[发明专利]一种热核聚变堆用不锈钢板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热核聚变堆(包括实验堆)用不锈钢板的制造方法。

背景技术

热核聚变是新型核电技术，其中ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor国际热核聚变堆)是欧盟、美国、中国、日本、俄罗斯、印度、韩国七个国家地区参加的新型聚变核电实验计划，其需求的不锈钢钢板质量要求很高，采用现有的制造工艺生产的钢板，1)钢水中Co、Nb、Ti元素难以满足ITER要求范围，其中产品Co含量一般在0.10％以上；2)采用氮化合金增加钢水氮含量，如氮化锰铁、氮化铬铁，会增加钢水夹杂物含量，产品中的A、B、C、D类型(粗、细)夹杂物都难以分别达到0级-1.5级，夹杂物总量级别难以控制在0级-6级；3)热轧钢板沿轧制方向和垂直轧制方向的抗拉强度、伸长率性能差异性大于15％，一般可达40％(用Y方向表示垂直于轧制方向，用X方向表示沿着轧制方向)。一般产品在X、Y方向的抗拉强度、伸长率性能存在很大的差异：[(X方向性能-Y方向性能)÷X方向性能]×100％的值大于等于15％，一般在40％左右，使其产品在各个方向受力时，安全性大大降低，影响产品使用。

发明内容

为了克服现有热核聚变堆用不锈钢板的制造方法的上述不足，本发明提供一种用于热核聚变堆的不锈钢板制造方法，本方法制造的不锈钢板，沿轧制方向和垂直轧制方向的抗拉强度、伸长率性能差异性较小。

热核聚变堆(ITER计划属于热核聚变堆一个实验堆项目)用不锈钢板材料成分的重量百分比为：

0＜C≤0.08％；0＜Si≤0.75％；0＜Mn≤2.00％；P≤0.03％；S≤0.01％；Cr 16.00％-22.50％；Ni 8.00％-14.00％；Mo 0.01％-3.00％；0＜Co≤0.10％；N 0.01％-0.25％；0＜Nb≤0.10％；0＜Ta≤0.10％；其余为Fe和不可避免的杂质。

热核聚变堆用不锈钢板规格范围：(6-60)×(1500-3100)×(4000-12000)mm。

针对现有热核聚变堆用不锈钢板的制造方法的三点不足，本发明主要通过冶炼、轧制过程工艺设计，改善了以上不足。

本热核聚变堆用不锈钢板的制造方法包括下述依次的步骤：

I准备原料：以铁水、铬铁、镍板、锰铁、硅铁与钼铁为原料。其中镍板要求Co含量：0＜Co≤0.5％；铁水中P要求为：P≤0.03％。

铁水、铬铁、镍板、锰铁、硅铁与钼铁的重量配比是使冶炼成的钢水的成分，符合热核聚变堆用不锈钢板的中的铁、铬、镍、锰、硅与钼的重量百分比的要求。

II冶炼装备、工艺：

采用VOD不锈钢冶炼设备按不锈钢冶炼工艺进行冶炼，用电炉+VOD冶炼法、转炉+VOD与电炉+AOD+VOD冶炼法的任一种冶炼。

将铁水、铬铁、镍板、锰铁、硅铁与钼铁加入电炉或转炉中冶炼后，倒入VOD炉中冶炼，脱碳期顶吹氧气3-10m³/t钢水，底吹氮气流量≥5L/min·t钢水；脱碳完毕，底吹氮气流量≥10L/min·t，搅拌≥10min；加入硅铁(主要是还原的原料，进入钢水硅含量约0.4％)3-10kg/t钢水、石灰3-25kg/t钢水进行还原，还原后按(1)式底吹氮气量，控制钢水增氮量。

Y＝2.5×f×X×t    (1)

式中：X——吹入钢水氮气流量，单位升/分钟·吨；

t——吹氮气时间，单位分钟；

f——系数，取值范围0.60-1.0；

Y——产品需要增加氮含量值，ppm(百万分之一)。

III LF处理工艺：

将钢水进入LF炉工位，通过LF炉电极加热调整钢水温度，出LF炉处理工位前，加入铝，每吨钢水的加入量为0.3-1.5kg(一般加入铝丸(块)或喂入铝线0.3-1.5kg/t(钢水)，或者在渣面加入0.3-1.5kg/t(钢水)的铝粉)；按吹氮量在1升-2升/分钟·吨吹氮气≥2分钟后；加入Ca-Si线0.3-2.0公斤/吨钢水，再次按吹氮量1升-2升/分钟·吨吹氮气≥2分钟。钢水的成分的质量百分比达下述要求时出钢：

0＜C≤0.08％；0＜Si≤0.75％；0＜Mn≤2.00％；P≤0.03％；S≤0.01％；Cr 16.00％-22.50％；Ni 8.00％-14.00％；Mo 0.01％-3.00％；0＜Co≤0.10％；N 0.01％-0.25％；0＜Nb≤0.10％；0＜Ta≤0.10％；其余为Fe和不可避免的杂质。