[发明专利]一种热核聚变堆用不锈钢钢锭的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于钢锭制造方法，具体涉及一种热核聚变堆用不锈钢钢锭的制造方法。 

背景技术

磁体支撑结构是ITER使用的结构之一，ITER计划（International Thermonuclear Experimental Reactor国际热核聚变实验堆）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热核聚变实验堆项目。为确保ITER项目顺利进行，需要特殊不锈钢，即不锈钢中的Co≤0.100%，B≤0.002%，氮含量则要求在0.06%-0.25%的范围内。现有技术中存在多种制造不锈钢钢锭的方法，但是这些方法制造的不锈钢钢锭Co含量一般为0.10%~0.25%；B含量一般为0.0006~0.001%；而氮含量很难准确控制在±0.015%，一般氮含量波动为±0.030%。因而传统技术制造的钢锭无法满足热核聚变实验堆的要求。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种热核聚变堆用不锈钢材料的控制方法，使热核聚变堆用不锈钢钢锭材料的钴、硼、氮元素含量控制到要求范围内。 

本发明是这样实现的：一种热核聚变堆用不锈钢钢锭的制造方法，包括下述步骤： 

步骤一：准备原料及生产条件要求 

以铁水、铬铁、镍板、锰铁、硅铁与钼铁为原料， 

步骤二：AOD炉冶炼工艺 

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AOD炉中冶炼，AOD炉氮成分控制工艺：AOD炉钢水采用氮气、氧气混合吹入或只吹氮气进行冶炼，出钢前只吹氩气进行搅拌，氩气吹入量目标值，按照以下（1）式计算： 

Y＝17.5e^-0.002X    （1） 

式中：X——产品目标氮含量，ppm（百万分之一）， 

Y——吹入钢水氩气量，立方米/吨钢， 

步骤三：LF工艺 

当钢水氮含量在目标范围要求时，LF底吹氮气流量控制在0.2-1.0升/分钟·吨钢，进行成分、温度调整操作， 

钢水的成分达下述要求时出钢，钢水的成分的重量百分比为： 

0＜C≤0.03%；0＜Si≤0.75%；0＜Mn≤2.00%；P≤0.03%；S≤0.01%；Cr 16.00%-18.50%；Ni 10.00%-14.00%；Mo 2.00%-3.00%；0＜Co≤0.10%；N 0.06%-0.25%；0＜Nb≤0.10%；0＜Ta≤0.10%；0＜B≤0.002%；其余为Fe和不可避免的杂质， 

步骤四：出钢浇注钢锭。 

如上所述的一种热核聚变堆用不锈钢钢锭的制造方法，其中，步骤一中镍板要求含Co≤0.1%，铁水及其它合金要求含Co≤0.05%。 

如上所述的一种热核聚变堆用不锈钢钢锭的制造方法，其中，步 骤二中实际吹入氩气量允许在目标值的基础上波动：Y±0.15立方米/吨钢。 

如上所述的一种热核聚变堆用不锈钢钢锭的制造方法，其中，氮含量低于目标要求时，LF炉底吹氮气进行增氮，吹氮气增加氮量，按下（2）式计算： 

W＝K÷（2.0×m）    （2） 

式中：K——产品需增氮含量值，ppm（百万分之一）， 

      m——吹氮气时间，分钟； 

      W——吹入钢水的氮气流量，升/分钟·吨， 

其中吹入钢水的氮气流量（W值）最佳控制在2.5-6.0升/分钟·吨钢。 

本发明的优点在于：采用本热核聚变堆用不锈钢材料控制方法所生产的产品，可保证不锈钢材成品对微量元素的含量控制在目标范围。如氮元素含量在0.06%-0.25%，钴元素含量在0.10%-0.25%，硼元素含量为0.06%-0.001%。 

具体实施方式

一种热核聚变堆用不锈钢钢锭的制造方法，包括下述步骤： 

步骤一：准备原料及生产条件要求 

以铁水、铬铁、镍板、锰铁、硅铁与钼铁为原料。其中镍板要求含Co≤0.1%，铁水及其它合金要求含Co≤0.05%，以保证成品Co含量符合成分要求。 

本步骤所用的铁水、铬铁、镍板、锰铁、硅铁与钼铁均是可以从市场上买到的产品，且在市场上能够购买到符合上述要求的产品。 

步骤二：AOD炉冶炼工艺