專利名稱：核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種大型鑄鍛件的鍛造方法，具體涉及ー種核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法。
背景技術(shù)：
核電作為清潔、低碳能源不但被發(fā)達(dá)國家廣泛使用，而且當(dāng)前很多發(fā)展中國家也越來越多認(rèn)識到核電在環(huán)保和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要性。因此ー些發(fā)展中國家也在大力興建核電站和計(jì)劃投建，可以說當(dāng)前正是核電站高速發(fā)展的時(shí)期。在中國，電カ供應(yīng)始終跟不上經(jīng)濟(jì)的發(fā)展這ー問題始終存在，而且有制約經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的趨勢。而火力發(fā)電，不但受到傳統(tǒng)能源資源的限制，也破壞了環(huán)境。為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì) 發(fā)展和保護(hù)環(huán)境的需要，中國正努力調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，在不斷淘汰小火電的同時(shí)，大力發(fā)展清潔、低碳、資源豐富的核電產(chǎn)業(yè)。力爭到2030年，使核電發(fā)電量由2010年全國占總發(fā)電量的1%，達(dá)到占全國發(fā)電量的13%這一目標(biāo)。但是，采用現(xiàn)有的技術(shù)生產(chǎn)核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件，其產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，無法達(dá)到批量生產(chǎn)的地歩。生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題主要表現(xiàn)，一是鍛造時(shí)鋼錠易產(chǎn)生大的裂紋，必須將鋼錠冷卻下來清理后重新加熱鍛造，有的鋼錠裂紋過大甚至出現(xiàn)鋼錠報(bào)廢；ニ是雖然生產(chǎn)出鍛件，但后段檢驗(yàn)不合格，突出表現(xiàn)為有鍛件混晶問題、晶粒粗大等，使固溶處理后性能指標(biāo)達(dá)不到產(chǎn)品要求，并最終報(bào)廢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法，它可以改善堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼的性能，提高奧氏體不銹鋼的質(zhì)量，減少生產(chǎn)中的廢品。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法的技術(shù)解決方案為，包括以下步驟第一歩、將堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鋼錠裝爐；控制鋼錠裝爐量，使鋼錠裝爐量盡量少；控制鋼錠裝爐量的方法是出口管嘴用鋼錠的每爐裝爐量允許超過四支鋼錠，其他四種堆內(nèi)構(gòu)件用鋼錠的每爐裝爐量不得超過三支鋼錠；所述四種堆內(nèi)構(gòu)件為吊籃法蘭、堆芯支承板、上支承板、上支承法蘭。所述其他堆內(nèi)構(gòu)件用鋼錠的每爐裝爐量最好為兩支鋼錠。第二步、第一火鍛壓；控制第一火鍛壓的總壓下量和每道次壓下量；控制第一火鍛壓的總壓下量和每道次壓下量的方法是對鋼錠的第一火鍛壓分兩遍進(jìn)行，第一遍壓下的變形量不超過80mm，第二遍壓下的變形量不超過150mm。第一火鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫；將鋼錠返爐加熱并保溫的控制方法是每100_的鋼錠截面直徑或厚度值的加熱保溫時(shí)間為I小時(shí)；保溫溫度為1800 1200°C。第三步，中間火次鍛壓；中間火次鍛壓分為多次，每火的變形量不得低于10% (每火變形量與每火初始截面比)；每ー火次鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫；所述每ー火次鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫的控制方法是姆IOOmm的鋼錠截面直徑或厚度值的加熱保溫時(shí)間為I小時(shí)；保溫溫度為1800 1200°C。第四步，最后一火鍛壓，得到成品堆內(nèi)構(gòu)件毛坯鍛件；最后ー火的變形量不得低于12%，或者用鍛比衡量，最后ー火的鍛比不小于1.4。 所述最后一火鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫的控制方法是每IOOmm的鋼錠截面直徑或厚度值的加熱保溫時(shí)間為O. 8小時(shí)；最后一火鍛壓的終鍛最佳的溫度是850 900。。。所述第二步至第四步的總鍛比不低于6。本發(fā)明可以達(dá)到的技術(shù)效果是本發(fā)明能夠解決奧氏體不銹鋼鋼錠裂紋、混晶、晶粒粗大等問題，實(shí)現(xiàn)電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的細(xì)晶化鍛造。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)核電用大型鍛件質(zhì)量穩(wěn)定的目標(biāo)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法，包括以下步驟第一歩、將堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鋼錠裝爐；控制鋼錠裝爐量，使鋼錠裝爐量盡量少；堆內(nèi)構(gòu)件包括出ロ管嘴、吊籃法蘭、堆芯支承板、上支承板、上支承法蘭五種，出ロ管嘴用鋼錠的每爐裝爐量(指每一加熱爐次)允許超過四支鋼錠，其他四種堆內(nèi)構(gòu)件用鋼錠的每爐裝爐量不得超過三支鋼錠；這是由于出ロ管嘴使用的鋼錠較小，使用小壓機(jī)鍛壓，鍛壓的效率較高，因此裝爐量適當(dāng)放大，每ー加熱爐裝四支及以上鋼錠也不會出現(xiàn)大的質(zhì)量問題；但對于其他堆內(nèi)構(gòu)件由于鍛壓效率不高，因此應(yīng)嚴(yán)格控制鋼錠裝爐量，一般每ー加熱爐裝兩只鋼錠；可選擇小的加熱爐，也可以與其他品種搭配同爐加熱，但保溫溫度與保溫時(shí)間應(yīng)以堆內(nèi)構(gòu)件用鋼為主；第二步、第一火鍛壓；控制第一火鍛壓的總壓下量和每道次壓下量；對鋼錠的第一火鍛壓分兩遍進(jìn)行，第一遍壓下的變形量不超過80mm，以實(shí)現(xiàn)輕壓；第二遍壓下的變形量不超過150mm，以使鑄態(tài)組織充分破碎；則總壓下量不超過230mm，從而實(shí)現(xiàn)對總壓下量的控制；本發(fā)明使第一火鍛壓的總壓下量和每道次壓下量盡量小，能破碎表面鑄態(tài)組織即可。本發(fā)明在鋼錠初始狀態(tài)輕壓，能夠防止或盡量減少裂紋的產(chǎn)生，從而減少鋼錠裂紋的清理，避免鋼錠報(bào)廢。
這是由于未經(jīng)過鍛造的鋼錠在加熱完成后，其組織是原始的鑄態(tài)組織，這ー組織的特點(diǎn)是晶粒粗大，晶粒結(jié)合不致密，塑性較差；而輕壓的目的是為了擊碎表面層的鑄態(tài)組織，使其結(jié)合致密，并具有良好的塑性。第一火鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫；嚴(yán)格控制加熱保溫時(shí)間和保溫溫度；加熱保溫時(shí)間根據(jù)鋼錠截面直徑或厚度而定，每100_(鋼錠截面直徑或厚度值)的加熱保溫時(shí)間為I小時(shí)； 保溫溫度為1800 1200で。由于通過第一火鍛壓，鋼錠表面的塑性得到很大的改善，重新返爐加熱時(shí)必須控制加熱保溫時(shí)間不應(yīng)過長，故本發(fā)明嚴(yán)格控制加熱保溫時(shí)間和保溫溫度；這是由于奧氏體不銹鋼的固態(tài)金相組織是奧氏體，沒有像其他鋼種的加熱與冷卻之間的組織轉(zhuǎn)變，因此在鍛造時(shí)由于加熱時(shí)間過長從而導(dǎo)致晶粒的粗大，同時(shí)由于鍛造時(shí)變形不充分，就無法消除這樣的粗晶組織；或由于加熱時(shí)間過長而導(dǎo)致的晶粒粗大，在鍛造過程中雖然變形能充分消除粗晶組織，但是由于終鍛溫度過高，晶粒依然會長大。對于這種粗晶，用通常的正火或淬火是無法完全改善的，仍有大部分保留下來。因此要想控制粗晶問題必須嚴(yán)格控制加熱保溫時(shí)間。本發(fā)明在將鋼錠裝入加熱爐時(shí)，嚴(yán)格減少鋼錠的裝爐量，一般為ニ支鋼錠，特殊情況下同一爐裝入的奧氏體鋼錠最多也不超過三支，從而控制加熱保溫時(shí)間不出現(xiàn)過長現(xiàn)象。第三步，中間火次鍛壓；中間火次鍛壓可分為多火次，每火次的變形量不得低于10% (每火變形量與每火初始截面比)；每ー火鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫；嚴(yán)格控制每火的加熱保溫時(shí)間和保溫溫度海IOOmm(鋼錠截面直徑或厚度值)的加熱保溫時(shí)間為I小時(shí)；每火保溫溫度為1800 1200°C。第四步，最后一火鍛壓，得到成品堆內(nèi)構(gòu)件毛坯鍛件；最后ー火的變形量不得低于12%，以盡量消除本火加熱時(shí)長大的晶粒，使其晶粒獲得有效的破碎并彌散；也可用鍛比衡量，最后ー火的鍛比不小于I. 4，小于I. 4的鍛比就會出現(xiàn)晶粒粗大現(xiàn)象，進(jìn)而造成最終性能不合格；最后ー火的加熱保溫時(shí)間是每100mm(鋼錠截面直徑或厚度值)保溫時(shí)間O. 8小時(shí)；最后ー火鍛壓的終鍛最佳的溫度是850 900°C。如果高于950°C結(jié)束鍛造，奧氏體晶粒會受到環(huán)境冷卻速度的限制又重新長大；如果低于800°C鍛造，由于塑性變差，會產(chǎn)生鍛造裂紋，因此本發(fā)明嚴(yán)格控制終鍛溫度的范圍在800 950°C。從鋼錠到成品堆內(nèi)構(gòu)件毛坯鍛件，總的鍛比不得低于6，其中主鍛造方向的鍛比不得小于3. O。低于這ー鍛造比會出現(xiàn)混晶或鑄態(tài)組織破碎不完全現(xiàn)象。鍛件材料的優(yōu)良性能來源于鍛壓時(shí)的道次壓下量、變形量和后步的熱處理等三個(gè)方面。為了有效提高奧氏體不銹鋼的性能，必須控制鍛壓時(shí)的道次壓下量。本發(fā)明在第一火鍛壓過程中實(shí)現(xiàn)輕壓，這是由于第一火生產(chǎn)時(shí)，鋼錠的鑄態(tài)組織塑性差，易在鋼錠表面產(chǎn)生鍛造裂紋，此時(shí)不宜壓下量過大。本發(fā)明在第一火表面鑄態(tài)組織改善后，為了實(shí)現(xiàn)良好的性能可實(shí)現(xiàn)大壓下量。這是由于，通過低倍酸蝕，應(yīng)看不到鑄態(tài)樹枝晶存在才是優(yōu)良的鍛造組織，而ー些通常的壓實(shí)方法，只是使鍛造組織致密，通過低倍酸蝕可以看到數(shù)枝晶存在，這些樹枝晶的性能是較差的，對于工具鋼而言數(shù)枝晶的存在會降低材料的耐磨性并增加脆性，對于其它材料的鍛件來說會使延伸性和韌性降低。而本發(fā)明在第一火表面鑄態(tài)組織改善后實(shí)現(xiàn)大壓下量，能夠使夾雜物變得更細(xì)長以至彌合到基體當(dāng)中，從而使鍛造組織性能得到有效的提聞。本發(fā)明將總鍛比(即總的變形量)控制在不小于6，能夠使原始鑄態(tài)組織被充分擊碎，同時(shí)一定的變形量是獲得優(yōu)良性能的必要條件?！み@是由于，沒有鍛壓完工的奧氏體不銹鋼，為了繼續(xù)鍛壓需重新加熱，仍會使已經(jīng)改善的晶粒又重新長大，變得粗大。為了使這些又重新粗大的晶粒細(xì)化，必須有一定的變形量。尤其是最后ー火如不能消除這樣的粗大晶粒，它們會保留到鍛件中，進(jìn)而降低堆內(nèi)構(gòu)件的性能?；炀栴}在一定程度上是由鍛壓不充分和變形不均勻造成的，本發(fā)明在鍛造過程中能夠?qū)Я３浞制扑?，從而能夠解決混晶問題。本發(fā)明能夠改善奧氏體不銹鋼的性能，晶粒度、性能的合格率能夠達(dá)到100%，鋼徒在鍛造時(shí)廢品率達(dá)到零。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)奧氏體不銹鋼堆內(nèi)構(gòu)件。本發(fā)明既適用于批量生產(chǎn)，也適用于單件生產(chǎn)，實(shí)用性強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步、將堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鋼錠裝爐；控制鋼錠裝爐量，使鋼錠裝爐量盡量少； 第二步、第一火鍛壓；控制第一火鍛壓的總壓下量和每道次壓下量； 第一火鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫； 第三步，中間火次鍛壓； 中間火次鍛壓分為多次，每火的變形量不得低于10% ；每一火次鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫； 第四步，最后一火鍛壓，得到成品堆內(nèi)構(gòu)件毛坯鍛件； 最后一火的變形量不得低于12% ;或者用鍛比衡量，最后一火的鍛比不小于1.4。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法，其特征在于所述第一步控制鋼錠裝爐量的方法是出口管嘴用鋼錠的每爐裝爐量允許超過四支鋼錠，其他四種堆內(nèi)構(gòu)件用鋼錠的每爐裝爐量不得超過三支鋼錠；所述四種堆內(nèi)構(gòu)件為吊籃法蘭、堆芯支承板、上支承板、上支承法蘭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法，其特征在于所述其他堆內(nèi)構(gòu)件用鋼錠的每爐裝爐量為兩支鋼錠。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法，其特征在于所述第二步控制第一火鍛壓的總壓下量和每道次壓下量的方法是對鋼錠的第一火鍛壓分兩遍進(jìn)行，第一遍壓下的變形量不超過80mm，第二遍壓下的變形量不超過150mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法，其特征在于所述第二步將鋼錠返爐加熱并保溫的控制方法是每IOOmm的鋼錠截面直徑或厚度值的加熱保溫時(shí)間為I小時(shí)；保溫溫度為1800 1200°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法，其特征在于所述第三步每一火次鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫的控制方法是每IOOmm的鋼錠截面直徑或厚度值的加熱保溫時(shí)間為I小時(shí)；保溫溫度為1800 1200°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法，其特征在于所述第四步最后一火鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫的控制方法是每IOOmm的鋼錠截面直徑或厚度值的加熱保溫時(shí)間為O. 8小時(shí)；最后一火鍛壓的終鍛最佳的溫度是850 900°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法， 其特征在于所述第二步至第四步的總鍛比不低于6。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種核電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的鍛造方法，包括以下步驟第一步、將堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鋼錠裝爐；第二步、第一火鍛壓；控制第一火鍛壓的總壓下量和每道次壓下量；第一火鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫；第三步，中間火次鍛壓；中間火次鍛壓分為多次，每火的變形量不得低于10％；每一火次鍛壓之后，將鋼錠返爐加熱并保溫；第四步，最后一火鍛壓，得到成品堆內(nèi)構(gòu)件毛坯鍛件。本發(fā)明能夠解決奧氏體不銹鋼鋼錠裂紋、混晶、晶粒粗大等問題，實(shí)現(xiàn)電站反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件用奧氏體不銹鋼鍛件的細(xì)晶化鍛造。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)核電用大型鍛件質(zhì)量穩(wěn)定的目標(biāo)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)。
文檔編號C21D8/00GK102828009SQ20111016520
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者王志新, 陳永波, 張靈芳, 王麗君 申請人:上海重型機(jī)器廠有限公司