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1、(10)申请公布号 CN 102747297 A (43)申请公布日 2012.10.24 CN 102747297 A *CN102747297A* (21)申请号 201110100361.X (22)申请日 2011.04.21 C22C 38/44(2006.01) C22C 33/04(2006.01) (71)申请人 江苏星火特钢有限公司 地址 225721 江苏省兴化市戴南镇人民东路 (72)发明人 翟素萍 翟海平 董吉林 翟世先 徐华 陶文明 (74)专利代理机构 泰州地益专利事务所 32108 代理人 王楚云 (54) 发明名称 高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢的制造方法 (57。
2、) 摘要 本发明公开了一种高强韧超低碳控氮奥氏体 不锈钢的制造方法， 包括配料、 精炼熔铸和脱锭， 所述的精炼熔铸采用真空感应熔炼 (VIM)+ 真空 电弧重熔 (VAR)+ 电渣重熔 (ESR) 三联冶炼工艺。 通过成分与微结构的调控及冶炼工艺的革新， 实 现高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢强度和韧性的 良好结合， 并保持优异的耐腐蚀性能， 以提高其可 加工性和使用性能。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 1/1 页 2 1. 高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢的制造方法， 包括配。
3、料、 精炼熔铸和脱锭， 所述的 高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢， 其化学成份质量百分比为 ： C 0.02， 0.1 N 0.15， 0.03 Si 0.05， 0.03 Mn 0.05， Cr21-25， 0.032 Mo 0.12， Ni 9.00 11.00， Cu 0.50， Co 0.006， B 0.0015， P 0.014， S 0.003， 余量 Fe， 其特征在于 ： 所述的 精炼熔铸采用真空感应熔炼 (VIM)+ 真空电弧重熔 (VAR)+ 电渣重熔 (ESR) 三联冶炼工艺。 2. 根据权利要求 1 所述的高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢的制造方法， 其特征在于 ： 所述的精。
4、炼熔铸采用不含铝的新型稀土复合精炼剂脱氧。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢的制造方法， 其特征在 于 ： 所述的真空感应熔炼在真空感应炉中采用添加氮化物， 并以氮气作为保护气体。 权 利 要 求 书 CN 102747297 A 2 1/3 页 3 高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢的制造方法 技术领域 0001 本发明涉及奥氏体不锈钢的制造方法， 尤其涉及一种核级设备制造用超低碳控氮 奥氏体不锈钢的制造方法。 背景技术 0002 当前， 我国核电产业面临着大发展的良好机遇。2007 年， 国务院批准 国家核电发 展中长期发展规划 ， 明确到 2020 年， 我国。
5、核电装机容量要达到 4,000 万千瓦， 在建核电装 机容量达到 1,800 万千瓦。我国目前正在运行和在建的核电站大部分为压水核反应堆， 其 冷却和工作介质为高纯水。 由于不锈钢在高纯水中的腐蚀率很低， 因此， 在压水堆中大量选 用各种不锈钢材料， 其类型涉及板、 带、 管、 丝、 棒和锻件等。 0003 奥氏体不锈钢材料具有优异的核级性能及良好的耐蚀性， 在核级设备制造中得到 了广泛的应用。早期反应堆中所选用的是标准型的 304 和 316 型奥氏体不锈钢， 其强度水 平可满足使用要求， 但这些钢中的碳含量较高， 耐晶间腐蚀能力不足， 厚截面材料焊后易遭 受晶间腐蚀， 从而导致管道材料发生。
6、晶间型应力腐蚀破裂。 为了改善其耐蚀性， 开发了超低 碳型奥氏体不锈钢 304L 和 316L， 两者耐晶间腐蚀、 焊接性能和加工性能均很优异， 但是碳 含量的降低引起材料的强度降低， 不能满足核规程要求。 因此， 为了满足核电装备的发展需 求， 必须开发一种在合金成分上不脱离传统核电用钢的标准规定范围， 力学性能与标准型 304 和 316 不锈钢相当， 耐晶间腐蚀性能不低于超低碳奥氏体不锈钢的新型核级奥氏体不 锈钢材料。 0004 研究中发现， 氮在不锈钢中可作为固溶强化元素提高奥氏体不锈钢的强度， 但并 不显著损害钢的塑性和韧性 ； 同时， 氮还可提高钢的耐腐蚀性能， 特别是耐局部腐蚀，。
7、 比如 耐晶间腐蚀， 点腐蚀和缝隙腐蚀等。在此认识基础上， 美国的 GE 公司最先开发了 304NG 和 316NG(NG 代表核级 ) 超低碳控氮奥氏体不锈钢， 即在超低碳 (C 0.02 0.03 ) 铬镍 奥氏体不锈钢中加入 0.05 0.10氮， 此类控氮奥氏体不锈钢既具有标准 304 和 316 不 锈钢的强度水平又具有超低碳奥氏体不锈钢 304L 和 316L 的耐晶间腐蚀能力。超低碳控氮 奥氏体不锈钢先后成功应用于沸水堆和压水堆。目前， 核电技术比较先进的日本和法国也 都将超低碳控氮奥氏体不锈钢材料用于压水堆主管道、 堆内结构材料 ( 法兰、 堆内各种支 撑件等 ) 等关键部件。。
8、我国于 20 世纪 80 年代中期针对压水核动力堆主管道的需求， 开始 研究控氮奥氏体不锈钢， 并取得了可喜的进展， 已可替代部分进口产品， 促进了我国核电装 备的国产化率。 0005 2007 年， 我国确定了以美国 AP-1000 作为第三代核电发展的技术选择， 第三代核 电 AP-1000 机组的设计寿命提高到了 60 年 ( 第二代核电设计寿命是 40 年 )。因此， 与第二 代核电相比， 第三代核电对所用材料及构件的使用性能和稳定性提出了更高的要求， 并对 生产组织、 生产工艺和管理流程等方面技术要求较高。 比如， 核电站主管道是连接反应堆压 力容器和蒸汽发生器的大厚壁承压管道， 是。
9、核蒸汽供应系统输出堆芯热能的 “大动脉” ， 是 压水堆核电站的核一级关键设备之一。AP-1000 机组采用了超低碳控氮不锈钢整体锻造技 说 明 书 CN 102747297 A 3 2/3 页 4 术， 材质要求高、 加工制造难度很大。国内的宝钢、 太钢等大型钢铁企业是核级不锈钢的主 要生产商， 在超低碳控氮奥氏体不锈钢的研发和生产上均取得了一定的进展。但与国外先 进技术相比还有较大的差距， 核级不锈钢国产化成为制约我国核电产业发展的瓶颈。 因此， 针对第三代核电的特殊需求， 开展高强韧超低碳奥氏体不锈钢材料的基础研究和工程化应 用技术研发是十分重要的。 0006 但我国在核级不锈钢材料上长。
10、期依赖进口， 严重制约了核电建设国产化率的提 高。第三代核电技术对不锈钢材料提出了更高的要求。高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢具 有耐腐蚀、 耐高温、 高强度等优异性能， 适合应用于第三代核电 AP1000 机组主管道、 堆内构 件等关键部位， 但其生产难度大， 为了满足我国第三代核电发展的要求， 急需开展超低碳控 氮奥氏体不锈钢制造方法的研制工作。 发明内容 0007 本发明的目的是针对第三代核电的特殊需求提供一种具有耐腐蚀、 耐高温、 高强 度等优异性能的高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢的制造方法。 0008 本发明是通过以下技术方案来实现的 ： 高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢的制造方 法， 包括配。
11、料、 精炼熔铸和脱锭， 所述的高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢， 其化学成份质量 百分比为 ： C 0.02， 0.1 N 0.15， 0.03 Si 0.05， 0.03 Mn 0.05， Cr21-25， 0.032 Mo 0.12， Ni 9.00 11.00， Cu 0.50， Co 0.006， B 0.0015， P 0.014， S 0.003， 余量 Fe， 所述的精炼熔铸采用真空感应熔炼 (VIM)+ 真空电弧重熔 (VAR)+ 电渣 重熔 (ESR) 三联冶炼工艺。 0009 所述的精炼熔铸采用不含铝的新型稀土复合精炼剂脱氧。 0010 所述的真空感应熔炼在真空感应炉中采用添加。
12、氮化物， 并以氮气作为保护气体。 0011 本发明采用的技术方法主要为 ： 1) 采用真空感应熔炼 (VIM)+ 真空电弧重熔 (VAR)+ 电渣重熔 (ESR) 三联工艺冶炼， 从工艺上保证获得高纯净度的超低碳控氮奥氏体不 锈钢， 使碳、 硫、 磷等杂质元素含量降至最低 ； 2) 在真空感应炉中以氮气作为保护气体， 同 时加入氮化物进行氮合金化的技术方法， 实现氮含量的精确控制 ； 3) 采用不含铝的新型稀 土复合精炼剂， 减少冶炼过程中的内生夹杂物 ； 同时采用喂线精炼处理技术， 使精炼剂深入 钢液内部， 充分发挥其作用， 达到深度脱氧目的， 降低氧含量至 15ppm。 0012 本发明具。
13、有以下优点 ： 通过成分与微结构的调控及冶炼工艺的革新， 实现高强韧 超低碳控氮奥氏体不锈钢强度和韧性的良好结合， 并保持优异的耐腐蚀性能， 以提高其可 加工性和使用性能。 本发明所制备的高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢， 碳含量0.02， 氮 含量为 0.1 0.15， 氧含量 15ppm， 抗拉强度 ： 520MPa ； 屈服强度 ： 220MPa ； 伸长 率 ： 45 ； 腐蚀速率 0.01mm/a。 具体实施方式 ： 0013 下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 0014 一种高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢的制造方法， 包括配料， 脱氧、 造渣、 化渣、 重熔等精炼熔铸和。
14、脱锭， 所述的高强韧超低碳控氮奥氏体不锈钢， 其化学成份质量百 分 比 为 ： C 0.02， 0.1 N 0.15， 0.03 Si 0.05， 0.03 Mn 0.05， Cr21-25， 说 明 书 CN 102747297 A 4 3/3 页 5 0.032 Mo 0.12， Ni 9.00 11.00， Cu 0.50， Co 0.006， B 0.0015， P 0.014， S 0.003， 余量 Fe， 所述的精炼熔铸采用真空感应熔炼 (VIM)+ 真空电弧重熔 (VAR)+ 电 渣重熔 (ESR) 三联冶炼工艺， 从工艺上保证获得高纯净度的超低碳控氮奥氏体不锈钢， 使 碳、 。
15、硫、 磷等杂质元素含量降至最低 ； 所述的精炼熔铸采用不含铝的新型稀土复合精炼剂 脱氧， 采用不合铝的新型稀土复合精炼剂， 减少冶炼过程中的内生夹杂物， 同时采用喂线精 炼处理技术， 使精炼剂深入钢液内部， 充分发挥其作用， 达到深度脱氧目的， 降低氧含量至 15ppm ； 所述的真空感应熔炼在真空感应炉中采用添加氮化物， 并以氮气作为保护气体， 在真空感应炉中以氮气作为保护气体， 同时加入氮化物进行氮合金化的技术方法， 实现氮 含量的精确控制。 0015 实施例只是为了便于理解本发明的技术方案， 并不构成对本发明保护范围的限 制， 凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简 单修改、 等同变化与修饰， 均仍属于本发明保护范围之内。 说 明 书 CN 102747297 A 5 。