CZ4360U1 - Austenitická korozivzdorná ocel s přídavkem bóru - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká austenitické korozivzdorné oceli s přídavkem bóru a se schopností absorpce tepelných neutronů, určené zejména pro jadernou energetiku.

Dosavadní stav techniky

Dosud známé austenitické korozivzdorné oceli pro tyto účely obsahují v hmotnostním množství obvykle stopy až 0,03 % uhlíku, stopy až 2,0 % manganu, stopy až 1,0 % křemíku, 16,0 až 22,0 % » ohromu, 11,0 až 14,0 % niklu, stopy až 3,0 % molybdenu a stopy až _M 0, 2 % kobaltu. Pro docílení schopnosti absorpce tepelných neutronů jsou tyto oceli legovány bórem od 0,6 % hmotnostních a zbytek tvoří železo a doprovodné nečistoty. Horní hranice obsahu bóru s ohledem na zachování potřebné korozivzdornosti těchto ocelí se přitom dosud pohybuje do 2,0 % hmotnostních a vzhledem k tomu, že legování bórem zároveň snižuje jejich technologickou plasticitu, bývají tyto oceli pro potlačení aktivity kyslíku a síry a zároveň pro docílení jejich tvařitelnosti dále mikrolegovány vápníkem a hořčíkem. Příkladem těchto mikrolegovaných ocelí je korozivzdorná austenitická ocel podle čs. patentového spisu AO 270797, obsahující v hmotnostním množství kromě výše uvedených prvků a 0,6 až 2,0 % bóru dále 0,001 až 0,006 % vápníku, 0,001 až 0,008 % hořčíku, stopy až 0,006 % kyslíku, stopy až 0,010 % síry a stopy až 0,020 % dusíku. Přes toto dolegování hořčíkem a vápníkem je nevýhodou oceli podle zmíněného čs. patentového spisu dosažení její tvařitelnosti jen do určité míry, což poté přináší problémy při následném zpracování této oceli. Tyto problémy se projevují jednak při základním zpracování této oceli do plechů nebo pásů, a zvláště pak při následném použití této oceli pro výrobu konkrétního zařízení, kdy například při výrobě schránek vyhořelého jaderného paliva je nutno z důvodu omezené tvařitelnosti této oceli používat značné množství svarů, které vyžadují s ohledem na bezpečnost zařízení zároveň jejich pečlivou kontrolu. Tím se at již při základním zpracování této oceli nebo jejím následném použití značně snižuje produktivita práce a zvyšují se výrobní náklady.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody stávajícího stavu techniky jsou do ¹ podstatné míry odstraněny austenitickou korozivzdornou ocelí * s přídavkem bóru, obsahující v hmotnostním množství kromě chrómu t a niklu jako prvků, zajištujících korozivzdornost, dále 0,005 až

0,03 % uhlíku, 0,1 až 2,5 % manganu, 0,1 až 1,0 % křemíku, 0,001 až 0,03 % fosforu, 0,001 až 0,03 % síry, 0,01 až 3,5 % molybdenu, 0,01 až 0,2 % kobaltu, 0,01 až 0,25 % hliníku, 0,001 až 0,045 % dusíku, 0,001 až 0,01 % vápníku, 0,001 až 0,01 % hořčíku, zbytek železo a obvyklé stopové nečistoty, jako například měď, kyslík, cín, olovo, vizmut a antimon, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 0,1 až 0,59 % hmotnostních bóru, 15,0 až 22,0 % hmotnostních chrómu a 8,0 až 14,0 % hmotnostních niklu.

-1CZ 4360 U

Základním rozdílem u oceli podle tohoto technického řešení proti jiným dosud známým ocelím, určených pro jadernou energetiku, je snížení hmotnostního obsahu bóru a snížení spodní hranice obsahu chrómu a niklu a hlavní výhodou proti těmto ocelím je podstatné zlepšení její tvařitelnosti za tepla a zejména za studená a značné snížení výmětovosti při dalším zpracování. Při zachování korozivzdornosti této oceli je z důvodu sníženého obsahu bóru sice poněkud zmenšena požadovaná pohltivost tepelných neutronů, nicméně tuto skutečnost lze snadno eliminovat použitím oceli o větší tloušťce, přičemž z hlediska tvarovatelnosti oceli nepůsobí zvětšení tloušťky tak výrazně, jako vyšší obsahy bóru. Zlepšená tvarovatelnost austenitické korozivzdorné oceli podle technického řešení se přitom kladně projeví ve všech fázích jejího zpracování a při výrobě konkrétních zařízení z této oceli. '

Příkladně při základním zpracování austenitické korozivzdorné oceli po její výrobě na pecním agregátu se tato ocel odlévá do ‘ % ingotů o hmotnosti 500 až 4 000 kg, které se po kontrole a vyčištění ohřívají a tváří za tepla při počátečních teplotách 1 120 až 1 020 °C do polotovaru o šířce 200 až 700 mm a tloušťce 10 až 140 mm, který se mechanicky čistí a po ohřevu na teplotu 1 140 až 1 020 °C se válcuje do plechu v tabulích tloušťky 1 až 10 mm resp. pásů ve svitku o tloušťce 2 až 5 mm s doválcovací teplotou 980 až 820 °C. Po tomto válcování následuje rozpouštěcí žíhání při teplotě 1 090 až 1 140 C a době výdrže 5 až 30 minut a ochlazování na vzduchu. Poté se plechy nebo pásy moří, načež následuje rovnání, kontrola povrchu, čištění a zastřižení.

Příklady provedení technického řešeni

Příklad l

Příkladně byla vyrobena austenitická korozivzdorná ocel, obsahující v hmotnostním množství 0,012 % uhlíku, 1,28 % manganu, 0,45 % křemíku, 0,027 % fosforu, 0,004 % síry, 19,25 % chrómu, 12,45 % niklu, 1,08 % molybdenu, 0,12 % kobaltu, 0,035 % dusíku, 0,23 % bóru, 0,0015 % vápníku, 0,0012 % hořčíku, 0,084 % hliníku a zbytek železo a doprovodné stopové nečistoty.

Výhoda oceli podle tohoto provedení technického řešení je patrná již ze zpracování této oceli, při němž se tato ocel odlévá do ingotů o hmotnosti například 1 500 kg, které se po odlití ochlazují volně na vzduchu, načež se vizuálně kontrolují a zjištěné vady odstraňují vysekáním. Po kontrole a vyčištění se tyto ingoty nasazují do předehřívací karuselové pece, kde se po dobu 7 hodin předehřívají na teplotu 850 °C a po přesazení na komorovou pec se dohřívají na teplotu 1 120 C. Poté následuje kování na lisu na úhlových kovadlech do osmihranu 300 mm, který se po dohřevu dále dokovává v rovných kovadlech na bramu 350x130x3500 mm s dokovací teplotou 820 °C, která se ochlazuje volně na vzduchu. Po vychlazení následuje frézování obou širokých stran a místní vybroušení na boční straně na rozměr 350x120x350 mm. Vyčištěné bramy se nasazují na strkací pec, po 7 hodinách ohřevu na 1 130 °C se tyto bramy válcují na pásové trati do pásu o rozměru 350x3,5 mm, který se navíjí do svitku, přičemž doválcovací teplota je 920 C a navíjecí teplota 890 °C. Po vyválcování a navinutí následuje vychlazení svitku volně na vzduchu, vyžíhání

-2CZ 4360 U na průběžné žíhací peci při teplotě 1 100 °C s výdrží na této teplotě 17 minut a vychlazení na vzduchu. Po vyžíhání se pás na průběžné mořicí lince moří a po vymoření na válečkové rovnačce vyrovnává a dělí na pruhy 350x3,5x5000 mm.

Příklad 2

Podle druhého příkladu provedení byla vyrobena ocel, obsahující v hmotnostním množství 0,028 % uhlíku, 1,59 % manganu, 0,5 % křemíku, 0,018 % fosforu, 0,005 síry, 18,48 % chrómu, 8,90 % niklu, 0,08 % molybdenu, 0,03 % kobaltu, 0,077 % hliníku, 0,042 % dusíku, 0,51 % bóru, 0,002 vápníku, 0,0025 % hořčíku, zbytek železo a doprovodné stopové nečistoty.

Ocel se odlévá do ingotů o hmotnosti 1 100 kg, které se po odlití ochlazují volně na vzduchu. Po vychlazení se ingoty celopovrchově čistí soustružením a jsou vizuálně kontrolovány. Po vyčištění se nasazují k předehřevu na karuselovou pec, kde za 9 hodin jsou předehřátý na teplotu 810 ’C. Po tomto předehřevu následuje dohřev v komorové peci na teplotu 1 120 °C. Poté se ingoty kovají na lisu v úhlových kovadlech do osmihranu 300 mm, který se po dohřevu na 1 100 °C dále dokovává na rovných kovadlech lisu až na rozměr 300x86 mm. Dokovací teplota je 910 “C. Vykované obdélníkové polotovary se dělí na délky l 020 mm a všestranně se čistí broušením. Vybroušené a označené polotovary po ohřevu na strkací peci se při teplotě 1 110 °C válcují na trio stolici na tlouštku 10 mm, přičemž doválcovací teplota je 900 °C. Po rozdělení a kontrole předvalků a jejich ohřevu na krokové peci na teplotu 1 100 °C se předvalky válcují na duo stolici do plechů o tlouštce 5 mm, přičemž doválcovací teplota je 850 °C. Po odstřižení boků a stran vyválcovaného plechu následuje rozpouštěcí žíhání na průběžné peci při žíhacím režimu 1 100 ’C/20 min, a vychlazení volně na vzduchu. Poté následuje rovnání na válečkové rovnačce, vymoření, kontrola povrchu a rozdělení tabulí do pruhů o rozměrech 5x205x4280 mm.

Průmyslová využitelnost

Austenitickou korozivzdornou ocel s přídavkem bóru podle technického řešení lze využívat zejména všude tam, kde se vyžaduje její schopnost absorpce tepelných neutronů, korozivzdornost a tvařitelnost, například ve formě plechů v jaderné energetice při výstavbě kompaktních skladů vyhořelého jaderného paliva a při výrobě zařízení k jeho transportu.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   Austenitická korozivzdorná ocel s přídavkem bóru, obsahující v hmotnostním množství kromě chrómu a niklu dále 0,005 až 0,03 % uhlíku, 0,1 až 2,5 % manganu, 0,1 až 1,0 % křemíku, 0,001 až 0,03 % fosforu, 0,001 až 0,03 % síry, 0,01 až 3,5 % molybdenu, 0,01 až 0,2 % kobaltu, 0,01 až 0,25 % hliníku, 0,001 až 0,045 % dusíku, 0,001 až 0,01 % vápníku, 0,001 až 0,01 % hořčíku, zbytek železo a obvyklé doprovodné stopové nečistoty, vyznačující se tím, že obsahuje 0,1 až 0,59 % hmotnostních bóru, 15,0 až 22,0 % hmotnostních chrómu a 8,0 až 14,0 % hmotnostních niklu.