CN117165852A - 一种核电安注箱用18mnd5钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电安注箱用18MND5钢板及其生产方法；属于钢铁生产技术领域；其化学成分如下：C、Mn、P、S、Si、Cr、Mo、Ni、V、Nb、Ti、Alt、Cu、N、H、As、Sn、Co，其余部分为Fe和杂质；其步骤如下：冶炼、加热、轧制、冷却及热处理工序。本发明采用转炉冶炼+LF/RH炉外精炼，补齐了还原脱氧、合金化、夹杂物镇静上浮的工艺操作短板；另外，本发明采用大厚连铸坯，铸坯轧制钢板钢质均匀性、稳定性更高；本发明所生产的钢板力学性能优异且稳定，PWHT之后性能同样满足要求，探伤合格，钢板成分均匀，焊接性能优异，综合力学性能优异，具备较高的耐压强度、低温韧性、优良的抗蠕变性能，可实现钢板的经济、批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，涉及了一种钢板及其生产方法，具体的，是涉及了一种核电安注箱用18MND5钢板及其生产方法。
背景技术
目前，核电站安全注入系统(RIS)，是在核反应堆冷却剂系统发生失水事故或者主蒸汽系统发生管道破裂事故时，完成堆芯应急冷却功能。安注箱是中压安全注入系统中储存硼水(CB-2100ppm)的容器，
目前使用的核电技术安注箱通常是AP1000、CAP1400第三代核电技术安注箱，其缺点钢板比较薄，宽度比较窄，室温及150℃拉伸强度的要求普遍比较差，因此，如何解决上述问题就值得考虑了。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供了一种力学性能优异的核电安注箱用18MND5钢板；
本发明另一目的是提供了一种核电安注箱用18MND5钢板的生产方法。
技术方案：本发明所述的一种核电安注箱用18MND5钢板，其化学成分及重量百分比为：C：0.16％～0.20％，Mn：1.35％～1.60％，P≤0.008％，S≤0.005％，Si：0.15％～0.30％，Cr≤0.10％，Mo：0.45％～0.55％，Ni:0.60％～0.80％，V≤0.05％，Nb≤0.02％，Ti≤0.03％，Alt：0.02％～0.04％，Cu≤0.10％，N≤0.006％，H≤0.006％，As≤0.01％，Sn≤0.05％，Co≤0.10％，其余部分为Fe和杂质。
进一步的，所述钢板的厚度为30-150mm，所述钢板组织主要为贝氏体。
进一步的，一种核电安注箱用18MND5钢板的生产方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序，其具体步骤如下：
冶炼工序：采用铁水预处理、转炉冶炼、LF+RH炉外精炼；
连铸工序：采用动态轻压下、电磁搅拌技术，连铸坯中心偏析C0.5级；
加热工序：铸坯堆冷≥48h后，入步进式加热炉加热；
轧制工序：利用5M轧机大轧制力的优势，采用一阶段高温大压下轧制工艺，开轧温度≥1000℃，最大单道次压下率为20％～25％，使轧制变形有效的渗透到心部；
冷却工序：轧制后的钢板上冷床空冷，然后进行堆垛缓冷；
热处理工序：钢板采用离线淬火+回火工序，淬火工序的保温时间1.5min/mm×t+40min，t为钢板厚度；回火工序的保温时间2.0min/mm×t+80min，t为钢板厚度。
进一步的，所述加热工序中的加热系数≥10.0min/cm，加热温度为1180℃～1220℃。
进一步的，所述一阶段轧制，开轧温度≥1000℃。
进一步的，所述热处理工序中正火温度为900±10℃，回火温度为680±20℃。
本发明采用为保证钢板的淬透性以及钢板淬火回火组织的稳定性，钢的成分C、Mn、Ni、Mo元素含量按标准上限控制，在钢的热处理组织中C主要是以FeC渗碳体化合物存在，淬火、回火热处理钢中FeC渗碳体均匀细小弥散分布，成为提高钢板室温、150℃拉伸强度的物相，Mn、Ni、Mo既是固溶强化元素，同时又对钢板亚稳定状态组织相中元素扩散移动阻止作用，从而提高钢的淬透性、回火组织的稳定性，提高钢的机体强度及150℃的拉伸性能；无Nb、V、Ti微合金成分设计，保证钢板实际晶粒大小均匀，同时减少金属相变引起的微合金元素碳化物析出产生局部应力，改善钢板表面不锈钢堆焊质量。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、采用转炉冶炼+LF/RH炉外精炼，与电炉炼钢相比，补齐了还原脱氧、合金化、夹杂物镇静上浮的工艺操作短板，并且钢的纯净度及其它有害杂质元素控制已超越了电炉炼钢的生产工艺；2、采用大厚连铸坯(460mm)，与钢锭轧制钢板相比，铸坯轧制钢板钢质均匀性、稳定性更高、成材率更高、成本更低；3、力学性能优异，本发明中化学成分进行优化，C、Mn、Ni、Mo元素含量按标准上限添加，可以提高钢的淬透性和抗回火脆化能力，保证钢板在中高温环境中的力学性能；4、本发明所生产的钢板力学性能优异且稳定，屈服强度分布在530MPa～630MPa之间，抗拉强度分布在650MPa～710MPa之间，150℃高温拉伸抗拉强度≥620Mpa，0℃横向冲击冲击功≥200J，PWHT之后性能同样满足要求，探伤合格，钢板成分均匀，焊接性能优异，综合力学性能优异，具备较高的耐压强度、低温韧性、优良的抗蠕变性能，可实现钢板的经济、批量生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例提供的一种核电安注箱用18MND5钢板钢板，厚度为88mm，成分含量(wt)为：C：0.18％、Mn：1.45％、P：0.005％、S：0.001％、Si：0.17％、Cr：0.02％、Mo：0.49％、Ni：0.65％、V：0.003％、Nb：0.003％、Ti：0.011％、Alt：0.027％、Cu：0.02％、N：0.0030％、As：0.006％、Sn：0.002％、Co：0.001％，其余为Fe和杂质。
上述钢板的生产方法，包括以下步骤：
炼钢工序：采用铁水预处理、转炉冶炼、LF+RH炉外精炼；
连铸工序：采用动态轻压下、电磁搅拌技术，连铸坯中心偏析C0.5级，铸坯厚度为320mm；
加热工序：铸坯堆冷时间65h，入加热炉加热，加热系数11.1min/cm，加热温度1198℃；
轧制工序：采用一阶段轧制工艺，开轧温度1090℃，终轧温度为970℃，轧制道次13道；
冷却工序：轧制后的钢板上冷床空冷；然后下线堆冷，堆冷温度≥300℃，堆冷时间52h；
热处理工序：钢板切边后进行淬火+回火，淬火温度909℃、总在炉时间174min,出炉后水冷；回火温度683℃，总在炉时间256min,出炉后空冷；
探伤工序：钢板按照EN 10160S3E4探伤要求进行验收，探伤合格。
力学性能为：屈服强度568MPa，抗拉强度700MPa，断后伸长率22％，150℃高温拉伸抗拉强度670MPa，0℃横向冲击功Akv：248J、238J、228J，均值238J；615℃PWHT后屈服强度555MPa，抗拉强度668MPa，断后伸长率25％，150℃高温拉伸抗拉强度660MPa，0℃横向冲击功Akv：265J、256J、241J，均值254J。
实施例2
本实施例提供的一种核电安注箱用18MND5钢板钢板，厚度为105mm，成分含量(wt)为：C：0.18％、Mn：1.45％、P：0.005％、S：0.001％、Si：0.17％、Cr：0.02％、Mo：0.49％、Ni：0.65％、V：0.003％、Nb：0.003％、Ti：0.011％、Alt：0.027％、Cu：0.02％、N：0.0030％、As：0.006％、Sn：0.002％、Co：0.001％，其余为Fe和杂质。
上述钢板的生产方法，包括以下步骤：
炼钢工序：采用铁水预处理、转炉冶炼、LF+RH炉外精炼；
连铸工序：采用动态轻压下、电磁搅拌技术，连铸坯中心偏析C0.5级，铸坯厚度为320mm；
加热工序：铸坯堆冷时间65h，入加热炉加热，加热系数11.1min/cm，加热温度1197℃；
轧制工序：采用一阶段轧制工艺，开轧温度1080℃，终轧温度为990℃，轧制道次11道；
冷却工序：轧制后的钢板上冷床空冷；然后下线堆冷，堆冷温度≥300℃，堆冷时间61h；
热处理工序：钢板切边后进行淬火+回火，淬火温度905℃、总在炉时间198min,出炉后水冷；回火温度688℃，总在炉时间291min,出炉后空冷；
探伤工序：钢板按照EN 10160S3E4探伤要求进行验收，探伤合格。
力学性能为：屈服强度565MPa，抗拉强度695MPa，断后伸长率21％，150℃高温拉伸抗拉强度655MPa，0℃横向冲击功Akv：211J、218J、215J，均值215J；615℃PWHT后屈服强度530MPa，抗拉强度665MPa，断后伸长率24％，150℃高温拉伸抗拉强度630MPa，0℃横向冲击功Akv：252J、253J、246J，均值250J。
综上所述，本发明采用Mn、Ni、Mo元素复合添加的成分设计，P、S等元素的严格控制，采用连铸电磁搅拌和连铸坯C类偏析精准控制技术，高温加热，一阶段轧制，生产出性能优良的核电安注箱用18MND5钢板。88mm、105mm规格18MND5钢板达到满足现下核电技术安注箱用钢板要求，钢板组织为贝氏体组织，探伤满足EN 10160S3E4要求，钢板屈服强度分布在屈服强度分布在530MPa～630MPa之间，抗拉强度分布在650MPa～710MPa之间，150℃高温拉伸抗拉强度≥620Mpa，0℃横向冲击冲击功≥200J，PWHT之后性能同样满足要求，探伤合格，钢板成分均匀，焊接性能优异，综合力学性能优异，具备较高的耐压强度、低温韧性、优良的抗蠕变性能，可实现钢板的经济、批量生产。
Claims (10)
1.一种核电安注箱用18MND5钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.16％～0.20％，Mn：1.35％～1.60％，P≤0.008％，S≤0.005％，Si：0.15％～0.30％，Cr≤0.10％，Mo：0.45％～0.55％，Ni:0.60％～0.80％，V≤0.05％，Nb≤0.02％，Ti≤0.03％，Alt：0.02％～0.04％，Cu≤0.10％，N≤0.006％，H≤0.006％，As≤0.01％，Sn≤0.05％，Co≤0.10％，其余部分为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种核电安注箱用18MND5钢板，其特征在于，所述钢板的厚度为30-150mm；
所述钢板组织为贝氏体。
3.如权利要求1-2任意一项所述的一种核电安注箱用18MND5钢板的生产方法，其特征在于，其制备步骤如下：冶炼、连铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序。
4.根据权利要求3所述的一种核电安注箱用18MND5钢板的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序具体是：采用铁水预处理、转炉冶炼、LF+RH炉外精炼。
5.根据权利要求3所述的一种核电安注箱用18MND5钢板的生产方法，其特征在于，所述连铸工序具体是：采用动态轻压下、电磁搅拌技术，连铸坯中心偏析C0.5级。
6.根据权利要求3所述的一种核电安注箱用18MND5钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序具体是：铸坯堆冷≥48h后，入步进式加热炉加热；
其中，所述加热系数≥10.0min/cm，加热温度为1180～1220℃。
7.根据权利要求3所述的一种核电安注箱用18MND5钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序具体是：利用5M轧机大轧制力，采用一阶段高温大压下轧制工艺，使轧制变形渗透到心部；
其中，所述开轧温度≥1000℃。
8.根据权利要求3所述的一种核电安注箱用18MND5钢板的生产方法，其特征在于，所述轧后冷却工序具体是：轧制后的钢板上冷床空冷，然后进行堆垛缓冷；
其中，堆垛时间为48小时及以上。
9.根据权利要求3所述的一种核电安注箱用18MND5钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序具体是：钢板采用离线淬火+回火工序，淬火工序的保温时间为：(1.5min/mm×t+40)±10min，
其中，t为钢板厚度；
回火工序的保温时间为：(2.0min/mm×t+80)±10min，
其中，t为钢板厚度。
10.根据权利要求9所述的一种核电安注箱用18MND5钢板的生产方法，其特征在于，所述离线淬火的温度为900±10℃，回火的温度为680±20℃。
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