[发明专利]高强度高韧性CAP核电厂核级机械模块用钢的生产方法

说明书

高强度高韧性CAP核电厂核级机械模块用钢的生产方法，钢的化学成分质量百分比为C=0.15～0.20，Si=0.15~0.35，Mn=0.70～0.90，P≤0.015，S≤0.005，V=0.030～0.070，Ni=0.10~0.35，Mo=0.15~0.25，Ti=0.010~0.030，Nb=0.010~0.020，Cr=0.40~0.60%，B=0.0008~0.0040，Alt=0.020~0.050，其余为Fe和不可避免的杂质；碳当量Ceq≤0.48。工艺步骤包括转炉冶炼、LF精炼、真空脱气处理、连铸、板坯加热、轧制、淬火+回火热处理。本发明钢的晶粒度在9.0级以上；A类、B类、C类、D类非金属夹杂物皆小于1.5级；交货态及模焊态的‑18℃横向冲击AKV₈平均值≥47J，侧向膨胀量L_E≥0.64mm，可以应用于CAP非能动核电厂核级机械模块的制造。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及到一种高强度高韧性CAP核电厂核级机械模块用钢及其生产方法。

技术背景

核能作为新型能源，具有清洁无污染等特点，核能的和平利用是人类的一项成就，目前核电约占世界总发电量的16%。CAP非能动核电厂(CAP1400技术)，是在AP1000第三代核电技术的基础上创新研发的大型先进非能动压水堆核电技术。核级机械模块由主要设备管道、管道支架、泵等组成，其安装在核电厂一回路内，需要在高辐射、高湿、高温、腐蚀、抗地震等的环境中使用，其稳定性直接影响核电站运行的安全性及服役寿命。因此对核级机械模块用钢的技术要求非常苛刻。

ASME SA-517/SA-517M标准中的SA517Gr.B常温拉伸性能与CAP1400核电技术要求相匹配，但对低温韧性及360℃高温强度没有具体要求，而CAP1400核电技术有360℃高温拉伸及-18℃低温冲击韧性有较高要求，并且要求常规交货态及模拟焊后热处理态（以下简称“模焊态”）的性能一致；ASME SA-517/SA-517M标准中对SA517Gr.B的碳当量Ceq没有限制，而要获得较好的焊接性能，钢的Ceq≤0.48是比较好的选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度高韧性CAP核电厂核级机械模块用钢的生产方法，生产的钢交货态及模焊态不仅满足360℃高温抗拉强度与常温抗拉强度一致的要求，同时在-18℃低温时具有较好冲击韧性，交货态及模拟焊后态的常温及360℃高温拉伸抗拉强度皆达到795Mpa以上。

发明的技术方案：

高强度高韧性CAP核电厂核级机械模块用钢的生产方法，钢的化学成分质量百分比为C=0.15～0.20，Si=0.15~0.35，Mn=0.70～0.90，P≤0.015，S≤0.005，V=0.030～0.070，Ni=0.10~0.35，Mo=0.15~0.25，Ti=0.010~0.030，Nb=0.010~0.020，Cr=0.40~0.60%，B=0.0008~0.0040，Alt=0.020~0.050，其余为Fe和不可避免的杂质；碳当量Ceq≤0.48%。

包括如下工艺步骤：

a. 转炉冶炼：出钢C≥0.06，P≤0.012；

b. LF 精炼：白渣保持时间控制在15min以上，出站S≤0.005；

c. 真空脱气处理：在真空度≤0.5tor下保持时间≥12min；破空后进行Ca处理，喂入纯钙线≥200m；软吹氩时间≥15min；

d.连铸：全程保护浇铸；中间包钢水过热度控制在8~18℃；采用动态轻压下技术，压下量大于6mm；

e. 板坯加热：轧制前板坯加热温度1150~1200℃，加热速度7~12min/cm；