一種304ln核電用奧氏體不銹鋼的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種304LN核電用奧氏體不銹鋼的制備方法，包括以下步驟：(一)EAF電弧爐粗煉；(二)AOD精煉；(三)澆注；(四)熱加工鍛造；(五)熱處理。本發(fā)明的制備方法工藝步驟簡單，易操作，適合工業(yè)化生產，通過對不銹鋼化學成分的嚴格控制以及對冶煉、鍛造、熱處理工藝的優(yōu)化設計，以進一步提高304LN核電用奧氏體不銹鋼的耐蝕性能和力學性能。
【專利說明】-種304LN核電用奧氏體不銹鋼的制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬冶煉【技術領域】，尤其是涉及一種304LN核電用奧氏體不銹鋼的制 備方法。

【背景技術】
[0002] 奧氏體不銹鋼由于具有良好的耐蝕性和力學性能，已經廣泛用于核裂變反應堆高 溫環(huán)境部件的制備，如堆內構件、硼注箱、核乏料儲運裝置和核燃料水池等。然而，隨著各種 堆型核電站的建造、運行和容器的增大，以及結構（壁厚等）、腐蝕性等方面的研討，目前通 用的304LN奧氏體不銹鋼其耐腐蝕性及力學性能已經無法滿足實際需求，因此急需進一步 提高304LN奧氏體不銹鋼其耐腐蝕性及力學性能以適應核電工業(yè)的高速發(fā)展。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種304LN核電用奧氏體不銹鋼的制備方法，本發(fā)明的制備 方法工藝步驟簡單，易操作，適合工業(yè)化生產，通過對不銹鋼化學成分的嚴格控制以及對冶 煉、鍛造、熱處理工藝的優(yōu)化設計，以進一步提高304LN核電用奧氏體不銹鋼的耐蝕性能和 力學性能。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0005] -種304LN核電用奧氏體不銹鋼的制備方法，包括以下步驟：
[0006] (一）EAF電弧爐粗煉
[0007] 選用GCrl5或原生態(tài)SP < 0. 02%的優(yōu)質廢鋼作為原材料加入EAF電弧爐進 行熔煉，原材料中配C的含C量> 0. 7 %，成分初控Cr > 17 %，在鎳鐵脫P時，控制鋼中 Cr彡L 5 %，在氧化期脫P時，控制熔池溫度1510?1530°C，氧氣壓力0· 4?0· 5Mpa，脫 P彡0.012%，脫C彡0.5% ;氧化期流渣后，控制熔池溫度1630?1660°C，取樣分析，當 P彡0. 012%，調整鋼水成分后，升溫至1680?1700°C兌鋼，兌鋼時，主副槍全部吹N2，主槍 壓力6?7kg/cm 2,副槍壓力6?7kg/cm2。調整鋼水成分以使鋼水能適應隨后的精煉爐的 冶煉要求。
[0008] (二）AOD 精煉
[0009] (I) I期吹煉：02 : N2 = 4?5 : 1，其中氧氣流量控制在850?900m3/h，同時控 制成分Cr : 18. 2?18. 5%，Ni :8. 1?8. 2%，溫度控制在1650± KTC，終點C控制在(λ 2? 0· 25%。
[0010] ⑵II期吹煉：〇2 : N2 = 1?2 : 1，其中氧氣流量控制在850?900m3/h，加 CaO， 溫度控制在1690°C ± KTC，C控制在0. 03?0. 05%。
[0011] (3)111期吹煉：〇2 : N2 = I : 1?2,其中氧氣流量控制在850?900m3/h，加 CaO， 待終點C控制彡0. 01 %時，溫度控制在1690± KTC，純吹Ar 3?5min。
[0012] (4)預還原：加入Si-Fe粉還原，取樣分析，取樣分析的Si彡0. 30%時，控制溫度 在 1700 ?1715°C，純吹 Ar 4 ?5min，Ar 流量 400 ?600m3/h。
[0013] (5)還原：扒渣全部，加入鋁錠還原，同時加入CaO和CaF2重新造渣，調整Cr、 Ni、Mn含量達到成品中下限時，純吹Ar至少3min，Ar流量400?600m3/h，控制溫度在 1600 ± KTC，加入稀土。
[0014] (6)出鋼：將鋼包調整好，對準鋼包全流出鋼，出鋼時在鋼流中加入CaSi塊、硼鐵。
[0015] (三）澆注
[0016] 鋼包烘烤溫度彡800°C，鎮(zhèn)靜4?6min后開始澆注，鋼錠模模溫> 70°C，平板二塊 澆完，澆注時采用Ar保護。
[0017] (四）熱加工鍛造
[0018] 總鍛造比彡4,每火次變形量彡30%，頭部切除量為15?16%，尾部切除量為5? 6%，鍛造溫度范圍1150?860°C，鍛造后按退化工藝680?750°C X 2. 5分鐘/毫米，空冷。
[0019] (五）熱處理
[0020] 淬火溫度1030?1150°C，保溫時間I. 0?1. 4分鐘/毫米，油冷彡75°C后，空冷； 回火溫度630?680°C，保溫時間2. 3?2. 7分鐘/毫米，空冷。本發(fā)明中保溫時間均按鍛 件截面厚度計算。
[0021] 作為優(yōu)選，步驟（2)中，CaO的加入量為25?30kg/噸鋼。
[0022] 作為優(yōu)選，步驟（3)中，CaO的加入量為28?30kg/噸鋼。
[0023] 作為優(yōu)選，步驟（4)中，Si-Fe粉的加入量為10?12kg/噸鋼。
[0024] 作為優(yōu)選，步驟（5)中，鋁錠的加入量為1?I. 2kg/噸鋼，CaO的加入量為28? 30kg/噸鋼，CaF2的加入量為7?8kg/噸鋼，稀土的加入量為0. 1?0. 16kg/噸鋼。
[0025] 作為優(yōu)選，步驟（6)中出鋼時，CaSi塊的加入量為0. 75?0. 9kg/噸鋼，硼鐵的加 入量為0. 1?0. 12kg/噸鋼。
[0026] 因此，本發(fā)明的有益效果是：工藝步驟簡單，易操作，適合工業(yè)化生產，通過對不銹 鋼化學成分的嚴格控制以及對冶煉、鍛造、熱處理工藝的優(yōu)化設計，含N較高，提高奧氏體 區(qū)，并控制氮化鉻晶體在晶界上的析出，從而以進一步提高304LN核電用奧氏體不銹鋼的 耐蝕性能和力學性能。

【具體實施方式】
[0027] 下面通過【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的描述。
[0028] 在本發(fā)明中，若非特指，所有百分比均為重量單位，所有設備和原料均可從市場購 得或是本行業(yè)常用的，下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域常規(guī)方法。
[0029] 實施例1
[0030] 一種304LN核電用奧氏體不銹鋼的制備方法，包括以下步驟：
[0031] (一）EAF電弧爐粗煉
[0032] 選用原生態(tài)SP < 0. 02%的優(yōu)質廢鋼作為原材料加入EAF電弧爐進行熔煉，原材 料中配C的含C量彡0.7%，成分初控Cr彡17%，在鎳鐵脫P時，控制鋼中Cr < 1.5%，在 氧化期脫P時，控制熔池溫度1510?1530°C，氧氣壓力0· 4?0· 5Mpa，脫P彡0· 012%，脫 C彡0. 5%;氧化期流渣后，控制熔池溫度1630?1660°C，取樣分析，當P彡0. 012%，調整鋼 水成分后，升溫至1680°C兌鋼，兌鋼時，主副槍全部吹隊，主槍壓力6kg/cm2,副槍壓力6kg/ cm2。
[0033] (二）AOD 精煉
[0034] (I) I期吹煉：02 : N2 = 4 : 1，其中氧氣流量控制在850m3/h，同時控制成分Cr : 18. 2 ?18. 5%，Ni :8. 1 ?8. 2%，溫度控制在 1650±10°C，終點 C 控制在 0· 2 ?0· 25%。
[0035] (2)11期吹煉：02:隊=1:1，其中氧氣流量控制在850!113/11，加0 &0,0&0的加入 量為25?30kg/噸鋼，溫度控制在1690°C ± 10°C，C控制在0. 03?0. 05% ;
[0036] (3) III期吹煉：02 : N2 = I : 1?2,其中氧氣流量控制在850m3/h，加 CaO, CaO 的加入量為28kg/噸鋼，待終點C控制彡0. 01 %時，溫度控制在1690 ± KTC，純吹Ar 3min ;
[0037] (4)預還原：加入Si-Fe粉還原，Si-Fe粉的加入量為IOkg/噸鋼，取樣分析，取樣 分析的Si彡0.30%時，控制溫度在 1700 ?1715°C，純吹Ar4min，Ar流量 400m3/h;
[0038] (5)還原：扒漁全部,加入錯錠還原,錯錠的加入量為Ikg/噸鋼，同時加入CaO和 CaF2重新造渣，CaO的加入量為28kg/噸鋼，CaF2的加入量為7kg/噸鋼，調整Cr、Ni、Mn含 量達到成品中下限時，純吹Ar至少3min，Ar流量400m 3/h，控制溫度在1600±10°C，加入稀 土，稀土的加入量為0. Ikg/噸鋼。
[0039] (6)出鋼：將鋼包調整好，對準鋼包全流出鋼，出鋼時在鋼流中加入CaSi塊、硼鐵， CaSi塊的加入量為0. 75kg/噸鋼，硼鐵的加入量為0. Ikg/噸鋼。
[0040] (三）澆注
[0041] 鋼包烘烤溫度彡80(TC，鎮(zhèn)靜4min后開始澆注，鋼錠模模溫> 70°C，平板二塊澆 完，澆注時采用Ar保護。
[0042] (四）熱加工鍛造
[0043] 總鍛造比彡4,每火次變形量彡30 %，頭部切除量為15 %，尾部切除量為5 %，鍛造 溫度范圍1150?860°C，鍛造后按退化工藝680°C X2. 5分鐘/毫米，空冷。
[0044] (五）熱處理
[0045] 淬火溫度1030?1150°C，保溫時間I. 0分鐘/毫米，油冷彡75°C后，空冷；回火溫 度630?680°C，保溫時間2. 3分鐘/毫米，空冷。
[0046] 將本實施例得到的304LN核電用奧氏體不銹鋼與規(guī)范要求的常規(guī)304LN不銹鋼 (參照標準：DIN 17440,牌號：1. 4311)分別進行化學成分和力學性能比較，得到的結果分 別如表1、表2所不。
[0047] 而下述實施例2、實施例3中得到的304LN核電用奧氏體不銹鋼與規(guī)范要求的常規(guī) 304LN不銹鋼（參照標準：DIN 17440,牌號：1.4311)分別進行化學成分和力學性能比較， 得到的結果分別與表1、表2所示的結果類似，故不一一贅述。
[0048] 實施例2
[0049] (一）EAF電弧爐粗煉
[0050] 選用GCrl5優(yōu)質廢鋼作為原材料加入EAF電弧爐進行熔煉，原材料中配C的含C 量彡0. 7 %，成分初控Cr彡17 %，在鎳鐵脫P時，控制鋼中CrS 1. 5 %，在氧化期脫P時，控 制熔池溫度1510?1530°C，氧氣壓力0· 4?0· 5Mpa，脫P彡0· 012%，脫C彡0· 5% ;氧化 期流渣后，控制熔池溫度1630?1660°C，取樣分析，當P < 0. 012%，調整鋼水成分后，升溫 至1690°C兌鋼，兌鋼時，主副槍全部吹N2，主槍壓力6. 5kg/cm2,副槍壓力6. 5kg/cm2。
[0051] (二）AOD 精煉
[0052] (I)I期吹煉：02 : Ν2 = 4·5 : 1，其中氧氣流量控制在880m3/h，同時控制成分Cr : 18. 2 ?18. 5%，Ni :8. 1 ?8· 2%，溫度控制在 1650±10°C，終點 C 控制在(λ 2 ?(λ 25%。
[0053] (2) II期吹煉：02 : N2 = 1. 2 : 1，其中氧氣流量控制在880m3/h，加 Ca0，Ca0的加 入量為26kg/噸鋼，溫度控制在1690°C ± 10°C，C控制在0. 03?0. 05%。
[0054] (3) III期吹煉：02 : N2 = I : 1?2,其中氧氣流量控制在880m3/h，加 CaO, CaO 的加入量為29kg/噸鋼，待終點C控制彡0. 01 %時，溫度控制在1690 ± KTC，純吹Ar4min ;
[0055] (4)預還原：加入Si-Fe粉還原，Si-Fe粉的加入量為llkg/噸鋼，取樣分析，取樣 分析的3丨彡0.30%時，控制溫度在1700?17151：，純吹44.51^11，41'流量500111 3/11。
[0056] (5)還原：扒漁全部,加入錯錠還原，錯錠的加入量為I. Ikg/噸鋼，同時加入CaO 和CaF2重新造渣，CaO的加入量為29kg/噸鋼，CaF2的加入量為7. 5kg/噸鋼，調整Cr、Ni、 Mn含量達到成品中下限時，純吹Ar至少3min，Ar流量500m3/h，控制溫度在1600± KTC，力口 入稀土，稀土的加入量為0. 12kg/噸鋼。
[0057] (6)出鋼：將鋼包調整好，對準鋼包全流出鋼，出鋼時在鋼流中加入CaSi塊、硼鐵， CaSi塊的加入量為0. 8kg/噸鋼，硼鐵的加入量為0. Ilkg/噸鋼。
[0058] (三）澆注
[0059] 鋼包烘烤溫度彡80(TC，鎮(zhèn)靜5min后開始澆注，鋼錠模模溫> 70°C，平板二塊澆 完，澆注時采用Ar保護。
[0060] (四）熱加工鍛造
[0061] 總鍛造比彡4,每火次變形量彡30 %，頭部切除量為15. 5 %，尾部切除量為5. 5 %， 鍛造溫度范圍1150?860°C，鍛造后按退化工藝700°C X2. 5分鐘/毫米，空冷。
[0062] (五）熱處理
[0063] 淬火溫度1030?1150°C，保溫時間1. 2分鐘/毫米，油冷彡75°C后，空冷；回火溫 度630?680°C，保溫時間2. 4分鐘/毫米，空冷。
[0064] 實施例3
[0065] (一）EAF電弧爐粗煉
[0066] 選用原生態(tài)SP < 0. 02%的優(yōu)質廢鋼作為原材料加入EAF電弧爐進行熔煉，原材 料中配C的含C量彡0.7%，成分初控Cr彡17%，在鎳鐵脫P時，控制鋼中Cr < 1.5%，在 氧化期脫P時，控制熔池溫度1510?1530°C，氧氣壓力0· 4?0· 5Mpa，脫P彡0· 012%，脫 C彡0. 5%;氧化期流渣后，控制熔池溫度1630?1660°C，取樣分析，當P彡0. 012%，調整鋼 水成分后，升溫至1700°C兌鋼，兌鋼時，主副槍全部吹隊，主槍壓力7kg/cm2,副槍壓力7kg/ cm2。
[0067] (二）AOD 精煉
[0068] (I) I期吹煉：02 : N2 = 5 : 1，其中氧氣流量控制在900m3/h，同時控制成分Cr : 18. 2 ?18. 5%，Ni :8. 1 ?8. 2%，溫度控制在 1650±10°C，終點 C 控制在 0· 2 ?0· 25%。
[0069] (2)11期吹煉：02:隊=2:1，其中氧氣流量控制在900!113/11，加0 &0,0&0的加入 量為25?30kg/噸鋼，溫度控制在1690°C ± 10°C，C控制在0. 03?0. 05%。
[0070] (3)111期吹煉：02:隊=1:2，其中氧氣流量控制在900111 3/11，加〇&0，〇&0的加 入量為30kg/噸鋼，待終點C控制彡0. 01 %時，溫度控制在1690 ± KTC，純吹Ar 5min ;
[0071] (4)預還原：加入Si-Fe粉還原，Si-Fe粉的加入量為12kg/噸鋼，取樣分析，取樣 分析的Si彡0.30%時，控制溫度在 1700 ?1715°C，純吹Ar5min，Ar流量 600m3/h。
[0072] (5)還原：扒渣全部，加入鋁錠還原，鋁錠的加入量為I. 2kg/噸鋼，同時加入CaO 和CaF2重新造渣，CaO的加入量為30kg/噸鋼，CaF2的加入量為8kg/噸鋼，調整Cr、Ni、Mn 含量達到成品中下限時，純吹Ar至少3min，Ar流量4600m3/h，控制溫度在1600± KTC，力口 入稀土，稀土的加入量為0.16kg/噸鋼。（6)出鋼：將鋼包調整好，對準鋼包全流出鋼，出鋼 時在鋼流中加入CaSi塊、硼鐵，CaSi塊的加入量為0. 9kg/噸鋼，硼鐵的加入量為0. 12kg/ 噸鋼。
[0073](三）澆注
[0074] 鋼包烘烤溫度彡80(TC，鎮(zhèn)靜6min后開始澆注，鋼錠模模溫> 70°C，平板二塊澆 完，澆注時采用Ar保護。
[0075] (四）熱加工鍛造
[0076] 總鍛造比彡4,每火次變形量彡30 %，頭部切除量為16 %，尾部切除量為6 %，鍛造 溫度范圍1150?860°C，鍛造后按退化工藝750°C X2. 5分鐘/毫米，空冷。
[0077] (五）熱處理
[0078] 淬火溫度1030?1150°C，保溫時間1. 4分鐘/毫米，油冷彡75°C后，空冷；回火溫 度630?680°C，保溫時間2. 7分鐘/毫米，空冷。
[0079] 表1實施例1的304LN核電用奧氏體不銹鋼與常規(guī)304LN不銹鋼化學成分的比較 結果
[0080]

【權利要求】
1. 一種304LN核電用奧氏體不銹鋼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (一） EAF電弧爐粗煉 選用GCr 15或原生態(tài)SP < 0. 02 %的優(yōu)質廢鋼作為原材料加入EAF電弧爐進行熔煉，原 材料中配C的含C量彡0. 7%，成分初控Cr彡17%，在鎳鐵脫P時，控制鋼中Cr < 1. 5%， 在氧化期脫P時，控制熔池溫度1510?1530°C，氧氣壓力0? 4?0? 5Mpa，脫P彡0? 012%， 脫C彡0. 5% ;氧化期流渣后，控制熔池溫度1630?1660°C，取樣分析，當P彡0. 012%，調 整鋼水成分后，升溫至1680?1700°C兌鋼，兌鋼時，主副槍全部吹N2，主槍壓力6?7kg/ cm 2,畐Ij槍壓力6?7kg/cm2 ; (二） AOD精煉 (1) 1期吹煉：〇2:隊=4?5:1，其中氧氣流量控制在850?90〇1113/11，同時控制 成分Cr : 18. 2?18. 5%，Ni :8. 1?8. 2%，溫度控制在1650± KTC，終點C控制在0? 2? 0. 25% ； (2) 11期吹煉：02 : N2 = I?2 : 1，其中氧氣流量控制在850?900m3/h，加CaO,溫度 控制在 1690°C ± KTC，C 控制在 0. 03 ?0. 05% ; (3) III期吹煉：02 : N2 = 1 : 1?2,其中氧氣流量控制在850?900m3/h，加CaO,待 終點C控制彡0.01 %時，溫度控制在1690 ± KTC，純吹Ar 3?5min; (4) 預還原：加入Si-Fe粉還原，取樣分析，取樣分析的Si彡0. 30 %時，控制溫度在 1700 ?1715°C，純吹 Ar 4 ?5min，Ar 流量 400 ?600m3/h ; (5) 還原：扒渣全部，加入鋁錠還原，同時加入CaO和CaF2重新造渣，調整Cr、Ni、Mn含 量達到成品中下限時，純吹Ar至少3min，Ar流量400?600m 3/h，控制溫度在1600±10°C， 加入稀土； (6) 出鋼：將鋼包調整好，對準鋼包全流出鋼，出鋼時在鋼流中加入CaSi塊、硼鐵； (三） 澆注 鋼包烘烤溫度彡800°C，鎮(zhèn)靜4?6min后開始澆注，鋼錠模模溫> 70°C，平板二塊澆 完，澆注時采用Ar保護； (四） 熱加工鍛造 總鍛造比彡4,每火次變形量彡30 %，頭部切除量為15?16 %，尾部切除量為5?6 %， 鍛造溫度范圍1150?860°C，鍛造后按退化工藝680?750°C X 2. 5分鐘/毫米，空冷； (五） 熱處理 淬火溫度1030?1150°C，保溫時間I. 0?1. 4分鐘/毫米，油冷彡75°C后，空冷；回火 溫度630?680°C，保溫時間2. 3?2. 7分鐘/毫米，空冷。
2. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，CaO的加入量為25? 30kg/噸鋼。
3. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3)中，CaO的加入量為28? 30kg/噸鋼。
4. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（4)中，Si-Fe粉的加入量為 10?12kg/噸鋼。
5. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（5)中，鋁錠的加入量為1? 1. 2kg/噸鋼，CaO的加入量為28?30kg/噸鋼，CaF2的加入量為7?8kg/噸鋼，稀土的加 入量為〇? 1?〇? 16kg/噸鋼。
6.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（6)中出鋼時，CaSi塊的加入量 為0. 75?0. 9kg/噸鋼，硼鐵的加入量為0. 1?0. 12kg/噸鋼。
【文檔編號】C21C7/072GK104313240SQ201410582327
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權日:2014年10月23日
【發(fā)明者】吳增安, 吳宇, 吳亮, 戴丹江 申請人:江浦不銹鋼制造有限公司