[发明专利]一种提高SA508-3低合金钢铸态组织等轴晶区比例的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高SA508-3低合金钢铸态组织等轴晶比例的方法，属于铸锭浇铸技术领域。

背景技术

SA508-3钢由于具有良好的机械性能和低温韧性，因此被广泛地使用在核压力容器上，其化学成分如表1所示。近年来，随着电力需求的急剧增加，世界各国在增加核电站的数量的同时，也在不断提高核反应堆容量，而单堆容量的增加，不可避免地引起核压力容器的大型化；另外从安全性考虑，核反应堆也应该尽量减少焊缝长度，因此核电锻件的整体化发展不可避免。根据组织遗传规律，压力加工后的金属制品的组织和性能很大程度依赖最初的铸态组织，因此，如何生产出具有均匀细小铸态组织的铸锭将会成为当前工业生产中的一大难题。

表1.SA508-3低合金钢的化学成分(wt.%)

目前，工业生产中普遍使用的提高铸态组织均匀性的方法主要有两种：化学处理法（即孕育和变质）和物理法（即施加机械振动、电磁振动、超声振动等）。然而，事实证明，化学法和物理法虽然都能细化铸锭组织，但均具有一定的局限性。例如化学法细化剂制备工艺复杂，从而导致生产成本提高，并且容易对母合金造成污染（尤其对成分要求严格的合金体系），物理法对设备要求太高且效果有限。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种成本低廉、工艺简单的提高SA508-3低合金钢铸态组织等轴晶比例的方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单的提高SA508-3低合金钢铸态组织等轴晶比例的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种提高SA508-3低合金钢铸态组织等轴晶区比例的方法，本发明的方法可以细化晶粒、改善铸态组织，从而提高铸锭的综合力学性能。

本发明所述的提高SA508-3低合金钢铸态组织等轴晶区比例的方法，具体包括如下步骤：

1、配置合金

根据合金的成分要求配置合金原料：碳粉、纯锰、纯钼、纯镍、纯铬、硅、纯钒、纯铁为合金原料；由于合金中元素C、Cr、Mn等元素容易烧损，因此这些元素均按表1所示的低合金钢成分要求的上限进行各配置合金原料；优选地，C、Cr、Mn比例为25:25:150。

2、预热铸型

采用砂模为铸型并对其进行预热，其预热温度为600℃～800℃；

3、加热合金并对合金液进行过热处理

本发明方法采用中频感应炉，待合金熔化后对合金液再进行过热处理，合金过热处理的温度控制在1590℃～1620℃之间；

4、浇铸合金

合金熔体过热处理结束之后，感应炉停止加热，让合金液迅速冷却，待合金温度降到1570℃～1600℃时进行浇铸，即可得到组织均匀细小的铸锭。

在本发明的具体实施方式中，为了除去体系中的氧气，防止氧化，在整个操作过程都是在真空中进行。尤其是熔炼合金并对合金液进行过热处理的操作过程。

在本发明的优选实施方式中，步骤2）中所述预热温度为700℃～800℃。

在本发明的另一优选实施方式中，步骤3）4）中所述熔炼合金并对合金液进行过热处理以及浇铸合金过程均在30～100Pa下进行。

在本发明中，所述方法的关键在于铸型温度、熔体过热温度、熔体浇铸温度之间的协调配合，从而达到控制热流，提高等轴晶比例。

本发明的方法具有如下效果：

本发明所述的提高SA508-3低合金钢铸态组织等轴晶区比例的方法可以较大程度改善SA508-3低合金钢铸态的组织均匀性。本发明方法的操作工艺简单，只需优化铸造工艺参数（熔体过热温度、模壳预热温度、浇铸温度），即可实现对SA508-3低合金钢铸态组织均匀性的有效控制。采用本发明的工艺方法，可较大程度地增加等轴晶区域比例，从而获得组织均匀细小的合金铸锭，有利于提高SA508-3低合金钢的综合力学性能。本发明工艺简单，易于操控，适合于工业化的推广和使用，

以下对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明。

具体实施方式

本发明的增加SA508-3低合金钢铸态组织等轴晶区比例的方法可以较大程度上细化晶粒，从而改善铸态组织均匀性。在本发明的具体实施方式中，所述方法只需确定好浇铸工艺参数（熔体过热温度、模壳预热温度、浇铸温度），即可实现对SA508-3低合金钢铸态组织均匀性的有效控制。

在本发明的具体实施例中，所使用的中频感应炉为本领域常用的仪器，本发明对此没有特别限制。

实施例1：

1、配置合金