[发明专利]一种热核聚变堆用不锈钢加氮的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种热核聚变堆用不锈钢增氮的方法。

背景技术

ITER(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，其需求的含氮不锈钢氮含量在0.06％-0.25％范围，现有的热核聚变堆用不锈钢增氮的方法采用合金增氮的方法，容易引起钢水夹杂物含量高且氮含量难以控制到目标范围内。

发明内容

为了克服现有热核聚变堆用不锈钢增氮的方法的上述不足，本发明提供一种氮含量容易控制到目标范围内的热核聚变堆用不锈钢增氮的方法。

本发明提供一种AOD炉、LF炉联合生产该项目用含氮不锈钢的工艺方法，可以使氮含量控制到要求的目标范围内。

ITER项目用的主要含氮不锈钢材料成分重量百分比如下：

0＜C≤0.03％；0＜Si≤0.75％；0＜Mn≤2.00％；P≤0.03％；S≤0.01％；Cr 16.00％-22.50％；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％；其余为Fe和不可避免的杂质。

针对ITER计划用钢氮含量控制要求，采用AOD、LF不锈钢冶炼设备进行冶炼。如电炉+AOD+LF炉冶炼法、转炉+AOD+LF冶炼法，控制钢水中氮含量。

本热核聚变堆用不锈钢增氮的方法包括下述依次的步骤：

I将电炉、中频感应炉或转炉冶炼后，满足AOD炉要求的钢水，倒入AOD炉进行冶炼。

II 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，在AOD炉造渣、调整成分、调整温度、还原。出钢前(时间按照式(1)计算的需要吹氩量，除以出钢前吹氩流量，即可得出出钢前多长时间开始吹氩)，只吹氩气进行搅拌，氩气吹入量目标值(Y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。

实际吹入氩气量可以在目标值的基础上波动：Y±0.15立方米/吨钢。

AOD炉造渣、调整成分、调整温度、还原操作，与目前AOD炉冶炼不锈钢造渣、调整成分、调整温度、还原工艺相同。

III LF工艺

钢水倒入LF炉中，当钢水氮含量在目标范围要求时(钢水中N0.06％-0.25％)；LF底吹氮气流量控制在0.2-1.0升/分钟·吨钢，当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。钢水的成分的重量百分比达下述要求时出钢：

0＜C≤0.03％；0＜Si≤0.75％；0＜Mn≤2.00％；P≤0.03％；S≤0.01％；Cr 16.00％-22.50％；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％；其余为Fe和不可避免的杂质。

IV出钢浇注钢锭

浇注、连铸坯的工艺与一般不锈钢浇注钢锭、连铸坯生产工艺相同。

上述的热核聚变堆用不锈钢加氮的方法，其特征是在步骤III LF工艺中，钢水的成分的质量百分比达下述要求时出钢：

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≤0.05％；N 0.12％-0.17％；0＜Nb≤0.10％；0＜Ta≤0.10％；其余为Fe和不可避免的杂质。

上述的热核聚变堆用不锈钢加氮的方法，其特征是在步骤III LF工艺中，钢水的成分的质量百分比达下述要求时出钢：