CN111139393A - 一种316h核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其步骤包括：EF→VOD→VD→IC→ESR；其中，电极锭冶炼阶段采用碱度2.0～3.0的低熔点低碱度渣系；电渣重熔阶段，采用碱度≥10的低熔点高碱度渣系。利用低碱度渣系对DS类夹杂物很好的吸附作用，减少钢水中大型DS类夹杂物含量，提高电极锭钢水纯净度；利用高碱度渣系对B类夹杂物的吸附作用，减少钢水增氧和B类夹杂物含量。通过控制不同阶段的夹杂物类型，从而最终达到最优的夹杂物水平。

Description

一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于合金制造技术领域，具体涉及一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法。
背景技术
目前商用钠冷快堆的设计寿命为35～40年，钠冷快堆的大部分堆内部件均为不可替换部件，对其服役寿命有着严格的要求。作为钠冷快堆蒸发器用316H合金不锈钢管，该产品的服役寿命是钠冷快堆稳定长期运行的重要保障之一。提高316H合金的高温持久性能和耐蚀性能是提升材料服役寿命的关键指标，如何提升该材料的高温持久性能和耐蚀性能是近年来行业内研究的重要对象。
目前国内钠冷快堆用不锈钢包括304、321和316。其中316合金的部件用量最大，主要依靠进口材料生产。为了进一步提升不锈钢材料的高温持久性能和耐腐蚀性能，近年来国内外均在研究改进型316LN或316H材料的高温持久性能和耐腐蚀性能，提升堆内部件的服役寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其步骤包括：EF→VOD→VD→IC→ESR；其中，电极锭冶炼阶段采用碱度2.0～3.0的低熔点低碱度渣系；电渣重熔阶段，采用碱度≥10的低熔点高碱度渣系。
所述的低熔点低碱度渣系，按质量百分含量，其组成为：CaO：40％～50％，SiO2：15％～20％，MgO：6％～12％，Al2O3：20％～30％，碱度(R)：2.0～3.0。
所述的低熔点高碱度渣系，按质量百分含量，其组成为：CaF2：40％～45％，CaO:18％～30％，SiO2≤2％，Al2O3：20％～30％，MgO：2％～6％，碱度(R)≥10。
所述的316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其具体步骤包括：
1)钢水初炼：EF出钢温度≥1670℃，终点碳含量0.10～0.20％，硅含量0.50～0.60％；
2)脱碳：真空度≤20KPa开始吹氧脱碳，吹氧结束后，进行真空碳脱氧处理，脱碳时间≥20min，碳C＜0.012％结束；破空后，测温、取样，破空温度1770±10℃，若温度不够，采用OB法升温或回LF升温；
3)一次还原：加入石灰，加入量为12～15Kg/T钢，萤石，进行一次还原，还原过程≥15分钟，破空后取样确认成分，若Cr元素回收率≤80％，再次进行还原操作；一次还原结束倒渣；
4)二次还原：VD到站加入所述的低熔点低碱度渣系，控制碱度2.0～3.0；VD扣盖前，根据脱氧以及硅含量情况加入硅钙块辅助终脱氧还原；高真空保持时间≥15min，总抽气时间按25min左右控制，控制铝含量0.020～0.025％，破空温度1620～1630℃，软搅拌时间≥20分钟，吊包温度1545±10℃；
5)浇注：做好保护渣吊挂，保证全密闭保护罩使用效果；
6)电渣重熔：电极锭表面扒皮切除头尾后进行保护气氛电渣，选用低熔点高碱度渣系，电渣结束后退火热处理。
有益效果：
分步控制电极锭钢水纯净度和电渣锭夹杂物水平，通过电极锭冶炼阶段采用低碱度渣系(CaO:40％～50％，SiO2:15％～20％，MgO:6％～12％，Al2O3:20％～30％，R:2.0～3.0)，利用低碱度渣系对DS类夹杂物很好的吸附作用，减少钢水中大型DS类夹杂物含量，提高电极锭钢水纯净度；电渣阶段，采用高碱度渣系(CaF2:40％～45％，CaO:18％～30％，SiO2≤2％，Al2O3:20％～30％，MgO:2％-6％，R≥10。)，利用高碱度渣系对B类夹杂物的吸附作用，减少钢水增氧和B类夹杂物含量。通过控制不同阶段的夹杂物类型，从而最终达到最优的夹杂物水平。
本方法采用EF→VOD→VD→IC→ESR工艺路线，不同阶段采用不同碱度及成分的渣系有针对性的控制不同类型的夹杂物，夹杂物更易控制，B类夹杂和DS类夹杂均能达到要求，从而提高产品的纯净度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的方法予以进一步地说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1
所述的316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其具体步骤包括：
1)钢水初炼：EF出钢温度≥1670℃，终点碳含量0.10～0.20％，硅含量0.50～0.60％；
2)脱碳：真空度≤20KPa开始吹氧脱碳，吹氧结束后，进行真空碳脱氧处理，脱碳时间≥20min，碳C＜0.012％结束；破空后，测温、取样，破空温度1770±10℃，若温度不够，采用OB法升温或回LF升温；
3)一次还原：加入石灰，加入量为12～15Kg/T钢，萤石，进行一次还原，还原过程≥15分钟，破空后取样确认成分，若Cr元素回收率≤80％，再次进行还原操作；一次还原结束倒渣；
4)二次还原：VD到站加入所述的低熔点低碱度渣系，控制碱度2.0～3.0；VD扣盖前，根据脱氧以及硅含量情况加入硅钙块(参考加入量80～200kg)辅助终脱氧还原；高真空保持时间≥15min，总抽气时间按25min左右控制，控制铝含量0.020～0.025％，破空温度1620～1630℃，软搅拌时间≥20分钟，吊包温度1545±10℃；
所述的低熔点低碱度渣系，按质量百分含量，其组成为：CaO：40％，SiO2：20％，MgO：8％，Al2O3：25％，碱度(R)：2.0～3.0。
5)浇注：做好保护渣吊挂，保证全密闭保护罩使用效果；
6)电渣重熔：电极锭表面扒皮切除头尾后进行保护气氛电渣重熔，选用低熔点高碱度渣系，电渣结束后退火热处理。
所述的低熔点高碱度渣系，按质量百分含量，其组成为：CaF2：45％，CaO:20％，SiO2：2％，Al2O3：30％，MgO：3％，碱度(R)≥10。
实施例2
所述的316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其具体步骤包括：
1)钢水初炼：EF出钢温度≥1670℃，终点碳含量0.10～0.20％，硅含量0.50～0.60％；
2)脱碳：真空度≤20KPa开始吹氧脱碳，吹氧结束后，进行真空碳脱氧处理，脱碳时间≥20min，碳C＜0.012％结束；破空后，测温、取样，破空温度1770±10℃，若温度不够，采用OB法升温或回LF升温；
3)一次还原：加入石灰，加入量为12～15Kg/T钢，萤石，进行一次还原，还原过程≥15分钟，破空后取样确认成分，若Cr元素回收率≤80％，再次进行还原操作；一次还原结束倒渣；
4)二次还原：VD到站加入所述的低熔点低碱度渣系，控制碱度2.0～3.0；VD扣盖前，根据脱氧以及硅含量情况加入硅钙块(参考加入量80～200kg)辅助终脱氧还原；高真空保持时间≥15min，总抽气时间按25min左右控制，控制铝含量0.020～0.025％，破空温度1620～1630℃，软搅拌时间≥20分钟，吊包温度1545±10℃；
所述的低熔点低碱度渣系，按质量百分含量，其组成为：CaO：50％，SiO2：15％，MgO：12％，Al2O3：20％，碱度(R)：2.0～3.0。
5)浇注：做好保护渣吊挂，保证全密闭保护罩使用效果；
6)电渣重熔：电极锭表面扒皮切除头尾后进行保护气氛电渣重熔，选用低熔点高碱度渣系，电渣结束后退火热处理。
所述的低熔点高碱度渣系，按质量百分含量，其组成为：CaF2：40％，CaO:30％，SiO2：1％，Al2O3：20％，MgO：6％，碱度(R)≥10。
实施例3
所述的316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其具体步骤包括：
1)钢水初炼：EF出钢温度≥1670℃，终点碳含量0.10～0.20％，硅含量0.50～0.60％；
2)脱碳：真空度≤20KPa开始吹氧脱碳，吹氧结束后，进行真空碳脱氧处理，脱碳时间≥20min，碳C＜0.012％结束；破空后，测温、取样，破空温度1770±10℃，若温度不够，采用OB法升温或回LF升温；
3)一次还原：加入石灰，加入量为12～15Kg/T钢，萤石，进行一次还原，还原过程≥15分钟，破空后取样确认成分，若Cr元素回收率≤80％，再次进行还原操作；一次还原结束倒渣；
4)二次还原：VD到站加入所述的低熔点低碱度渣系，控制碱度2.0～3.0；VD扣盖前，根据脱氧以及硅含量情况加入硅钙块(参考加入量80～200kg)辅助终脱氧还原；高真空保持时间≥15min，总抽气时间按25min左右控制，控制铝含量0.020～0.025％，破空温度1620～1630℃，软搅拌时间≥20分钟，吊包温度1545±10℃；
所述的低熔点低碱度渣系，按质量百分含量，其组成为：CaO：45％，SiO2：18％，MgO：6％，Al2O3：30％，碱度(R)：2.0～3.0。
5)浇注：做好保护渣吊挂，保证全密闭保护罩使用效果；
6)电渣重熔：电极锭表面扒皮切除头尾后进行保护气氛电渣重熔，选用低熔点高碱度渣系，电渣结束后退火热处理。
所述的低熔点高碱度渣系，按质量百分含量，其组成为：CaF2：43％，CaO:25％，SiO2：1.5％，Al2O3：25％，MgO：4％，碱度(R)≥10。
实施例1-3中316H核电用奥氏体不锈钢，其DS类夹杂物检测结果如下：
Figure BDA0002318488930000071
钠冷快堆蒸发器用316H合金不锈钢管夹杂物技术指标：非金属夹杂物要求：A、C类0级；B类≤0.5级；D类≤0.5级。本申请公开的技术方案，通过这种组合渣系冶炼方式，经过检测成品锻件非金属夹杂物：A、C类0级；B类≤0.5级；D类≤0.5级。通过渣系组合创新，稳定获得了高纯净度的316H奥氏体不锈钢材料，并成功量产。

Claims (6)

1.一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其步骤包括：EF→VOD→VD→IC→ESR；其中，电极锭冶炼阶段采用碱度2.0～3.0的低熔点低碱度渣系；电渣重熔阶段，采用碱度≥10的低熔点高碱度渣系。
2.根据权利要求1所述的一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于：所述的低熔点低碱度渣系，按质量百分含量，其组成为：CaO：40％～50％，SiO2：15％～20％，MgO：6％～12％，Al2O3：20％～30％，碱度：2.0～3.0。
3.根据权利要求1所述的一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于：所述的低熔点高碱度渣系，按质量百分含量，其组成为：CaF2：40％～45％，CaO:18％～30％，SiO2≤2％，Al2O3：20％～30％，MgO：2％～6％，碱度≥10。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于：所述的316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其具体步骤包括：
1)钢水初炼：EF出钢温度≥1670℃，控制碳含量0.10～0.20％，硅含量0.50～0.60％；
2)脱碳：真空度≤20KPa开始吹氧脱碳，吹氧结束后，进行真空碳脱氧处理，脱碳时间≥20min，C＜0.012％结束；破空后，测温、取样，破空温度1770±10℃；
3)一次还原：加入石灰，加入量为12～15Kg/T钢，萤石，进行一次还原，还原过程≥15分钟，破空后取样确认成分；一次还原结束倒渣；
4)二次还原：VD到站加入所述的低熔点低碱度渣系，控制碱度2.0～3.0；高真空保持时间≥15min，总抽气时间控制25±5min，控制铝含量0.020～0.025％，破空温度1620～1630℃，软搅拌时间≥20分钟，吊包温度1545±10℃；
5)浇注：做好保护渣吊挂，保证全密闭保护罩使用效果；
6)电渣重熔：电极锭表面扒皮切除头尾后进行保护气氛电渣重熔，选用所述的低熔点高碱度渣系，电渣结束后退火热处理。
5.根据权利要求4所述的一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于：所述的步骤4)二次还原中，VD扣盖前，根据脱氧以及硅含量情况加入硅钙块辅助终脱氧还原。
6.根据权利要求4所述的一种316H核电用奥氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于：所述的步骤3)一次还原：破空后取样确认成分，若Cr元素回收率≤80％，再次进行还原操作。
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