[發明專利]一種奧氏體不銹鋼異形整體大鍛件的生產方法

有效

• 申請號: 201310253380.5
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103350173A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 陳海濤;郎宇平;榮凡;屈華鵬
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: B21J1/02
• 分類號: B21J1/02;C21D8/00
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于不銹鋼加工技術領域，特別是涉及一種奧氏體不銹鋼異形整體大鍛件的生產方法。?

背景技術

主管道為核一級管道，對核反應堆的運行功能和安全性有重要的影響。常規主管道采用焊接的方式將主管道直管、彎頭和三通連接起來，組成一個回路，從而實現主管道功能。一般來說，焊縫的塑性、韌性和耐蝕性能比母材低，而且由于焊接熱應力的存在，容易產生應力腐蝕。常規主管道的焊縫結構降低了核反應堆的安全性。為了提高安全性，第三代核電站AP1000主管道采用整體鍛造的方式將直管、三通和彎頭部分加工成一個整體，大大減少了焊縫的數量。?

但是AP1000主管道作為一個異形整體大鍛件，給其加工制造和質量控制帶來了很大的難度。首先是鍛造易開裂，其選用的316LN材料，其最高氮含量從0.08%提高到0.16%，材料的塑性降低；加上AP1000堆型加大，以及主管道采用整體鍛造，導致制造主管道的鑄造鋼坯加大，約需100噸左右，鋼錠的大型化，成分偏析嚴重和凝固組織粗大，導致鋼錠的熱加工性能惡化。其次是易出現混晶和粗晶，由于AP1000是一個異形大鍛件，采用常規的自由鍛造時，鋼坯心部難于鍛透，末火鍛造道次中鍛件各部分的變形溫度和變形量差異較大，很容易產生混晶和粗晶。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種奧氏體不銹鋼異形整體大鍛件的生產方法，解決了生產AP1000主管道以及與此類似的奧氏體不銹鋼異型整體大鍛件的晶粒度控制問題，其晶粒度可以控制在4級及以上的水平。?

本發明的奧氏體不銹鋼異形整體大鍛件的生產方法，包含以下工藝步驟：?

（1）采用電爐+AOD爐熔煉鋼水；?

（2）采用連鑄或模鑄的方法澆鑄電極棒，采用電渣重熔熔煉大型鋼錠；?

（3）電渣錠坯首先在1150-1220℃加熱后進行鍛造開坯；?

（4）鋼錠在1180-1250℃加熱后進行鐓粗；??

（5）鋼錠在1180-1250℃加熱后進行拔長；?

（6）鋼錠在1050-1150℃回爐加熱后鍛造出旁通段部分?

（7）鋼錠在1050-1150℃回爐加熱后，同時進行主體段和旁通段的整體鍛造；?

（8）鍛件在1050-1130℃進行固溶熱處理；?

（9）鍛件進行機加工；?

（10）異型鍛件可進行冷彎或熱彎加工，加工后進行退火熱處理。?

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進：?

進一步，所述步驟（2）后，電渣錠加熱前經過表面修磨；?

進一步，所述步驟（3）中，電渣錠開坯鍛造變形量在7%-22%之間；?

進一步，所述步驟（4）中，鋼錠的鐓粗變形比在1.7:1-4:1之間；?

進一步，所述步驟（4）、（5）反復進行1-4次；?

進一步，所述步驟（7）中，主體段和旁通管段的鍛造變形量在20%-40%之間；?

進一步，所述步驟（8）中，固溶熱處理時間根據產品尺寸按0.6-2min/mm來控制；?

進一步，所述步驟（10）中，退火熱處理溫度在1020-1080℃之間。?

本發明的有益效果是通過表面修磨提高電渣錠表面質量、鍛造開坯破碎電渣錠鑄態組織，來提高鋼坯的熱加工性能，抑制電渣錠的鍛造開裂，為隨后的大變形量鐓粗和拔長提供條件。通過反復大變形量的鐓粗拔長工藝細化鋼錠晶粒尺寸，通過控制末火道次的回爐加熱溫度、鍛造變形量以及最終的熱處理工藝來抑制再結晶晶粒的異常長大，避免粗晶和混晶缺陷的產生，細化鍛件組織，實現4.0級及以上晶粒度的目標。?

1）表面修磨?

電渣錠表層由于存在保護渣和細小的凝固裂紋等缺陷，在隨后的熱加工變形過程中，很容易成為鍛造開裂的裂紋源。通過對電渣錠表面進行修磨，清除表面缺陷，從而提高電渣錠的熱加工性能，抑制電渣錠鍛造開裂。?

2）鍛造開坯?

為了細化晶粒，需要進行大變形量的鐓粗拔長加工。電渣錠為鑄態組織，組織粗大、成分偏析嚴重，其熱塑性較低，若電渣錠直接進行大變形的鐓粗拔長加工，很容易產生裂紋。?

在大變形量鐓粗拔長加工前，電渣錠在適宜溫度下經過一定變形量的鍛造變形，粗大的鑄態組織得到破碎和細化，回爐加熱之后形成比較均勻細小的再結晶晶粒，鋼坯熱塑性提高，在隨后的鐓粗拔長過程中不容易產生熱裂紋，可以得到大的變形量。?