[发明专利]一种控氮核级不锈钢的熔炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，具体涉及一种控氮核级不锈钢的熔炼方法。

背景技术

我国发展核电，引进了法国CPR1000，引进美国AP1000。我国自主研发CNP1000百万千瓦核电，核电装备需要国产化，原材料更需国产化。如核岛主管道CPR1000用的是Z2CND18-12、AP1000用的SA 376  TP 316L、我国CNP1000用的是00Cr17Ni13MoN核级不锈钢。核电站Ⅰ回路是有放射性元素，有核辐射，射线有可能渗透不锈钢中非金属夹杂物、有可能渗透钢中的气体。所以核电站Ⅰ回路核Ⅰ级的控氮核级不锈钢要求非常严格，生产难度大。

我国过去生产控氮（含氮）不锈钢，是在传统的熔炼过程中以吹氮气的方式进行，可是很难加入，并且会增加钢中气体含量，但核级不锈钢严格控制其内部【H】≤2PPm、【O】≤20PPm、【N】≤2PPm。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种控氮核级不锈钢的熔炼方法，该方法是以NCrFe氮化铬铁化合物的形式加氮，并且通过化学成分的优化组合以及先进的工艺流程编排，保证其内部化学成分符合回路核Ⅰ级的控氮核级不锈钢材料的参数要求，并且其力学性能超过了法国RCC-M  Z2CND18-12，也超过了美国SA376 316LN的产品。 

本发明的实现由以下技术方案完成：

一种控氮核级不锈钢的熔炼方法，其特征在于：所述的熔炼方法具有如下步骤：

(a)  选用含碳量≤0.03的氮化铬铁、镍板、原生态废钢材料，并进行净化处理；

镍板为0#镍板。

(b)  洗炉，使得炼钢炉膛和包子内的残余钢水只有Cr、Ni、Mo，而无其它合金元素；

(c)  将步骤(a)中的原料放入炉中炼成具有如下质量百分比的钢锭：C≤0.025、Si 0.40-0.60、Mn 1.50-1.90、P≤0.025、S≤0.010、Cr 18.00-19.00、Ni 11.50-12.50、Mo 2.25-2.75、N 0.10-0.12，B≤0.0015，其余为Fe。

将上述元素进行了优化组合，强化元素C、Mn、Mo、N取上限，塑性元素、韧性元素Si、Cr 、Ni取中上限，有害元素S、P等取下限，尽量低。

所述步骤(a)中的净化处理具体过程如下：将所述原料使用稀释硫酸进行酸洗，再用清水再次清洗，之后烘干。

所述步骤(b)洗炉具体过程如下：所述步骤(b)的具体过程为：先炼一炉或二炉只含有Cr、Ni、Mo元素的钢，使炼钢炉膛和包子内残余钢水只有Cr、Ni、Mo，而无其它合金元素。

利用复合脱氧剂使所述步骤(c)中钢锭内的非金属夹杂物凝聚浮起，化合物造渣，并且在熔炼时利用氧化期耙渣，还原期再次耙渣，清除钢水中的非金属夹杂物，净化钢水。

所述复合脱氧剂为Si-Mn-Al-Ca复合脱氧剂，所述复合脱氧剂组分如下：Mn 18-20%、Si 8-9%、Al 4-4.5%、Ca 4-4.5%，其余为Fe。

对所述步骤(c)中的钢锭进行锻件的成型加工，其具体步骤为：将所述步骤(c)中的钢锭模预先进行打磨修缮，使其表面不留有氧化层，打磨后烘烤至80-120℃用热模浇注，浇注后冒口保温，当其补缩充足后，使钢锭冷却至150℃出模。

所述冒口保温步骤采用发热剂来完成，所述发热剂具有以下组分：铝粉12-14%、硅铁粉16-18%、硅钙粉14-16%、氧化锰14-16%、氧化铁14-15%、碳粉9-11%，其余为铝钒土。

对所述步骤(c)中的钢锭进行AOD或VODC真空脱气、使其【H】≤2PPm、【O】≤20PPm。

本发明的优点是：本发明生产的核级控氮不锈钢非金属夹杂物总和达到≤2.5级，低于RCC-M≤4.5级。气体含量也较低【H】≤1.6PPm、【O】≤16PPm。S、P也很低，其中S≤0.010、P≤0.020、Co≤0.06、B≤0.0015、Pb+Sn+As+Sb+Bi≤0.026。力学性能超过了法玛通RCC-M  Z2CND18-12超低碳控氮不锈钢，也超过了美国AISI SA376 316LN超低碳控氮不锈钢。 

附图说明

图1为本发明的不锈钢化学成分与行业标准对比表；

图2为本发明的不锈钢力学性能与行业标准对比表；

图3为本发明的不锈钢中非金属夹杂物与行业标准对比表。

具体实施方式