CN115094350B - 一种核电sa182f316l阀体锻件的制备方法 - Google Patents

一种核电sa182f316l阀体锻件的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电SA182F316L阀体锻件的制备方法。所述核电SA182F316L阀体锻件按重量百分比包括下述化学元素：C≤0.030%，Si≤1.00%，Mn≤2.00%，S≤0.030%，P≤0.045%，Cr6.0%‑18.0%，Ni10.0%‑15.0%；V≤0.020%，Mo2.0%‑3.0%，N 0.03%‑0.10%，余量为Fe。本发明中制备的SA182F316L材料能满足《600MW示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》中对室温拉伸试验、晶粒度、晶间腐蚀试验以及超声波检测要求。

Description

一种核电SA182F316L阀体锻件的制备方法
技术领域
本发明涉及合金钢制造技术领域，具体涉及一种核电SA182F316L阀体锻件的制备方法。
背景技术
现有技术中SA182F316L材料并没有应用在“快中子反应堆”中，此次是第一次应用于“快中子反应堆”中，但现有的SA182F316L材料制造过程中，其重要指标，如晶粒度，得到合格的级别制造难度大，难以满足《600MW示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》中对室温拉伸试验、晶粒度、晶间腐蚀试验以及超声波检测的要求。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
1、现有技术中的SA182F316L材料难以满足《600MW示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》中对室温拉伸试验、晶粒度、晶间腐蚀试验以及超声波检测的要求；
2、现有技术中的SA182F316L材料制造方法，在制备SA182F316L材料的过程中，晶粒容易长大，得到细且符合要求的晶粒组织困难，且得到的SA182F316L材料不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，以解决现有技术中的SA182F316L材料难以满足《600MW示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》中对室温拉伸试验、晶粒度、晶间腐蚀试验以及超声波检测要求的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、核电SA182F316L阀体锻件按重量百分比包括下述化学元素：
C≤0.030％，Si≤1.00％，Mn≤2.00％，S≤0.030％，P≤0.045％，Cr6.0％-18.0％， Ni10.0％-15.0％；V≤0.020％，Mo2.0％-3.0％，N 0.03％-0.10％，余量为Fe；
按上述化学元素的重量百分比进行配料、冶炼，得到钢锭；具体步骤为：
S11、按化学元素的重量百分比进行配料；所述配料中包括铁合金，配料后将铁合金进行高温烘烤预处理；
S12、进入电炉，将步骤S11中所有配料依次加入电炉熔化，同时加造渣剂造渣，避免钢液裸露，并用脱氧剂扩散脱氧；当化清测温≥1560℃时取样，扒渣；扒渣时，按当次炼制总量，喂Al线9-11米/吨，喂J-Ca线6-7米/吨，抽真空25分钟；抽真空后进行破空取样，喂Al线至Al的重量百分比含量为0.06％，然后按当次炼制总量，喂J-Ca线6-7米/吨，喂 J-Ce1.8-2.2Kg/吨；
S13、浇注，出钢前向钢包冲氩2-4分钟，出钢温度为1570℃-1580℃，保证浇注系统清洁、干燥，浇注前向中注管和模内充氩2-4分钟，保护渣1.5-2.5kg/支，向模内浇注钢液；模冷2h后脱模空冷，得到钢锭；
S14、电渣重熔，电渣重熔渣按钢锭重量38-42Kg/吨加入，所述电渣重熔渣按重量份包括：CaF2 75-85份；Al2O3 30-40份，MgO 4.8-5.2份；电渣重熔渣在加入电渣重熔炉前进行烘烤预处理，所述烘烤预处理是在温度为740-760℃至少保温6h；所述电渣重熔渣中还加入了Al粉，所述Al粉的加入量按钢锭重量115-120Kg/吨加入；进行电渣重熔时，控制电压为68-74V，电流为10800-11800A，化渣55-65min，化渣开始30-40min后，电流调整至4500A；用金属电极起弧以防止电极棒大头进碳；电渣重熔结束后，罩冷2.5-3.5h后空冷，空冷后得到电渣锭；
S2、锻造
钢锭煤气加热炉分两段加热，第一段：在7h内加温至840-860℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15-0.25min，且保温时间不少于2h；第二段：在3.5h内加温至1180±10℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.3-0.4min，且保温时间不少于2h，保温结束后，然后进行变向锻造，具体步骤为：
S21、第一序：始锻温度≥1150℃，终锻温度≥950℃；
进行镦粗，拔长到需要尺寸；然后回炉加热至1180±10℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15-0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第二序；
S22、第二序：始锻温度≥1150℃，终锻温度≥950℃；
改变纤维方向锻造，进行镦粗，再拔长到需要尺寸；然后回炉加热至1180±10℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15-0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第三序；
S23、第三序：始锻温度≥1150℃，终锻温度≥950℃；
继续改变纤维方向锻造，进行镦粗，再拔长到需要尺寸；然后回炉加热至1180±10℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15-0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第四序；
S24、第四序：始锻温度≥1150℃，终锻温度≥950℃；
继续改变纤维方向锻造，进行镦粗，再拔长到需要尺寸；然后回炉加热至1180±10℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15-0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第五序；
S25、第五序：始锻温度≥1050℃，终锻温度≥900℃；
进行镦粗，再拔长到需要尺寸，并修整各部位到尺，得到锻件；
S3、锻造完成后，利用锻件的锻后余热，立即进行固溶处理，固溶处理时，升温至1030-1050℃，然后在1030-1050℃保温，保温时间按锻件直径1.5-2.5min/mm进行保温，且保温时间≥4h，保温结束后，得到固溶处理结束后的核电SA182F316L阀体锻件。
进一步的，核电SA182F316L阀体锻件各化学元素的重量百分比分别为：C≤0.030％，Si ≤1.00％，Mn≤2.00％，S≤0.030％，P≤0.045％，Cr9.0％-15.0％，Ni12.0％-14.0％；V≤0.020％， Mo2.2％-2.5％，N 0.04％-0.10％，余量为Fe。
进一步的，核电SA182F316L阀体锻件各化学元素的重量百分比分别为：C≤0.030％，Si ≤1.00％，Mn≤2.00％，S≤0.030％，P≤0.045％，Cr12.0％，Ni13.0％；V≤0.020％，Mo2.5％，N 0.04％-0.10％，余量为Fe。
进一步的，所述步骤S11中，所述铁合金进行高温烘烤预处理的方法是：将铁合金放入烘烤炉加热到750℃，并在温度为730-780℃保温至少6h。
进一步的，所述步骤S12中，所述造渣剂为萤石粉，按当次炼制总量，造渣剂按10-15kg/ 吨加入；所述脱氧剂为铝石灰剂，按当次炼制总量，脱氧剂按2-3kg/吨加入。
进一步的，所述步骤S14中，所述电渣重熔渣按重量份包括：CaF2 81份；Al2O3 34份， MgO 5份。
进一步的，所述步骤S21中，第一序中，镦粗比：1.5-1.7，拔长比：1.4-1.6；
所述步骤S22中，第二序中，镦粗比：1.4-1.6，拔长比：1.4-1.6；
所述步骤S23中，第三序中，镦粗比：1.4-1.6，拔长比：1.4-1.6；
所述步骤S24中，第四序中，镦粗比：1.4-1.6，拔长比：1.4-1.6；
所述步骤S25中，第五序中，镦粗比：1.2-1.3，拔长比：2.7-2.8。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
(1)本发明提供的核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，在制备的过程中加入了金属铈(Ce)是稀土元素，一是能起到脱氧的作用，净化钢液，降低钢中氧含量，二是使夹杂物球化，球形的夹杂物可使夹杂物均匀分布、与其他类型夹杂物相比，可防止夹杂物对基体产生应力集中，并且同化学元素含量的控制以及变向锻造的特殊工艺相结合，以使核电SA182F316L阀体锻件满足室温拉伸试验、晶粒度、晶间腐蚀试验以及超声波检测的要求；具体来说：
①在制备过程中，控制氮元素含量≥0.03％，利于增加奥氏体稳定性，提高材料强度；
②在制备过程中，采用加大锻比打碎晶粒使其细化，同时采用变向锻造降低材料的方向异性，使材料均匀，阻止奥氏体晶粒在其他(传统锻造方式)方向长大；
③在制备过程中，采用锻造最后一火工序，降低锻造温度且均匀变形操作，与传统工艺相比，缩短阀体锻件在再结晶温度以上的时间，避免晶粒长大，将得到的均匀、细小晶粒；
④在制备过程中，采用锻后利用锻后余热，直接装入已到固溶处理温度的热处理炉中，与传统工艺相比，缩短阀体锻件在再结晶温度以上的时间，可以避免晶粒长大，有利于得到均匀、细小的晶粒，将锻造工序得到的细小晶粒保持到最终热处理后的室温。
(2)本发明提供的核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，制备出的阀体锻件满足《600MW 示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》中对受限元素的要求；同时也能满足《600MW示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》中对室温拉伸试验、晶粒度、晶间腐蚀试验以及超声波检测的要求。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备的核电SA182F316L阀体锻件成品的金相检测图(放大倍数100X)；
图2为本发明实施例2中制备的核电SA182F316L阀体锻件成品的金相检测图(放大倍数100X)；
图3为本发明实施例3中制备的核电SA182F316L阀体锻件成品的金相检测图(放大倍数100X)；
图4为本发明实施例1-5中进行锻造第一序工艺中镦粗后的结构示意图；
图5为本发明实施例1-5中进行锻造第一序工艺中拔长后的结构示意图；
图6为本发明实施例1-5中进行锻造第二序工艺中镦粗后的结构示意图；
图7为本发明实施例1-5中进行锻造第二序工艺中拔长后的结构示意图；
图8为本发明实施例1-5中进行锻造第三序工艺中镦粗后的结构示意图；
图9为本发明实施例1-5中进行锻造第三序工艺中拔长后的结构示意图；
图10为本发明实施例1-5中进行锻造第四序工艺中镦粗后的结构示意图；
图11为本发明实施例1-5中进行锻造第四序工艺中拔长后的结构示意图；
图12为本发明实施例1-5中进行锻造第五序工艺中镦粗拔长后的结构示意图；
图13为图12的左视图；
图14为本发明实施例1-5中进行锻造第五序工艺中“Ⅰ”区拔长后的结构示意图；
图15为图14的左视图。
具体实施方式
一、制备实施例：
实施例1：
一种核电SA182F316L阀体锻件的制备方法包括下述步骤：
S1、核电SA182F316L阀体锻件按重量百分比包括下述化学元素：
C≤0.030％，Si≤1.00％，Mn≤2.00％，S≤0.030％，P≤0.045％，Cr12.0％，Ni13.0％；V≤ 0.020％，Mo2.5％，N 0.05％，余量为Fe；
按上述化学元素的重量百分比进行配料、冶炼，得到钢锭；具体步骤为：
S11、按化学元素的重量百分比进行配料；所述配料中包括铁合金，配料后将铁合金进行高温烘烤预处理；所述铁合金进行高温烘烤预处理的方法是：将铁合金放入烘烤炉加热到 750℃，并在温度为750℃保温6h；
S12、进入电炉，将步骤S11中所有配料依次加入电炉熔化，同时加造渣剂造渣，避免钢液裸露，并用脱氧剂扩散脱氧；所述造渣剂为萤石粉，按当次炼制总量，造渣剂按12.5kg/ 吨加入；所述脱氧剂为铝石灰剂，按当次炼制总量，脱氧剂按2.5kg/吨加入。当化清测温≥ 1560℃时取样，扒渣；扒渣时，按当次炼制总量，喂Al线10米/吨，喂J-Ca线6.5米/吨，抽真空25分钟；抽真空后进行破空取样，喂Al线至Al的重量百分比含量为0.06％，然后按当次炼制总量，喂J-Ca线6.5米/吨，加入J-Ce(金属铈)2Kg/吨；
S13、浇注，出钢前向钢包冲氩3分钟，出钢温度为1575℃，保证浇注系统清洁、干燥，浇注前向中注管和模内充氩3分钟，保护渣2kg/支，向模内浇注钢液；模冷2h后脱模空冷，得到钢锭；
S14、电渣重熔，电渣重熔渣按钢锭重量40Kg/吨加入，所述电渣重熔渣按重量份包括：所述电渣重熔渣按重量份包括：CaF2 81份；Al2O3 34份，MgO 5份；电渣重熔渣在加入电渣重熔炉前进行烘烤预处理，所述烘烤预处理是在温度为750℃保温6h；所述电渣重熔渣中还加入了Al粉，所述Al粉的加入量按钢锭重量117Kg/吨加入；进行电渣重熔时，控制电压为70V，电流为11300A，化渣60min，化渣开始35min后，电流调整至4500A；用金属电极起弧以防止电极棒大头进碳；电渣重熔结束后，罩冷3h后空冷，空冷后得到电渣锭；
S2、锻造
钢锭煤气加热炉分两段加热，第一段：在7h内加温至840-860℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.2min，且保温时间不少于2h；第二段：在3.5h内加温至1180℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.3min，且保温时间不少于2h，保温结束后，然后进行变向锻造(步骤S2 中得到的电渣锭，是按一个电渣锭锻造后冷切成两个阀体)，变向锻造的具体步骤为：
S21、第一序：始锻温度1200℃，终锻温度1000℃；
如图4所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝750毫米，镦粗比：1.58；如图5所示，拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比：1.50；然后回炉加热至1180℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.2min，且保温时间不少于2h，然后进行第二序；
S22、第二序：始锻温度1200℃，终锻温度1000℃；
改变纤维方向锻造，如图6所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝650毫米，镦粗比： 1.48；如图7所示，再拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比：1.48；然后回炉加热至1180℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.2min，且保温时间不少于2h，然后进行第三序；
S23、第三序：始锻温度1200℃，终锻温度1000℃；
继续改变纤维方向锻造，如图8所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝645毫米，镦粗比：1.47；如图9所示，再拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比：1.46；然后回炉加热至1180℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.2min，且保温时间不少于2h，然后进行第四序；
S24、第四序：始锻温度1200℃，终锻温度1000℃；
继续改变纤维方向锻造，如图10所示，进行镦粗至高度H＝800毫米、L＝645毫米，镦粗比：1.45；如图11所示，再拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比：1.44；然后回炉加热至1180℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.2min，且保温时间不少于2h，然后进行第五序；
S25、第五序：始锻温度1100℃，终锻温度950℃；
进行镦粗至高度H＝900毫米，镦粗比：1.28；如图12和图13所示，再拔长到需要尺寸 c(380毫米)×d(480毫米)×c(380毫米)以及e(400毫米)×f(680毫米)，拔长比： 2.74；如图14和图15所示，然后将图12中的“Ⅰ”区拔长至直径Φ＝400毫米，长度L≥ 850毫米，具体长度为c(380毫米)×d1(425毫米)×d2(425毫米)×c(380毫米)，e (400毫米)×f(680毫米)，修整各部位到尺，得到锻件；
S3、锻造完成后，利用锻件的锻后余热，立即进行固溶处理，固溶处理时，升温至1040℃，然后在1040℃保温，保温时间按锻件直径2min/mm进行保温，且保温时间≥4h，保温结束后，得到固溶处理结束后的核电SA182F316L阀体锻件。
实施例2：
一种核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，包括下述步骤：
S1、核电SA182F316L阀体锻件按重量百分比包括下述化学元素：
C≤0.030％，Si≤1.00％，Mn≤2.00％，S≤0.030％，P≤0.045％，Cr18.0％，Ni10.0％；V≤ 0.020％，Mo2.0％，N 0.03％，余量为Fe；
按上述化学元素的重量百分比进行配料、冶炼，得到钢锭；具体步骤为：
S11、按化学元素的重量百分比进行配料；所述配料中包括铁合金，配料后将铁合金进行高温烘烤预处理；所述铁合金进行高温烘烤预处理的方法是：将铁合金放入烘烤炉加热到 780℃，并在温度为780℃保温6h；
S12、进入电炉，将步骤S11中所有配料依次加入电炉熔化，同时加造渣剂造渣，避免钢液裸露，并用脱氧剂扩散脱氧；所述造渣剂为萤石粉，按当次炼制总量，造渣剂按15kg/吨加入；所述脱氧剂为铝石灰剂，按当次炼制总量，脱氧剂按3kg/吨加入。当化清测温≥1560℃时取样，扒渣；扒渣时，按当次炼制总量，喂Al线9米/吨，喂J-Ca线7米/吨，抽真空25分钟；抽真空后进行破空取样，喂Al线至Al的重量百分比含量为0.06％，然后按当次炼制总量，喂J-Ca线6米/吨，喂J-Ce(金属铈)2.2Kg/吨；
S13、浇注，出钢前向钢包冲氩4分钟，出钢温度为1580℃，保证浇注系统清洁、干燥，浇注前向中注管和模内充氩4分钟，保护渣2.5kg/支，向模内浇注钢液；模冷2h后脱模空冷，得到钢锭；
S14、电渣重熔，电渣重熔渣按钢锭重量38-42Kg/吨加入，所述电渣重熔渣按重量份包括：CaF2 85份；Al2O3 30份，MgO 5.2份；电渣重熔渣在加入电渣重熔炉前进行烘烤预处理，所述烘烤预处理是在温度为740-760℃至少保温6h；所述电渣重熔渣中还加入了Al粉，所述Al粉的加入量按钢锭重量120Kg/吨加入；进行电渣重熔时，控制电压为74V，电流为10800A，化渣55min，化渣开始30min后，电流调整至4500A；用金属电极起弧以防止电极棒大头进碳；电渣重熔结束后，罩冷3.5h后空冷，空冷后得到电渣锭；
S2、锻造
钢锭煤气加热炉分两段加热，第一段：在7h内加温至860℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15min，且保温时间不少于2h；第二段：在3.5h内加温至1190℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.3min，且保温时间不少于2h，保温结束后，然后进行变向锻造(步骤S2中得到的电渣锭，是按一个电渣锭锻造后冷切成两个阀体)，变向锻造的具体步骤为：
S21、第一序：始锻温度1150℃，终锻温度950℃；
如图4所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝750毫米，镦粗比：1.58；如图5所示，拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比：1.5；然后回炉加热至1190℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15min，且保温时间不少于2h，然后进行第二序；
S22、第二序：始锻温度1150℃，终锻温度950℃；
改变纤维方向锻造，如图6所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝650毫米，镦粗比： 1.48；如图7所示，再拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比：1.48；然后回炉加热至1190℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15min，且保温时间不少于2h，然后进行第三序；
S23、第三序：始锻温度1150℃，终锻温度950℃；
继续改变纤维方向锻造，如图8所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝645毫米，镦粗比：1.47；如图9所示，再拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比：1.4-1.6；然后回炉加热至1190℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15min，且保温时间不少于2h，然后进行第四序；
S24、第四序：始锻温度1150℃，终锻温度950℃；
继续改变纤维方向锻造，如图10所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝645毫米，镦粗比：1.45；如图11所示，再拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比： 1.44；然后回炉加热至1190℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15min，且保温时间不少于 2h，然后进行第五序；
S25、第五序：始锻温度1050℃，终锻温度900℃；
进行镦粗到高度H＝900毫米，镦粗比：1.28；如图12和图13所示，再拔长到需要尺寸c(380毫米)×d(480毫米)×c(380毫米)以及e(400毫米)×f(680毫米)，拔长比：2.74；如图14和图15所示，然后将图12中的“Ⅰ”区拔长至直径Φ＝400毫米，长度L≥850毫米，具体长度为c(380毫米)×d1(425毫米)×d2(425毫米)×c(380 毫米)，e(400毫米)×f(680毫米)，并修整各部位到尺，得到锻件；
S3、锻造完成后，利用锻件的锻后余热，立即进行固溶处理，固溶处理时，升温至1050℃，然后在1050℃保温，保温时间按锻件直径1.5min/mm进行保温，且保温时间≥4h，保温结束后，得到固溶处理结束后的核电SA182F316L阀体锻件。
实施例3：
3.1原料：
一种核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，包括下述步骤：
S1、核电SA182F316L阀体锻件按重量百分比包括下述化学元素：
C≤0.030％，Si≤1.00％，Mn≤2.00％，S≤0.030％，P≤0.045％，Cr6.0％，Ni15.0％；V≤ 0.020％，Mo3.0％，N 0.05％，余量为Fe；
按上述化学元素的重量百分比进行配料、冶炼，得到钢锭；具体步骤为：
S11、按化学元素的重量百分比进行配料；所述配料中包括铁合金，配料后将铁合金进行高温烘烤预处理；所述铁合金进行高温烘烤预处理的方法是：将铁合金放入烘烤炉加热到 730℃，并在温度为730℃保温8h；
S12、进入电炉，将步骤S11中所有配料依次加入电炉熔化，同时加造渣剂造渣，避免钢液裸露，并用脱氧剂扩散脱氧；所述造渣剂为萤石粉，按当次炼制总量，造渣剂按10kg/吨加入；所述脱氧剂为铝石灰剂，按当次炼制总量，脱氧剂按2kg/吨加入。当化清测温≥1560℃时取样，扒渣；扒渣时，按当次炼制总量，喂Al线11米/吨，喂J-Ca线6米/吨，抽真空25分钟；抽真空后进行破空取样，喂Al线至Al的重量百分比含量为0.06％，然后按当次炼制总量，喂J-Ca线7米/吨，喂J-Ce(金属铈)1.8Kg/吨；
S13、浇注，出钢前向钢包冲氩2分钟，出钢温度为1570℃，保证浇注系统清洁、干燥，浇注前向中注管和模内充氩2分钟，保护渣1.5kg/支，向模内浇注钢液；模冷2h后脱模空冷，得到钢锭；
S14、电渣重熔，电渣重熔渣按钢锭重量38Kg/吨加入，所述电渣重熔渣按重量份包括： CaF2 75份；Al2O3 40份，MgO 4.8份；电渣重熔渣在加入电渣重熔炉前进行烘烤预处理，所述烘烤预处理是在温度为740℃保温8h；所述电渣重熔渣中还加入了Al粉，所述Al粉的加入量按钢锭重量115Kg/吨加入；进行电渣重熔时，控制电压为68V，电流为11800A，化渣65min，化渣开始40min后，电流调整至4500A；用金属电极起弧以防止电极棒大头进碳；电渣重熔结束后，罩冷2.5h后空冷，空冷后得到电渣锭；
S2、锻造
钢锭煤气加热炉分两段加热，第一段：在7h内加温至840℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.25min，且保温时间不少于2h；第二段：在3.5h内加温至1170℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.4min，且保温时间不少于2h，保温结束后，然后进行变向锻造(步骤S2中得到的电渣锭，是按一个电渣锭锻造后冷切成两个阀体)，变向锻造的具体步骤为：
S21、第一序：始锻温度1170℃，终锻温度970℃；
如图4所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝750毫米，镦粗比：1.58；如图5所示，拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比：1.5；然后回炉加热至1170℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第二序；
S22、第二序：始锻温度1170℃，终锻温度970℃；
改变纤维方向锻造，如图6所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝650毫米，镦粗比： 1.48；如图7所示，再拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比：1.48；然后回炉加热至1170℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第三序；
S23、第三序：始锻温度1170℃，终锻温度970℃；
继续改变纤维方向锻造，如图8所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝645毫米，镦粗比：1.47；如图9所示，再拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比：1.46；然后回炉加热至1170℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第四序；
S24、第四序：始锻温度1170℃，终锻温度970℃；
继续改变纤维方向锻造，如图10所示，进行镦粗到高度H＝800毫米、L＝645毫米，镦粗比：1.45；如图11所示，再拔长到需要尺寸a(520毫米)×b(520毫米)，拔长比： 1.44；然后回炉加热至1170℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.25min，且保温时间不少于 2h，然后进行第五序；
S25、第五序：始锻温度1150℃，终锻温度950℃；
进行镦粗到高度H＝900毫米，镦粗比：1.28；如图12和图13所示，再拔长到需要尺寸c(380毫米)×d(480毫米)×c(380毫米)以及e(400毫米)×f(680毫米)，拔长比：2.74；如图14和图15所示，然后将图12中的“Ⅰ”区拔长至直径Φ＝400毫米，长度L≥850毫米，具体长度为c(380毫米)×d1(425毫米)×d2(425毫米)×c(380 毫米)，e(400毫米)×f(680毫米)，并修整各部位到尺，得到锻件；
S3、锻造完成后，利用锻件的锻后余热，立即进行固溶处理，固溶处理时，升温至1030℃，然后在1030℃保温，保温时间按锻件直径2.5min/mm进行保温，且保温时间≥4h，保温结束后，得到固溶处理结束后的核电SA182F316L阀体锻件。
实施例4：
与实施例1不同的是：
步骤S1中，核电SA182F316L阀体锻件按重量百分比包括下述化学元素：C≤0.030％， Si≤1.00％，Mn≤2.00％，S≤0.030％，P≤0.045％，Cr9.0％，Ni14.0％；V≤0.020％，Mo2.5％， N 0.05％，余量为Fe。
其他同实施例1，得到固溶处理结束后的核电SA182F316L阀体锻件。
实施例5：
与实施例1不同的是：
步骤S1中，核电SA182F316L阀体锻件按重量百分比包括下述化学元素：C≤0.030％， Si≤1.00％，Mn≤2.00％，S≤0.030％，P≤0.045％，Cr15.0％，Ni12.0％；V≤0.020％，Mo2.2％， N 0.04％，余量为Fe。
其他同实施例1，得到固溶处理结束后的核电SA182F316L阀体锻件。
二、实验例：
1、检测实施例1-5中制备的阀体锻件化学成分的重量百分比，并检测受限化学元素(S 和P)熔炼过程的重量百分比含量，《600MW示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》：
表1化学成分(质量分数/)％
指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
C ≤0.030 0.022 0.023 0.03 0.026 0.02
Si ≤1.00 0.25 0.24 0.27 0.22 0.26
S(熔炼要求) ≤0.015 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002
S(成品要求) ≤0.020 0.005 0.002 0.002 0.002 0.002
P(熔炼要求) ≤0.030 0.013 0.012 0.013 0.013 0.013
P(成品要求) ≤0.035 0.015 0.014 0.011 0.013 0.011
Cr 16.0～18.0 16.43 16.42 16.60 16.89 16.49
Mo 2.0～3.0 2.47 2.39 2.46 2.36 2.45
Ni 10.0～15.0 11.9 12.18 11.99 11.75 12.05
N ≤0.10 0.0538 0.0353 0.0475 0.0479 0.0423
Mn ≤2.00 1.24 1.35 1.38 1.32 1.27
由表1可知，实施例1-5中制备的阀体锻件满足《600MW示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》中对受限元素的要求。
2、按《600MW示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》对实施例1-5中制备的阀体锻件进行室温拉伸试验
检测结果，如下表2所示：
表2室温拉伸试验力学性能
指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
屈服强度，R<sub>p0.2</sub>/Mpa ≥170 249 249 251 251 244
抗拉强度，R<sub>m</sub>/Mpa ≥485 550 545 537 536 534
断后伸长率，A/％ ≥30 58.0 63.5 63.0 56.0 61.5
断面收缩率，Z/％ ≥50 76 78 78 77 79
由表2可知，实施例1-5中制备的阀体锻件满足《600MW示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》中对室温拉伸试验力学性能的要求。
3、将实施例1-5中制备的阀体锻件进行金相检测晶粒度、晶间腐蚀试验和超声波检测
(1)检测标准和要求：
①金相检测晶粒度采用ASTM E112标准测量，应达到4级或更细的要求；
②按照ASTM A262的方法E进行晶间腐蚀试验且合格；
③按照ASME NB-2540的规定采用直射法和斜射法进行超声波检测；超声波检测的验收准则按ASME第Ⅲ卷NB-2540中的规定执行，并附加ASME SA-745/SA-745M中QL-1和QA-1要求。
(2)检测结果，如下表3和图1-图3所示：
表3晶粒度、晶间腐蚀试验以及超声波检测结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
晶粒度 4级 4级 4级 4级 4级
晶间腐蚀试验 合格 合格 合格 合格 合格
超声波检测 合格 合格 合格 合格 合格
由表由表3以及图1-图3可知，实施例1-5中制备的阀体锻件满足《600MW示范快堆工程核2、3级设备奥氏体不锈钢锻件技术条件》中对晶粒度、晶间腐蚀试验以及超声波检测的要求。

Claims (6)

1.一种核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、核电SA182F316L阀体锻件按重量百分比包括下述化学元素：
C≤0.030%，Si≤1.00%，Mn≤2.00%，S≤0.030%，P≤0.045%，Cr6.0%-18.0%，Ni10.0%-15.0%；V≤0.020%，Mo2.0%-3.0%，N 0.03%-0.10%，余量为Fe；
按上述化学元素的重量百分比进行配料、冶炼，得到钢锭；具体步骤为：
S11、按化学元素的重量百分比进行配料；所述配料中包括铁合金，配料后将铁合金进行高温烘烤预处理；
S12、进入电炉，将步骤S11中所有配料依次加入电炉熔化，同时加造渣剂造渣，避免钢液裸露，并用脱氧剂扩散脱氧；当化清测温≥1560℃时取样，扒渣；扒渣时，按当次炼制总量，喂Al线9-11米/吨，喂J-Ca线6-7米/吨，抽真空25分钟；抽真空后进行破空取样，喂Al线至Al的重量百分比含量为0.06%，然后按当次炼制总量，喂J-Ca线6-7米/吨，喂J-Ce1.8-2.2kg/吨；
S13、浇注，出钢前向钢包冲氩2-4分钟，出钢温度为1570℃-1580℃，保证浇注系统清洁、干燥，浇注前向中注管和模内充氩2-4分钟，保护渣1.5-2.5kg/支，向模内浇注钢液；模冷2h后脱模空冷，得到钢锭；
S14、电渣重熔，电渣重熔渣按钢锭重量38-42kg/吨加入，所述电渣重熔渣按重量份包括：CaF2 75-85份；Al2O3 30-40份，MgO 4.8-5.2份；电渣重熔渣在加入电渣重熔炉前进行烘烤预处理，所述烘烤预处理是在温度为740-760℃至少保温6h；所述电渣重熔渣中还加入了Al粉，所述Al粉的加入量按钢锭重量115-120 kg/吨加入；进行电渣重熔时，控制电压为68-74V，电流为10800-11800A，化渣55-65min，化渣开始30-40min后，电流调整至4500A；用金属电极起弧以防止电极棒大头进碳；电渣重熔结束后，罩冷2.5-3.5h后空冷，空冷后得到电渣锭；
S2、锻造
钢锭煤气加热炉分两段加热，第一段：在7h内加温至840-860℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15-0.25min，且保温时间不少于2h；第二段：在3.5h内加温至1180±10℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.3-0.4min，且保温时间不少于2h，保温结束后，然后进行变向锻造，具体步骤为：
S21、第一序：始锻温度≥1150℃，终锻温度≥950℃；
进行镦粗，拔长到需要尺寸；然后回炉加热至1180±10℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15-0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第二序；
S22、第二序：始锻温度≥1150℃，终锻温度≥950℃；
改变纤维方向锻造，进行镦粗，再拔长到需要尺寸；然后回炉加热至1180±10℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15-0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第三序；
S23、第三序：始锻温度≥1150℃，终锻温度≥950℃；
继续改变纤维方向锻造，进行镦粗，再拔长到需要尺寸；然后回炉加热至1180±10℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15-0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第四序；
S24、第四序：始锻温度≥1150℃，终锻温度≥950℃；
继续改变纤维方向锻造，进行镦粗，再拔长到需要尺寸；然后回炉加热至1180±10℃，并按电渣锭直径，每毫米保温0.15-0.25min，且保温时间不少于2h，然后进行第五序；
S25、第五序：始锻温度≥1050℃，终锻温度≥900℃；
进行镦粗，再拔长到需要尺寸，并修整各部位到尺，得到锻件；
S3、锻造完成后，利用锻件的锻后余热，立即进行固溶处理，固溶处理时，升温至1030-1050℃，然后在1030-1050℃保温，保温时间按锻件直径1.5-2.5min/mm进行保温，且保温时间≥4h，保温结束后，得到固溶处理结束后的核电SA182F316L阀体锻件；
其中，所述步骤S21中，第一序中，镦粗比：1.5-1.7，拔长比：1.4-1.6；
所述步骤S22中，第二序中，镦粗比：1.4-1.6，拔长比：1.4-1.6；
所述步骤S23中，第三序中，镦粗比：1.4-1.6，拔长比：1.4-1.6；
所述步骤S24中，第四序中，镦粗比：1.4-1.6，拔长比：1.4-1.6；
所述步骤S25中，第五序中，镦粗比：1.2-1.3，拔长比：2.7-2.8。
2.根据权利要求1所述的核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，其特征在于，核电SA182F316L阀体锻件各化学元素的重量百分比分别为：C≤0.030%，Si≤1.00%，Mn≤2.00%，S≤0.030%，P≤0.045%，Cr9.0%-15.0%，Ni12.0%-14.0%；V≤0.020%，Mo2.2%-2.5%，N 0.04%-0.10%，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，其特征在于，核电SA182F316L阀体锻件各化学元素的重量百分比分别为：C≤0.030%，Si≤1.00%，Mn≤2.00%，S≤0.030%，P≤0.045%，Cr12.0%，Ni13.0%；V≤0.020%，Mo2.5%，N 0.04%-0.10%，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述铁合金进行高温烘烤预处理的方法是：将铁合金放入烘烤炉加热到750℃，并在温度为730-780℃保温至少6h。
5.根据权利要求1所述的核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中，所述造渣剂为萤石粉，按当次炼制总量，造渣剂按10-15kg/吨加入；所述脱氧剂为铝石灰剂，按当次炼制总量，脱氧剂按2-3kg/吨加入。
6.根据权利要求1所述的核电SA182F316L阀体锻件的制备方法，其特征在于，所述步骤S14中，所述电渣重熔渣按重量份包括：CaF2 81份；Al2O3 34份，MgO 5份。
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