[發明專利]18MND5核電用低合金結構鋼及工藝控制方法

有效

• 申請號: 201210387824.X
• 申請日: 2012-10-14
• 公開（公告）號: CN102912222A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 張庭超;楊健;俞榮新;祖宇偉;王偉平;徐超
• 申請（專利權）人: 浙江大隆合金鋼有限公司;浙江大學
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C22C33/04;C21D8/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明涉及一種18MND5核電承壓用高強度低合金結構鋼及工藝控制方法，屬于冶金技術領域。

背景技術

核電承壓設備用鋼主要是指適用于制造核反應堆的安全殼、壓力容器、壓力管道等支撐反應堆基本結構的材料，同時必須具有保護核電設備運行、防止放射性射線擴散的作用。世界上主要采用Mn-Ni-Mo型低合金高強度鋼作為核承壓設備用鋼，其中以法國的18MND5型應用最為廣泛。目前世界范圍內能生產這種低合金鋼的，主要為法國、德國、美國、俄羅斯和日本等先進國家。國內針對18MND5的生產及研究相對較少，且尚未能實現規?；a。因此，在國內及早開展18MND5承壓用低合金結構鋼鋼錠的研發，擁有自主知識產權的鋼種成分配方及工藝控制方法，形成規?；?、穩定的、批量化生產等，具有重大的現實意義和推廣價值。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種18MND5核電用低合金結構鋼及工藝控制方法。

本發明通過對18MND5鋼錠化學成分的配方優化、冶煉、熱加工、熱處理等改進，提出新的18MND5材料配方和工藝控制方法。

該18MND5核電用低合金結構鋼的化學成分按質量百分比為：C≤0.22%、Si?0.10～0.30%、S≤0.012%、P≤0.012%、H≤1.5PPM、O≤30PPM、Mn?1.15～1.60%、Ni?0.50～0.80%、Mo?0.43～0.57%、Al≤0.04%、N≤0.013%、Cr≤0.25%、Co≤0.08%、B≤0.0018、V≤0.01%、Cu≤0.08%、As≤0.010%、Sb≤0.002%、Sn≤0.010%，余量為Fe。

該8MND5核電用低合金結構鋼的加工工藝控制方法，集成控制冶煉燒注成鋼錠、鍛造鋼錠成鍛件以及對鍛件的熱處理。

本發明中，控制冶煉燒注成鋼錠的工藝條件為：

（1）精選原材料：

選用S≤0.020%；P≤0.020%；Co≤0.08%的純凈廢鋼、Co≤0.08%的純鎳板以及高優質的其它相關金屬；

（2）在EAF（電弧爐）粗煉：

氧化期：P脫至≤0.004%，?C脫至≥0.45%；

還原期：控制爐渣（FeO）在5%左右，S脫至≤0.005%，其他成分達到規定要求；

（3）在LF（精煉爐）精煉：

氬量控制在50～150L/min，處理時間≥30分鐘；鋼水溫度范圍1660℃～1680℃；

（4）在VODC（真空爐）脫氣：

抽真空時間≤20min，抽真空度＜1mbar；控制O≤30PPm，H≤1.5PPm；

凈化鋼水，最大限度減少非金屬夾雜物；

（5）進行鋼錠澆注：

采用氬氣保護澆注；向模中通氬氣2～3分鐘，趕走模內空氣防止二次氧化；

（6）進行鋼錠退火：

880℃加熱保溫8～12小時；爐冷至≤500℃出爐。

本發明中，控制鍛造鋼錠成鍛件的工藝條件為：

加熱溫度范圍為1180～1200℃，始終鍛溫度范圍為1150～800℃，總鍛造比≥3～4。

本發明中，控制鍛件的熱處理的工藝條件為：

（1）鍛后熱處理：850℃下保溫，保溫時間0.5～0.7小時/英寸，奧氏體化；爐冷至350℃，保溫時間每100毫米0.8～1小時，貝氏體化；再升溫至650℃，保溫時間每100毫米10～12小時，珠光體擴氫；加熱后爐冷至≤150℃；

（2）預備熱處理：880℃加熱保溫，保溫時間0.6～0.7小時/英寸，于靜止空氣中空冷；

（3）性能熱處理：880℃保溫出爐水冷，保溫時間0.5～0.6小時/英寸；640～660℃保溫回火后空冷，保溫時間1～1.2小時/英寸。

本發明的有益效果在于：

用本發明的方法生產的18MND5材料的力學性能明顯優于其他鋼種，可以作為核電承壓用18MND5高強度低合金結構鋼。

具體實施方式

（一）化學成分優化