[发明专利]一种聚变堆用低活化马氏体钢的冶炼生产方法

权利要求书

1.一种聚变堆低活化马氏体钢的冶炼生产方法，其特征在于：

各成分占总质量的百分比为：基体为Fe元素，Cr 8.5-9.5％，W 1.3-1.7％，V0.15-0.25％，Ta 0.12-0.18％，Mn 0.40-0.50％，C 0.08-0.12％。

熔炼工艺过程如下：

第一步，在真空感应炉内对炉料进行熔炼：

1)用FeCa合金对纯铁进行脱S处理；

2)熔炼前对合金元素Cr、W、V、Ta、Mn进行高温真空脱水除气处理；或者采用非真空脱水除气处理工艺：首先对Al₂O₃粉或CaF₂粉进行高温脱水，然后用Al₂O₃粉或CaF₂粉包埋合金以隔绝空气，最后在非真空环境下加热脱水除气，加热温度300-800℃；

3)按照目标马氏体钢设计成分进行配料，纯铁装入真空感应炉，合金元素按Cr、W、V、Ta、C、Mn顺序装入真空合金料斗；

4)真空感应熔炼炉抽真空至0.1-10Pa后，充高纯氩气至0.005-0.08MPa，熔化纯铁，并加C脱O至5-100ppm；

5)合金化：通过料斗加入纯金属Cr和W，升温至1450-1650℃，熔化完成后依次加入纯金属V、Ta，待熔化后，抽真空至0.1-10Pa以下保持3-10分钟；然后充氩气至0.005-0.08MPa后加入纯C和纯金属Mn；

6)在线检测合金元素成分并依据测试结果增补合金元素，待成分合格后在1450-1550℃出钢并进行真空浇注得铸锭；

检查铸锭成分和内部组织，若满足要求，即可完成熔炼工作，否则需进行第二步辅助熔炼；

第二步，对铸锭进行锻造以制备重熔自耗电极，锻造温度800-1200℃，奥氏体化保温时间45-75min，锻造比＞4∶1；然后在真空电渣炉或氩气保护的普通电渣炉中重熔精炼，冶炼出成分和内部组织合格的CLAM钢铸锭：

1)选用高纯Al₂O₃+CaF₂或者CaO+Al₂O₃+CaF₂作为电渣；

2)对电渣进行干燥处理，熔化后注入到真空电渣炉或普通电渣炉的结晶器中；对于真空电渣重熔炉，抽真空至0.1-5Pa后充高纯氩气至0.005-0.05MPa；对于普通电渣重熔炉，向结晶器中充高纯氩气保护；

3)采用电流大小来控制重熔自耗电极的熔化速度，电流范围为200-500A；

4)重熔结束后，取出重熔铸锭；

Al₂O₃+CaF₂渣系的组成为：Al₂O₃20-40％+CaF₂余量；CaO+Al₂O₃+CaF₂渣系的组成为：CaO5-15％+Al₂O₃20-40％+CaF₂余量。

2.根据权利要求1所述的聚变堆结构材料低活化马氏体钢冶炼生产方法，其特征在于：锻造开坯，热轧制备所需型材：

1)锻造开坯时的工艺参数为：初始锻造温度1100-1200℃，保温时间45-75min，终锻温度800-900℃，锻造比＞4∶1；

2)所得到马氏体钢型材的轧制工艺参数为：退火温度和保温时间：1000-1100℃/45-75min，终轧温度750-850℃，每道次最大轧制变形量不超过50％。

3.根据权利要求1所述的聚变堆用低活化马氏体钢的冶炼生产方法，其特征在于：第二步中，对普通电渣炉，重熔过程中可向电渣添加适当Al粉以脱掉渣系中的游离氧，防止渣系中的氧向钢水中扩散。

4.根据权利要求1所述的聚变堆用低活化马氏体钢的冶炼生产方法，其特征在于：真空浇注时钢锭模系统在浇注前先用纯铁水清洗并加热烘烤除气，烘烤温度300-800℃。