[发明专利]一种热核聚变堆用不锈钢大锻件的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热核聚变堆用不锈钢大锻件的生产方法，具体涉及一种热核聚变堆用厚度为300-1000mm、宽度为300-1800mm的不锈钢锻件生产方法。

背景技术

ITER计划（International Thermonuclear Experimental Reactor国际热核实验堆）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。

该项目需求大量厚度超过300mm的316LN、316L(N)-IG不锈钢锻件产品，主要不锈钢材料成分如下：

钢号：316L（N）-IG，成分要求：C ≤0.03% ，Si ≤0.75% ，Mn≤ 2.00%，P≤0.03%，S≤0.01%，Cr 16.00%-18.00%，Ni 11.00%-14.00%， Mo 2.00%-2.50%，Co≤0.10%，N 0.06%-0.08%，Nb≤0.10%，Ta≤0.10%

钢号：316LN，成分要求：C ≤0.03% ，Si ≤0.75% ，Mn≤ 2.00%，P≤0.03%，S≤0.01%，Cr 16.00%-18.50%，Ni 10.00%-14.00%， Mo 2.00%-3.00%，Co≤0.10%，N 0.10%-0.22 %，Nb≤0.10%，Ta≤0.10%，（C+N）≥0.15%

钢号：316L，成分要求：C ≤0.03% ，Si ≤0.75% ，Mn≤ 2.00%，P≤0.03%，S≤0.01%，Cr 16.00%-18.50%，Ni 10.00%-14.00%， Mo 2.00%-3.00%，Co≤0.10%，N ≤0.10%%，Nb≤0.10%，Ta≤0.10%

采用通常锻造工艺进行锻件的生产，则锻件的晶粒度＜2级，且表面裂纹较多，裂纹深度达到2mm以上；无法满足ITER对该锻件晶粒度≥2级的要求，以及锻件由于表面裂纹深需要车削量较大，造成生产成本高，交货周期长的问题。

发明内容

为了克服上述不足，本发明旨在提供一种热核聚变堆用不锈钢锻件的生产方法，可以实现不锈钢锻件晶粒度≥2级，且锻件表面裂纹深度＜1mm，满足热核聚变堆（包括ITER计划）质量要求。本发明涉及的热核聚变堆（包括ITER计划）用的不锈钢锻件厚度300-1000mm；宽度：300-1800mm；长度500-2200mm。

本发明提供的一种热核聚变堆用不锈钢大锻件的生产方法，包括下述步骤：

（一）钢锭预处理

钢锭要求：钢锭是圆锭、方锭、八边形、六边形锭中的一种，钢锭需要锯切掉头尾部分，且切掉头尾后的高度与断面外接圆直径之比在1.0 -2.0之间；

（二）钢锭第一次加热工艺

钢锭以冷锭或带温钢锭进入加热炉加热，升温到1210±20℃，保温4小时-8小时，保证钢锭内部、外部温度烧透、均一，保温时间达到要求后进行锻造；

第一次加热工艺,具体操作为：钢锭以冷锭或带温钢锭进入加热炉加热，在500℃以下的加热速度≤80℃/h,500℃-1100℃范围内的加热速度≤150℃/h,在1100℃±20℃时保温3小时-3.5小时，保证钢锭内部、外部温度烧透、均一，保温时间达到要求后，快速升温到1210±20℃，保温4小时-8小时，其中保温2小时-2.5小时后，钢锭翻转一次，保证钢锭每个面加热温度一致。

（三）钢锭锻造工艺

采用自由锻造工艺，在液压锻造机上进行锻造；

钢锭出炉后，测得钢锭高/径比≤1.8，先沿径向方向锻造，每道次锻造变形量控制在钢锭直径的2%-10%，转动钢锭，多个道次锻造，把钢锭锻造成圆柱体；径向锻造后，控制圆柱体的高/圆柱体直径在1.5-2.5；

钢锭出炉后，测得钢锭高/径比在1.8-2.5之间，直接进行以下锻造操作；

第一次镦粗锻造：把圆柱体钢锭竖立进行锻造，锻造高度方向总变形率控制在钢锭高度的35%-48%；测量钢锭表面温度；

第一次拔长锻造：镦粗之后，再次从钢锭原始径向进行锻造，转动坯料，每道次锻造变形量控制在钢锭直径的2%-10%，均匀变形，锻造成圆柱体，使锻造后的坯料高度/坯料直径在1.5-2.5；测量钢锭表面温度；

以上锻造过程中，每次锻造完毕都需要测量钢锭表面温度，当终锻温度下降到900-950℃，停止锻造，把坯料送到加热炉进行二次加热；钢锭表面温度为950℃以上时，继续进行锻造；

（四）二镦二拔工艺：