一种核电用奥氏体不锈钢的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及技术冶炼技术领域，尤其是涉及一种347核电用奥氏体不锈钢的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 奥氏体不锈钢由于具有良好的耐蚀性和力学性能，已经广泛用于核裂变反应堆高 温环境部件的制备，如堆内构件、硼注箱、核乏料储运装置和核燃料水池等。
[0003] 347奥氏体不锈钢，其是一种含铌Cr-Ni奥氏体不锈钢，由于含稳定化元素 Nb，其 耐晶间腐蚀和耐硫酸晶间应力腐蚀性能良好，此外其还具有较高的高温强度和良好的抗高 温氧化性能，所以常作为主载热剂管道广泛应用于核电工业中的动力装置中。
[0004] 但是，随着核电工业的快速发展，目前的347奥氏体不锈钢的综合性能已经无法 满足实际的生产应用需求，因此急需进一步提高347奥氏体不锈钢的综合性能以适应核电 工业的高速发展。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种47核电用奥氏体不锈钢的制备方法，该制备方法工艺 步骤简单，易操作，适合工业化生产，通过对不锈钢化学成分的严格控制以及对冶炼、锻造、 热处理工艺的优化设计，可进一步提高347不锈钢的综合性能，使得到的347核电用奥氏 体不锈钢具有优良的抗晶间腐蚀和力学性能，同时在酸碱盐液中有良好的耐腐蚀性，并在 800°C以下对空气有良好的抗氧化性和可焊接性能。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种347核电用奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
[0008] (一）EAF电弧炉粗炼
[0009] 选用返回料或P < 0. 020%优质废钢作为原材料加入EAF电弧炉进行熔炼，原材 料中配C的含C量彡0.7%，成分初控Cr彡17%，在氧化期脱P时，控制熔池温度1510? 1530°C，氧气压力0· 4?0· 5Mpa，控制钢中Cr彡1. 5 %，脱P彡0· 012%，脱C彡0· 5 % ;氧 化期流渣后，控制熔池温度1630?1660°C，取样分析，当P < 0. 012%，调整钢水成分后，升 温至1680?1700°C兑钢，兑钢时，主副枪全部吹N2，主枪压力6?7kg/cm 2,副枪压力6? 7kg/cm2。
[0010] (二）AOD 冶炼
[0011] (I)I期吹炼：02 : N2= 4?5 : 1，氧气流量1850?1900m 3/h，控制成分Cr : 17. 2 ?17. 5%，Ni :9. 1 ?9. 2%，温度控制在 1650±10°C，终点 C 控制在 0· 2 ?0· 25%。
[0012] (2)11期吹炼：02 : N2= 1?2 : 1，其中氧气流量控制在1850?1900m 3/h，加 CaO,温度控制在1690 ±10°C，碳控制在0. 03?0. 05 %时，吹氧1?2min后纯吹Ar 3? 5min〇
[0013] (3)预还原：加入Si-Fe粉还原，取样分析，取样分析的Si彡0. 3%时，控制温度在 1700 ?1715°C，纯吹 Ar 4 ?5min，Ar 流量 400 ?600m3/h。
[0014] (4)还原：扒渣全部，加入铝锭还原，同时加 CaO、CaF2和铌铁，调整Cr、Ni、Mn、Nb 的含量达到成品中下限时，控制温度在1600± 10°C，纯吹Ar至少3min后加入稀土，Ar流量 400 ?600mVh 〇
[0015] (5)出钢：将钢包调整好，对准钢包全流出钢，出钢时在钢流中加入CaSi块、硼铁。
[0016] (三）浇注
[0017] 钢包烘烤温度彡800°C，镇静4?6min后开始浇注，钢锭模模温> 70°C，平板二块 浇完，浇注时采用Ar保护。
[0018] (四）热加工锻造
[0019] 总锻造比彡4,每火次变形量彡30%，头部切除量为15?16%，尾部切除量为5? 6%，锻造温度范围1150?860°C，锻造后按退化工艺680?750°C X 2. 5分钟/毫米，空冷。
[0020] (五）热处理
[0021] 淬火温度1030?1150°C，保温时间I. 0?1. 4分钟/毫米，油冷彡75°C后，空冷； 回火温度630?680 °C，保温时间2. 3?2. 7分钟/毫米，空冷。
[0022] 作为优选，步骤（2)中，CaO的加入量为28?30kg/吨钢。
[0023] 作为优选，步骤（3)中，Si-Fe粉的加入量为10?12kg/吨钢。
[0024] 作为优选，步骤（4)中，铝锭的加入量为1?I. 2kg/吨钢，CaO的加入量为28? 30kg/吨钢，CaF2的加入量为7?8kg/吨钢，铌铁加入量为12?13kg/吨钢。
[0025] 作为优选，铌铁在加入前至少烘烤4h。
[0026] 作为优选，步骤（5)中，CaSi块的加入量为0. 75?0. 9kg/吨钢，硼铁的加入量为 0· 1 ?0· 12kg/ 吨钢。
[0027] 因此，本发明的有益效果是：本发明的制备方法工艺步骤简单，易操作，适合工业 化生产，通过对不锈钢化学成分的严格控制以及对冶炼、锻造、热处理工艺的优化设计，可 进一步提高347不锈钢的综合性能，使得到的347核电用奥氏体不锈钢具有优良的抗晶间 腐蚀和力学性能，同时在酸碱盐液中有良好的耐腐蚀性，并在800°C以下对空气有良好的抗 氧化性和可焊接性能。
【具体实施方式】
[0028] 下面通过【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0029] 在本发明中，若非特指，所有百分比均为重量单位，所有设备和原料均可从市场购 得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
[0030] 实施例1
[0031] 一种347核电用奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
[0032] (一）EAF电弧炉粗炼
[0033] 选用P < 0. 02%优质废钢作为原材料加入EAF电弧炉进行熔炼，原材料中配C的 含C量彡0. 7%，成分初控Cr彡17%，在氧化期脱P时，控制熔池温度1510?1530°C，氧气 压力0· 4?0· 5Mpa，控制钢中Cr彡L 5%，脱P彡0· 012%，脱C彡0· 5% ;氧化期流渣后， 控制熔池温度1630?1660°C，取样分析，当P < 0. 012%，调整钢水成分后，升温至1680°C 兑钢，兑钢时，主副枪全部吹N2，主枪压力6kg/cm2, gij枪压力6kg/cm2。
[0034] (二）AOD 冶炼
[0035] (I)I 期吹炼：02 : N2= 4 : 1，氧气流量 1850m 3/h，控制成分 Cr :17. 2 ?17. 5%， 附：9.1?9.2%，温度控制在1650±10°〇，终点（：控制在0.2?0.25%。
[0036] (2)11期吹炼：02 : N2= 1 : 1，其中氧气流量控制在1850m3/h，加 CaO, CaO的加 入量为28kg/吨钢，温度控制在1690± 10°C，碳控制在0. 03?0. 05%时，吹氧Imin后纯吹 Ar 3min〇
[0037] (3)预还原：加入Si-Fe粉还原，Si-Fe粉的加入量为IOkg/吨钢，取样分析，取样 分析的Si彡0.3%时，控制温度在 1700 ?1715°C，纯吹Ar4min，Ar流量 400m3/h。
[0038] (4)还原：扒渣全部，加入铝锭还原，铝锭的加入量为Ikg/吨钢，同时加 CaO、CaF2 和铌铁，铌铁在加入前至少烘烤4h，CaO的加入量为28kg/吨钢，CaF2的加入量为7kg/吨 钢，铌铁加入量为12kg/吨钢，调整Cr、Ni、Mn、Nb的含量达到成品中下限时，控制温度在 1600± 10°C，纯吹Ar至少3min后加入稀土，Ar流量400m3/h。
[0039] (5)出钢：将钢包调整好，对准钢包全流出钢，出钢时在钢流中加入CaSi块、硼铁， CaSi块的加入量为0. 75kg/吨钢，硼铁的加入量为0. Ikg/吨钢。
[0040] (三）浇注
[0041] 钢包烘烤温度多800°C，镇静4min后开始浇注，钢锭模模温> 70°C，平板二块浇 完，浇注时采用Ar保护。
[0042] (四）热加工锻造
[0043] 总锻造比彡4,每火次变形量彡30%，头部切除量为15%，尾部切除量为5%，锻造 温度范围1150?860°C，锻造后按退化工艺680°C X2. 5分钟/毫米，空冷。
[0044] (五）热处理
[0045] 淬火温度1030?1150°C，保温时间I. 0分钟/毫米，油冷彡75°C后，空冷；回火温 度630?680 °C，保温时间2. 3分钟/毫米，空冷。
[0046] 将本实施例得到的347核电用奥氏体不锈钢与规范要求的常规347不锈钢（参照 标准：ASTMA276,牌号：347)分别进行化学成分和力学性能比较，得到的结果分别如表1、表 2所示。
[0047] 而下述实施例2、实施例3中得到的347核电用奥氏体不锈钢与规范要求的常规 347不锈钢（参照标准：ASTMA276,牌号：347)分别进行化学成分和力学性能比较，得到的 结果分别与表1、表2所不的结果类似，故不 赘述。
[0048] 实施例2
[0049] 一种347核电用奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
[0050] (一）EAF电弧炉粗炼
[0051] 选用返回料作为原材料加入EAF电弧炉进行熔炼，原材料中配C的含C量 彡0. 7%，成分初控Cr彡17%，在氧化期脱P时，控制熔池温度1510?1530°C，氧气压力 0. 4?0. 5Mpa，控制钢中Cr彡1. 5 %，脱P彡0. 012 %，脱C彡0. 5 % ;氧化期流渣后，控制 熔池温度1630?1660°C，取样分析，当P < 0. 012%，调整钢水成分后，升温至16