变形量，第一道次压下量12％、第二道次压下量15％、第三道次压下量20％。温度不低于800℃。
经过上述锻造工艺得到的锻件，能够消除锻件内部的缺陷，晶粒度达到3.5级及3.5级以上。

Claims (5)

1.一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位晶粒细化的锻造方法，其特征在于：该方法包括：
锻前装炉第一次加热温度为1200℃±10℃，保温后出炉锻造；
锻造过程包括多次交替镦粗和拔长；锻造压下速率大于等于0.001s-1；
锻件中心部位锻造温度为1050℃～1210℃；在同一火次，第一道次压下量为8％～15％，从第一道次至最后一道次锻造压下量逐步增加，同一火次变形量大于等于25％；
最后一火次加热温度为1090℃±10℃，保温后出炉锻造；
锻造最后一火次使锻件中心部位的温度降低为1000℃～1080℃；锻造压下速率大于等于0.005s-1。
2.一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位晶粒细化的锻造方法，其特征在于：该方法包括：
锻前装炉第一次加热温度为1200℃±10℃，保温后出炉锻造；
锻造过程包括多次交替镦粗和拔长；锻造压下速率大于等于0.001s-1；
锻件中心部位锻造温度为1070℃～1210℃，在同一火次，第一道次压下量应为5％～15％，从第一道次至最后一道次锻造压下量逐步增加，同一火次变形量大于等于25％；
最后一火次加热温度为1090℃±10℃，保温后出炉锻造；
锻造最后一火次使锻件中心部位的温度降低为1000℃～1080℃；锻造压下速率大于等于0.005s-1。
3.根据权利要求1-2之一所述的核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位晶粒细化的锻造方法，其特征在于：
锻造过程中，当表面温度低于800℃时，停止锻造返炉加热至1200℃±10℃，保温一定时间后出炉锻造。
4.根据权利要求1-2之一所述的核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位晶粒细化的锻造方法，其特征在于：
锻件的终锻温度不低于800℃。
5.根据权利要求1-2之一所述的核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位晶粒细化的锻造方法，其特征在于：
锻件的边长或直径为2000～3200mm，厚度为400～600mm。
CN201710662032.1A 2017-08-04 2017-08-04 一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位细化的锻造方法 Active CN107470528B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710662032.1A CN107470528B (zh) 2017-08-04 2017-08-04 一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位细化的锻造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710662032.1A CN107470528B (zh) 2017-08-04 2017-08-04 一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位细化的锻造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107470528A CN107470528A (zh) 2017-12-15
CN107470528B true CN107470528B (zh) 2019-02-01

Family

ID=60598667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710662032.1A Active CN107470528B (zh) 2017-08-04 2017-08-04 一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位细化的锻造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107470528B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109735696B (zh) * 2019-01-25 2019-10-29 无锡市法兰锻造有限公司 一种奥氏体不锈钢锻件晶粒细化的方法
CN110508735B (zh) * 2019-09-06 2021-03-30 哈尔滨工业大学 一种碳化硅晶须增强铝基复合材料的增量约束多向锻造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61195725A (ja) * 1985-02-27 1986-08-30 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度平歯車の製造方法
JPS6223930A (ja) * 1985-07-23 1987-01-31 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度平歯車の製造方法
JPS62270215A (ja) * 1986-05-16 1987-11-24 Japan Steel Works Ltd:The オ−ステナイト系厚肉ステンレス鋼の製造方法
CN101169984B (zh) * 2007-11-29 2011-01-26 贵州航天新力铸锻有限责任公司 百万千瓦级核电压力容器安全端制造工艺
CN101476088B (zh) * 2008-12-31 2010-07-21 钢铁研究总院 一种核用压力容器用R17Cr1Ni3Mo钢及其制备方法
CN102091751B (zh) * 2010-12-03 2013-08-21 太原科技大学 316ln钢大锻件锻造晶粒控制方法
US8790473B2 (en) * 2011-08-10 2014-07-29 United Technologies Corporation Method for forging metal alloy components for improved and uniform grain refinement and strength
CN102380565B (zh) * 2011-11-17 2013-10-30 江苏金源锻造股份有限公司 一种大锻件的锻造方法
CN105583251B (zh) * 2014-10-24 2017-11-10 中国科学院金属研究所 一种大规格Inconel690合金棒材的锻造方法
CN104525814B (zh) * 2014-12-03 2017-03-29 上海电机学院 一种核电主管道用直管锻坯的模具工装以及锻造方法
CN105834346B (zh) * 2015-01-13 2017-11-03 中国科学院金属研究所 一种使用小压力高效愈合钢锭内部孔洞型缺陷的锻造方法
CN105689628B (zh) * 2016-02-15 2017-07-18 江阴南工锻造有限公司 一种34CrNiMo6钢制风电主轴的锻造工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN107470528A (zh) 2017-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104745780B (zh) 一种Cr12MoV钢锻造及热处理的生产方法
CN103361567B (zh) 一种压水堆核电站稳压器用钢及其制造方法
CN103290192A (zh) 一种压力容器拼焊式超大型管板锻件的热处理工艺
CN103205645A (zh) 一种加氢设备用超大厚度临氢铬钼钢板及其生产方法
CN107470528B (zh) 一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件中心部位细化的锻造方法
CN106391805B (zh) 钢板间接热冲压变速成形方法
CN105414428A (zh) 一种饼类锻件的锻造工艺
CN104338880A (zh) 大型电站用1Mn18Cr18N钢护环的锻造方法
CN104152797A (zh) 一种低温塑性高锰钢板及其加工方法
CN103361570A (zh) 一种马氏体不锈钢环形锻件及其热处理工艺
CN104388860A (zh) 一种镍基高温合金精锻开坯方法
CN109402541A (zh) 一种颗粒弥散强化钨块体材料制备方法
CN104226684B (zh) 一种0.1mm厚Ti2AlNb基合金箔材的冷轧工艺
CN103194581A (zh) 核反应堆用奥氏体不锈钢大型锻件组织的控制方法
CN104001845A (zh) 一种Ti2AlNb合金大尺寸盘件的锻造工艺方法
CN104264087B (zh) 一种Zr-Nb-Cu系合金的制备方法
CN105328095A (zh) 低碳高合金钢的锻造工艺
CN105935861B (zh) 一种核电用高强塑性奥氏体不锈钢帽螺钉锻件的制备方法
CN107345288A (zh) 一种核电设备用钢及其锻件的制造方法
CN102728771A (zh) 一种核岛主轴的锻造方法
CN103834853A (zh) 一种盘式制动器制动盘的铸件材料及制动盘的加工工艺
CN204401073U (zh) 保温坑式退火炉
CN100554441C (zh) 发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺
CN113560344B (zh) 一种奥氏体不锈钢的中厚板生产方法
CN110434183A (zh) 一种热轧高镍钢钢板表面氧化铁皮的去除方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant