[发明专利]130mm安全壳核电用钢及其连铸坯低压缩比制造方法

说明书

本发明公开了一种130mm安全壳核电用钢及其连铸坯低压缩比制造方法，该核电用钢采用低C、Ni‑Cr‑Mo成分系列合金设计，在确保强度韧性的同时兼顾辐照效应。其制造方法实现了利用厚度规格为320‑330mm的连铸坯，生产厚度为130mm钢板，在轧制压缩比小于3的情况下，获得贝氏体回火组织及少量铁素体为基础，并大量弥散分布第二相粒子，有效地钉扎在奥氏体晶界。得到的钢板性能具有强韧性匹配优异，组织性能均质性良好的特点，冲击韧性富余量较大。并且，性能合格率达到96％，适用于工业化批量生产。

技术领域

本发明涉及一种核电用钢，具体涉及一种130mm安全壳核电用钢及其连铸坯低压缩比制造方法。

背景技术

国内新建的第三代核电站以美国标准的AP1000为主，安全壳采用美国的SA738Gr.B优质钢板。该材料对钢材的强度、韧性、化学成分和尺寸精度等方面要求极为严格。尤其近些年，设备逐步向大型化方向发展，部分安全壳闸门设备用钢厚度已经达到130mm，更进一步加大了钢企的生产难度，主要体现在以下几个方面：1、为保证厚度130mm钢板的组织性能符合要求，必须选择可以保证压缩比大于3的坯料尺寸，这就要求坯料的厚度规格至少在390mm以上，而大部分钢企生产的连铸坯不能满足该要求，因此只能选择大厚度钢锭，而能生产符合要求钢锭的企业少之又少。客户可选择的制造商范围较窄，导致生产能力不足，出现供不应求的局面。2、连铸坯的厚度规格最厚可达到330mm，在生产厚度130mm的钢板时，由于压缩比小于3，相关质量不符合技术要求，性能合格率低下，无法满足客户使用要求，无法实现量产。3、在目前竞争激烈的钢铁行业，增加新的生产设备对钢企的生产成本影响巨大，甚至会带来亏损。因此，在不增加生产设备的前提下，开发一种连铸坯低压缩比生产特厚钢质安全壳核电用钢的制造方法，很有必要。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明公开一种130mm安全壳核电用钢，其钢板性能具有强韧性匹配优异，组织性能均质性良好的特点，能够满足核电用钢的要求。

本发明的另一目的是提供一种上述核电用钢的连铸坯低压缩比制造方法。

技术方案：本发明所述的一种130mm安全壳核电用钢，由以下质量百分比的成分组成：C：0.11～0.15％、Mn：1.2～1.6％、Si：0.20～0.50％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Ni：0.30～0.60％、Cr：0.10～0.30％、Mo：0.10～0.30％、Al：0.010～0.050％、Nb：0.01～0.04％、V：0.02～0.05％、Ti：0.010～0.020％，余量为Fe和杂质。

其合金成分设计机理如下：

核电设备用钢在使用环境上有其特殊性，要承受反应堆堆芯极强的辐照，从而引起辐照脆化。影响辐照脆化的因素很多，主要分为外部环境和材料本身。外部环境指辐照温度、中子注入量等，该因素很难进行改变。材料本身主要受钢质的影响，特别是钢中的合金元素和残余元素含量的影响，这些可以通过冶炼技术和工艺技术的提高而改善。因此，严格控制化学成分对核电设备用钢来说至关重要。

而合金元素或多或少地增大钢的辐照脆化趋势，但合金元素是细化晶粒、提高淬透性和减少回火脆性以及保证综合性能所必需的，即不可缺少的。故只能根据辐照规律对钢中元素提出合理的限制。

具体的，C是提高钢材强度最有效的元素，随着w(C)的增加，钢中Fe3C增加，淬硬性也增加，钢的抗拉强度和屈服强度提高。钢材的伸长率和冲击韧性下降，尤其是低温韧性下降的幅度更大。并且，钢材的焊接热影响区还会出现淬硬现象，导致焊接冷裂纹的产生。因此，核电设备用钢中w(C)应控制在0.20％以内，以便获得优良的综合性能，本发明的C控制在0.11～0.15wt.％。