一种核电用奥氏体不锈钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种高温性能优异的核电用奥氏体不锈钢板及其制造方法，所述不锈钢板的化学成分按重量百分比计为C:0.08％～0.20％、Si≤0.75％、Mn≤2.0％、P≤0.035％、S≤0.015％、Ni:10.00％～14.00％、Cr:16.00％～18.00％、Mo:2.10％～3.00％、Zr:0.10％～0.50％、N:0.15％～0.20％；其余为Fe及不可避免的杂质。所述不锈钢板的生产过程包括：冶炼

【技术实现步骤摘要】
一种核电用奥氏体不锈钢板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及不锈钢生产
，尤其涉及一种高温性能优异的核电用奥氏体不锈钢板及其制造方法。

技术介绍

[0002]目前，我国核电用奥氏体不锈钢主要代表牌号为S30403或S31603，这类材料的常温及高温强度较低，无法较好的应用于高温、高压的工况环境。为了提高此类材料的强度(特别是高温强度)，部分设计单位会采用含碳量更高的S30408或S31608进行替代。但是随着材料中碳含量的增加，其抗晶间腐蚀能力则会下降，特别是经过敏化处理后材料的抗晶间腐蚀能力会急剧劣化。为了改善材料的抗晶间腐蚀性能，材料设计人员一般会向奥氏体不锈钢中添加一定量的钛或铌，其添加量将随着材料中碳含量的增加而增加。一旦钛或铌添加过量，其在焊接过程中会引起焊接接头脆化，降低材料的塑性和韧性。
[0003]因此，如何在提升材料强度的同时，保证其具有良好的抗晶间腐蚀性能，始终是摆在核电材料开发人员面前的一道难题。
[0004]公开号为CN107740002 A的中国专利申请公开了“一种新型控氮奥氏体不锈钢及其制备方法”，其制备的奥氏体不锈钢具有较好的抗晶间腐蚀能力，但由于材料中的C含量较低，其室温及高温强度偏低，其中室温抗拉强度为584MPa，350℃抗拉强度为405MPa,无法用于制造运行在高温环境下的核级设备。
[0005]公开号为CN109576599 A的中国专利申请公开了“抗晶间腐蚀高强度奥氏体不锈钢”，其制备的奥氏体不锈钢提升抗晶间腐蚀能力的主要手段是降低材料中的碳含量，同时添加一定量的钛，钛优先与碳生成碳化钛，避免析出碳化铬造成晶界贫铬，从而有效防止晶间腐蚀。但由于材料中的碳含量较低，将不可避免的造成材料常温及高温强度偏低。
[0006]为了解决上述问题，亟待开发出具有优异高温性能且具有良好抗晶间腐蚀的新型核电用奥氏体不锈钢。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种高温性能优异的核电用奥氏体不锈钢板及其制造方法，不锈钢板在成分设计方面，采用高碳成分，确保钢板具有良好的常温及高温性能；同时添加一定含量的Zr元素，在提升钢板强度的同时改善钢板的晶间腐蚀性能；在制造工艺方面，采用分阶段轧制+矫直+固溶处理的工艺，保证成品钢板具有优异的常温及高温强度和良好的抗晶间腐蚀性能。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0009]一种高温性能优异的核电用奥氏体不锈钢板，所述不锈钢板的化学成分按重量百分比计为C:0.08％～0.20％、Si≤0.75％、Mn≤2.0％、P≤0.035％、S≤0.015％、Ni:10.00％～14.00％、 Cr:16.00％～18.00％、Mo:2.10％～3.00％、Zr:0.10％～0.50％、N:0.15％～0.20％；其余为Fe 及不可避免的杂质。
[0010]一种高温性能优异的核电用奥氏体不锈钢板的制造方法，所述不锈钢板的生产过程包括：冶炼
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连铸
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加热
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轧制
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矫直
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固溶处理；具体如下：
[0011]1)采用电炉冶炼、VOD真空处理；
[0012]2)连铸重点控制浇铸温度，中间包钢水浇铸温度≤1580℃，采用电磁搅拌或连铸坯轻压下工艺，压下率控制在8％～12％；
[0013]3)连铸坯加热温度为1170～1230℃，均热时间1～3h；
[0014]4)采用两阶段控轧工艺；其中，一阶段终轧温度≥1050℃，单道次压下率≥10％；二阶段开轧温度≤950℃，单道次压下率≤5％；中间坯采用冷却水冷却；
[0015]5)钢板冷却至室温后进行矫直，变形量3％～5％；
[0016]6)轧后钢板采用固溶处理，固溶温度为1050～1080℃，净保温时间1～2min/mm。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]1)不锈钢板在成分设计方面，采用高碳成分，确保钢板具有良好的常温及高温性能；同时添加一定含量的Zr元素，在提升钢板强度的同时改善钢板的晶间腐蚀性能；
[0019]2)在制造工艺方面，采用分阶段轧制+矫直+固溶处理的工艺，保证成品钢板具有优异的常温及高温强度和良好的抗晶间腐蚀性能。
具体实施方式
[0020]本专利技术所述一种高温性能优异的核电用奥氏体不锈钢板，所述不锈钢板的化学成分按重量百分比计为C:0.08％～0.20％、Si≤0.75％、Mn≤2.0％、P≤0.035％、S≤0.015％、 Ni:10.00％～14.00％、Cr:16.00％～18.00％、Mo:2.10％～3.00％、Zr:0.10％～0.50％、N:0.15％～ 0.20％；其余为Fe及不可避免的杂质。
[0021]一种高温性能优异的核电用奥氏体不锈钢板的制造方法，所述不锈钢板的生产过程包括：冶炼
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连铸
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加热
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轧制
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矫直
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固溶处理；具体如下：
[0022]1)采用电炉冶炼、VOD真空处理；
[0023]2)连铸重点控制浇铸温度，中间包钢水浇铸温度≤1580℃，采用电磁搅拌或连铸坯轻压下工艺，压下率控制在8％～12％；
[0024]3)连铸坯加热温度为1170～1230℃，均热时间1～3h；
[0025]4)采用两阶段控轧工艺；其中，一阶段终轧温度≥1050℃，单道次压下率≥10％；二阶段开轧温度≤950℃，单道次压下率≤5％；中间坯采用冷却水冷却；
[0026]5)钢板冷却至室温后进行矫直，变形量3％～5％；
[0027]6)轧后钢板采用固溶处理，固溶温度为1050～1080℃，净保温时间1～2min/mm。
[0028]本专利技术所述一种高温性能优异的核电用奥氏体不锈钢板中，各化学元素的作用分析如下：
[0029]C是钢中的主要强化元素，其在钢中形成碳化物M23C6和MX，能够提升钢板的常温及高温强度。此外，C作为奥氏体形成元素还能抑制钢中高温铁素体的形成。但是过高的C 含量不仅增加焊接热影响区硬度以及焊后再加热开裂，同时也不利于钢板的长时高温性能。因此，本专利技术将C含量限定在0.08％～0.20％。
[0030]Si是钢中的主要脱氧元素，但其含量过高易造成晶界脆化，降低钢板的强度。因此，本专利技术将Si含量限定在0.75％以下。
[0031]Mn是钢中奥氏体形成元素，但其在高温环境下长期使用不利于钢板的强度和韧性。因此，本专利技术将Mn含量限定2％以下。
[0032]P、S是钢中有害杂质元素，理论上其含量越低越好，但过分降低将会导致制造成本大幅增加。因此，本专利技术中限定P含量≤0.035％、S含量≤0.015％。
[0033]Ni是钢中奥氏体形成元素，其不仅能够抑制钢中高温铁素体的形成，同时其与Cr元素配合使用保证钢板具有良好的抗氧化腐蚀性能。但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温性能优异的核电用奥氏体不锈钢板，其特征在于，所述不锈钢板的化学成分按重量百分比计为C:0.08％～0.20％、Si≤0.75％、Mn≤2.0％、P≤0.035％、S≤0.015％、Ni:10.00％～14.00％、Cr:16.00％～18.00％、Mo:2.10％～3.00％、Zr:0.10％～0.50％、N:0.15％～0.20％；其余为Fe及不可避免的杂质。2.如权利要求1所述一种高温性能优异的核电用奥氏体不锈钢板的制造方法，其特征在于，所述不锈钢板的生产过程包括：冶炼
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连铸
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加热
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轧制...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡昕明，王储，欧阳鑫，庞宗旭，邢梦楠，王勇，胡海洋，颜秉宇，隋松言，李广龙，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：