CN111647825A - 核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法，包括将不锈钢原料经模铸→电渣→锻造→轧制→热处理工序制成核电用不锈钢中厚板，其中，在锻造工序中，坯料保温温度为1230±10℃，总加热时间为≥100h，制坯结束后坯料放入冷却水池中进行冷却，冷却水温度为≤50℃；轧制工序后钢板进入层冷，在60s内将钢板温度冷却至100℃以下，然后进行热处理工序，在热处理工序中，将钢板在退火炉内加热至1060±10℃，加热速度为50℃/h，然后保温，保温时间为≥60min，保温结束后在60s内将钢板输送至淬火机内，用最大水压及水流量对钢板进行冷却，冷却时间为≥10min。该方法可以消除核电用不锈钢中厚板中的σ相以保证其力学性能的均匀性。

Description

核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法。

背景技术

核电站是用反应堆将核燃料裂变产生的能量转变为电能的发电厂。核电站由核岛(主要包括反应堆、蒸汽发生器)、常规岛(主要包括汽轮机、发电机)和配套设施组成。随着核电工业的快速发展，奥氏体不锈钢以其优异的耐腐蚀性能及力学性能越来越广泛应用于核电站最关键的反应堆容器及结构件的建设上。为保证核电站安全、长期稳定运行，对核电用奥氏体不锈钢钢板的纯净度、组织、力学性能及其均匀性方面等都有极其苛刻的要求。

核电站一般使用316奥氏体不锈钢，316奥氏体不锈钢是在304不锈钢的基础上发展起来的更耐蚀的不锈钢，钢中添加了超过2.0％的Mo元素，在凝固后的坯料中，残留一定含量的高温铁素体；此外，核电站用不锈钢钢板厚度范围为40～90mm，单重＞7吨，为保证钢板性能稳定，通常采用模铸+电渣+锻造+轧制的制造工艺生产，其中电渣锭直径高达1000mm，由于冷却速度较慢，由电渣锭到中心，残留的高温铁素体含量在12～20％之间，例如参见图1所示。高温铁素体在中厚板的生产制造中极易形成σ相，例如参见图2所示。随着σ相的增加严重影响钢板的力学性能如冲击功、抗拉强度、屈服强度等等。

因此，研发一种核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法，由此消除不锈钢中厚板中的σ相以保证其力学性能的均匀性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法，其目的在于消除核电用不锈钢中厚板中的σ相以保证其力学性能的均匀性。

本发明的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法包括将不锈钢原料经模铸→电渣→锻造→轧制→热处理工序制成核电用不锈钢中厚板，其中：

在将电渣锭锻造成坯料的锻造工序中，坯料保温温度控制为1230±10℃，总加热时间控制为≥100h，制坯结束后坯料放入冷却水池中进行冷却，冷却水温度控制为≤50℃；

轧制工序后钢板进入层冷，在60s内将钢板温度冷却至100℃以下，然后进行热处理工序，在热处理工序中，将钢板在退火炉内加热至1060±10℃，加热速度控制为50℃/h，然后保温，保温时间控制为≥60min，保温结束后在60s内将钢板输送至淬火机内，用最大水压及水流量对钢板进行冷却，冷却时间控制为≥10min。

作为一种具体实施方式，在上述核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法中，不锈钢原料按质量百分数计的主成份为C：≤0.08％、Si：≤0.75％、Mn：≤2.00％、P：≤0.020％、S：≤0.030％、Cr：16.0～18.0％、Ni：10.0～14.0％、Mo：2.00～3.00％、N：≤0.10％。

作为一种具体实施方式，在上述核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法中，在电渣工序中，熔铸形成的电渣锭规格控制为直径1000mm×高度1050mm；在锻造工序中，电渣锭锻造形成的坯料规格控制为厚度300mm×宽度2500mm×长度1100mm，总加热时间控制为110h；在轧制工序中，坯料轧制而成的钢板规格为厚度65mm×宽度3000mm×长度8000mm；在热处理工序中，将钢板在退火炉内以50℃/h的加热速度加热21h，然后保温，保温时间控制为70min，保温结束后在40s内将钢板输送至淬火机内对钢板进行冷却，淬火机内水压控制为0.8MPa，水量比控制为1.25-1.39，冷却时间控制为15min。

优选地，上述核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法中的电用不锈钢中厚板是316奥氏体不锈钢中厚板。

本发明的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法特别控制了钢板坯料在生产过程中的加热温度为1230±10℃、加热总时间不小于100h、钢板在轧制后快速冷却至100℃以下、热处理炉温度范围为1060±10℃、加热速度为50℃/h、保温时间不小于60min、淬火机冷却水强度等，从而有效解决了核电用不锈钢中厚板在生产过程中残留的高温铁素体问题，有效控制了中厚板内部的σ相问题，使得钢板长度方向、厚度方向的力学性能均匀，完全满足核电用不锈钢中厚板的使用要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中316奥氏体不锈钢电渣锭内铁素体形态图；

图2是利用现有技术工艺生产的钢板内组织的扫描电镜图；

图3是采用本发明的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法制得的钢板内组织的扫描电镜图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

核电用不锈钢中厚板是指厚度为40～90mm的不锈钢钢板，其按质量百分数(％)计的化学成分要求如下：

主元素：C≤0.08％，Si≤0.75％，Mn≤2.00％，P≤0.020％，S≤0.030％，Cr为16.0～18.0％，Ni为10.0～14.0％，Mo为2.00～3.00％，N≤0.1％；

杂质元素：全氧T[O]＜30ppm，H＜2ppm，Al≤0.03％，Sb≤0.001％，Pb≤0.001％，Se≤0.015％，Sn＜0.002％，V＜0.05％，Zn＜0.01％，As＜0.01％，Co＜0.06％，五害元素(As+Sb+Bi+Sn+Pb)总和≤0.1％；

其余为平衡量的Fe。

为满足以上有关核电用不锈钢中厚板的化学成分要求，同时有效消除核电用不锈钢中厚板中的σ相以保证其力学性能的均匀性，本发明的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法包括如下工艺步骤：

选用按质量百分数(％)计的主成份为C：≤0.08％、Si：≤0.75％、Mn：≤2.00％、P：≤0.020％、S：≤0.030％、Cr：16.0～18.0％、Ni：10.0～14.0％、Mo：2.00～3.00％、N：≤0.10％的不锈钢原料，经模铸→电渣→锻造→轧制→热处理工序制成核电用不锈钢中厚板，其中：

在将电渣锭锻造成坯料的锻造工序中，坯料保温温度控制为1230±10℃，总加热时间控制为≥100h，制坯结束后坯料放入冷却水池中进行冷却，冷却水温度控制为≤50℃；

轧制工序后钢板进入层冷，在60s内将钢板温度冷却至100℃以下，然后进行热处理工序，热处理工序中，将钢板在退火炉内加热至1060±10℃，加热速度控制为50℃/h，然后保温，保温时间控制为≥60min，保温结束后在60s内将钢板输送至淬火机内，用最大水压及水流量对钢板进行冷却，冷却时间控制为≥10min。

通过本发明的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法的实施，核电用不锈钢中厚板内组织的扫描电镜图如图3所示，不再有高温铁素体相和σ相的析出。

此外，分别通过拉伸试验和冲击试验对钢板厚度方向及长度方向的力学性能进行检测，所得检测结果如下表1和表2所示：

表1钢板厚度方向及长度方向力学性能检测(拉伸试验)

表2钢板厚度方向及长度方向力学性能检测(冲击试验)

可以看到，通过本发明的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法处理后的核电用不锈钢中厚板，钢板头部和尾部冲击功波动不超过30J，钢板头部的上厚度1/4处和下厚度1/4处以及钢板尾部的上厚度1/4处和下厚度1/4处的抗拉强度波动均不超过30Mpa。

因此，本发明的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法特别控制了钢板坯料在生产过程中的加热温度为1230±10℃、加热总时间不小于100h、钢板在轧制后快速冷却至100℃以下、热处理炉温度范围为1060±10℃、加热速度为50℃/h、保温时间不小于60min、淬火机冷却水强度等，从而有效解决了核电用不锈钢中厚板在生产过程中残留的高温铁素体问题，有效控制了中厚板内部的σ相问题，使得钢板长度方向、厚度方向的力学性能均匀，完全满足核电用不锈钢中厚板的使用要求。

以下结合具体实施例说明本发明的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法。

实施例1

实施例1的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法的实施如下：

按质量百分数(％)计的主成份为C：≤0.08％、Si：≤0.75％、Mn：≤2.00％、P：≤0.020％、S：≤0.030％、Cr：16.0～18.0％、Ni：10.0～14.0％、Mo：2.00～3.00％、N：≤0.10％的316奥氏体不锈钢原料经模铸→电渣→锻造→轧制→热处理工序制成核电用316奥氏体不锈钢中厚板，其中：

电渣工序中，熔铸形成的电渣锭规格控制为直径1000mm×高度1050mm；

锻造工序中电渣锭锻造形成的坯料规格为厚度300mm×宽度2500mm×长度1100mm，锻造工序中坯料保温温度控制为1230±10℃，总加热时间110h，制坯结束后坯料放入冷却水池中进行冷却，冷却水温度控制为≤50℃；

轧制工序中，将坯料轧制成规格为厚度65mm×宽度3000mm×长度8000mm的核电用316奥氏体不锈钢钢板，轧制结束后钢板进入层冷，在60s内将钢板温度冷却至100℃以下；

热处理工序中，将钢板在退火炉内以50℃/h的加热速度加热21h，然后在1060±10℃的温度条件下进行保温，保温时间控制为70min，保温结束后在40s内将钢板输送至淬火机内对钢板进行冷却，淬火机内水压控制为0.8MPa，水量比控制为1.25-1.39，冷却时间控制为15min。

需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。

Claims (4)

1.一种核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法，包括将不锈钢原料经模铸→电渣→锻造→轧制→热处理工序制成核电用不锈钢中厚板，其特征在于：

在将电渣锭锻造成坯料的锻造工序中，坯料保温温度控制为1230±10℃，总加热时间控制为≥100h，制坯结束后坯料放入冷却水池中进行冷却，冷却水温度控制为≤50℃；以及

轧制工序后钢板进入层冷，在60s内将钢板温度冷却至100℃以下，然后进行热处理工序，在热处理工序中，将钢板在退火炉内加热至1060±10℃，加热速度控制为50℃/h，然后保温，保温时间控制为≥60min，保温结束后在60s内将钢板输送至淬火机内，用最大水压及水流量对钢板进行冷却，冷却时间控制为≥10min。

2.根据权利要求1所述的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法，其特征在于，所述不锈钢原料按质量百分数计的主成份为C：≤0.08％、Si：≤0.75％、Mn：≤2.00％、P：≤0.020％、S：≤0.030％、Cr：16.0～18.0％、Ni：10.0～14.0％、Mo：2.00～3.00％、N：≤0.10％。

3.根据权利要求1所述的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法，其特征在于：

在电渣工序中，熔铸形成的电渣锭规格控制为直径1000mm×高度1050mm；

在锻造工序中，电渣锭锻造形成的坯料规格控制为厚度300mm×宽度2500mm×长度1100mm，总加热时间控制为110h；

在轧制工序中，坯料轧制而成的钢板规格为厚度65mm×宽度3000mm×长度8000mm；

在热处理工序中，将钢板在退火炉内以50℃/h的加热速度加热21h，然后保温，保温时间控制为70min，保温结束后在40s内将钢板输送至淬火机内对钢板进行冷却，淬火机内水压控制为0.8MPa，水量比控制为1.25-1.39，冷却时间控制为15min。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的核电用不锈钢中厚板的第二相控制方法，其特征在于，所述核电用不锈钢中厚板是316奥氏体不锈钢中厚板。

Images