[發明專利]一種聚變堆用低活化馬氏體鋼的冶煉生產方法

有效

• 申請號: 200810021328.6
• 申請日: 2008-07-17
• 公開（公告）號: CN101328522A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 劉少軍;黃群英;李春京;吳宜燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: C21C5/00
• 分類號: C21C5/00;C22B9/18;C21D8/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

1.一種聚變堆低活化馬氏體鋼的冶煉生產方法，其特征在于：

各成分占總質量的百分比為：基體為Fe元素，Cr?8.5-9.5％，W?1.3-1.7％，V0.15-0.25％，Ta?0.12-0.18％，Mn?0.40-0.50％，C?0.08-0.12％。

熔煉工藝過程如下：

第一步，在真空感應爐內對爐料進行熔煉：

1)用FeCa合金對純鐵進行脫S處理；

2)熔煉前對合金元素Cr、W、V、Ta、Mn進行高溫真空脫水除氣處理；或者采用非真空脫水除氣處理工藝：首先對Al₂O₃粉或CaF₂粉進行高溫脫水，然后用Al₂O₃粉或CaF₂粉包埋合金以隔絕空氣，最后在非真空環境下加熱脫水除氣，加熱溫度300-800℃；

3)按照目標馬氏體鋼設計成分進行配料，純鐵裝入真空感應爐，合金元素按Cr、W、V、Ta、C、Mn順序裝入真空合金料斗；

4)真空感應熔煉爐抽真空至0.1-10Pa后，充高純氬氣至0.005-0.08MPa，熔化純鐵，并加C脫O至5-100ppm；

5)合金化：通過料斗加入純金屬Cr和W，升溫至1450-1650℃，熔化完成后依次加入純金屬V、Ta，待熔化后，抽真空至0.1-10Pa以下保持3-10分鐘；然后充氬氣至0.005-0.08MPa后加入純C和純金屬Mn；

6)在線檢測合金元素成分并依據測試結果增補合金元素，待成分合格后在1450-1550℃出鋼并進行真空澆注得鑄錠；

檢查鑄錠成分和內部組織，若滿足要求，即可完成熔煉工作，否則需進行第二步輔助熔煉；

第二步，對鑄錠進行鍛造以制備重熔自耗電極，鍛造溫度800-1200℃，奧氏體化保溫時間45-75min，鍛造比＞4∶1；然后在真空電渣爐或氬氣保護的普通電渣爐中重熔精煉，冶煉出成分和內部組織合格的CLAM鋼鑄錠：

1)選用高純Al₂O₃+CaF₂或者CaO+Al₂O₃+CaF₂作為電渣；

2)對電渣進行干燥處理，熔化后注入到真空電渣爐或普通電渣爐的結晶器中；對于真空電渣重熔爐，抽真空至0.1-5Pa后充高純氬氣至0.005-0.05MPa；對于普通電渣重熔爐，向結晶器中充高純氬氣保護；

3)采用電流大小來控制重熔自耗電極的熔化速度，電流范圍為200-500A；

4)重熔結束后，取出重熔鑄錠；

Al₂O₃+CaF₂渣系的組成為：Al₂O₃20-40％+CaF₂余量；CaO+Al₂O₃+CaF₂渣系的組成為：CaO5-15％+Al₂O₃20-40％+CaF₂余量。

2.根據權利要求1所述的聚變堆結構材料低活化馬氏體鋼冶煉生產方法，其特征在于：鍛造開坯，熱軋制備所需型材：

1)鍛造開坯時的工藝參數為：初始鍛造溫度1100-1200℃，保溫時間45-75min，終鍛溫度800-900℃，鍛造比＞4∶1；

2)所得到馬氏體鋼型材的軋制工藝參數為：退火溫度和保溫時間：1000-1100℃/45-75min，終軋溫度750-850℃，每道次最大軋制變形量不超過50％。

3.根據權利要求1所述的聚變堆用低活化馬氏體鋼的冶煉生產方法，其特征在于：第二步中，對普通電渣爐，重熔過程中可向電渣添加適當Al粉以脫掉渣系中的游離氧，防止渣系中的氧向鋼水中擴散。

4.根據權利要求1所述的聚變堆用低活化馬氏體鋼的冶煉生產方法，其特征在于：真空澆注時鋼錠模系統在澆注前先用純鐵水清洗并加熱烘烤除氣，烘烤溫度300-800℃。