[发明专利]一种核电用高纯净度奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法，特别是涉及一种核电用高纯净度奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法，属于冶金技术领域。

背景技术

CAP1400是指装机容量为140万千瓦的先进非能动核电技术，是在我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中明确提出的具有自主知识产权的第三代核电技术。CAP1400项目旨在于目前安全性和经济性较好的AP1000技术基础上，通过消化、吸收和再创新，形成具有我国自主知识产权、功率更大、安全性更高、寿命更长的大型先进压水堆核电技术，以摆脱我国核电技术依赖进口、核电发展受制于人的局面，既满足我国在2020年实现核电装机7000万千瓦、占届时中国电力总装机容量5%的目标；又可满足我国核电成套技术“走出去”的战略，实现由“核电大国”向“核电强国”转变的目标。

自我国第一次引进核电技术以来，核电所用高端设备就一直依赖进口。在CAP1400核电技术的自主研发过程中，如何实现核电站所需核主泵、压力容器等关键设备的全面国产化，是确保其能否顺利实施、形成具有自主知识产权技术的关键。与二代及二代加产品比较，CAP1400项目用奥氏体含氮不锈钢材料的夹杂物要求明显提高，具体表现在B类及D类夹杂物方面，二代及二代加产品对B类及D类夹杂物一般要求为≤2.0级或不要求，而CAP1400项目的要求为B类及D类≤1.0级。电渣过程中夹杂物的产生主要原因是渣料中含有的不稳定氧化物；自耗电极表面的氧化铁；渣池表面的大气。在重熔含N奥氏体不锈钢时，N元素极易与Al、Ti、Nb等元素形成化学键稳定的夹杂物，夹杂物本身为硬质夹杂物，不易变形，对材料的热加工性能产生恶劣的影响。以往工艺无法满足其夹杂物要求，导致CAP1400具有自主知识产权的核电国产化进程减慢，对我国核电事业的发展非常不利。材料中的夹杂物含量高对其探伤性能、力学性能、焊接性能及水压试验均有不利的影响，如何解决奥氏体含氮不锈钢夹杂物的问题不容忽视。

发明内容

本发明的目的就在于解决现有技术中因为夹杂物含量控制不住而导致材料探伤性能、力学性能及焊接后水压试验合格率低的问题，经过反复试验和研究后，提供一种核电用高纯净度奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法。

本发明给出的技术方案是：一种核电用高纯净度奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法，其特征在于，所述的奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法，包括如下步骤。

（1）选取电渣所用圆柱形金属电极与圆形结晶器的面积比要求达到30%~40%之间，金属电极的“O”含量应不大于50ppm。

（2）将步骤（1）中所用金属电极采用机加工方法处理，表面要求露出金属光泽。

（3）将步骤（2）中处理完毕的金属电极与电渣所用不锈钢假电极（与金属电极的面积比应为50%~60%）进行焊接处理，焊接后进行800℃~1000℃加热处理，该加热处理应在电渣前30分钟~2小时内进行。

（4）步骤（3）完成后，选用CaF₂ 50%~60%，Al₂O₃ 15%~25%，CaO 10%~20%，MgO 5%~10%，SiO₂ 3%~6%的渣系进行化渣处理，化渣过程中向渣中加入渣量重量百分比0.2%的Si-Ca粉及渣量重量百分比0.1%的Al粉。

（5）步骤（4）完成后，选取熔炼电压为70V~85V，熔炼电流为13.0KA~13.7KA，每次交换金属电极前10min~15min，提升熔炼电流500A~1000A，并在熔炼过程中向结晶器中通入经气体干燥机及分子筛处理后的惰性气体（氩气），通入量为8m³~12m³/h，复合脱氧剂中Si-Ca粉加入量为0.40%~0.50%，Al粉加入量为0.10%~0.15%。

（6）步骤（5）完成后，进行补缩处理，10000A(20min) → 8000A(20min) → 6000A(10~15min) → 4000A(5~10min) → 3000A(5~10min) → 0A。

（7）步骤（6）完成后，进行模冷，模冷时间为2h~3h。

所述的一种核电用高纯净度奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法，适用于F316LN、Z2CND18-12(控氮)、F304LN及Z2CN19-10（控氮）奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔，锭型为3~6吨。