一種核電用高純凈度奧氏體含氮不銹鋼的電渣重熔方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種奧氏體含氮不銹鋼的電渣重熔方法，特別是涉及一種核電用高純 凈度奧氏體含氮不銹鋼的電渣重熔方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] CAP1400是指裝機(jī)容量為140萬千瓦的先進(jìn)非能動(dòng)核電技術(shù)，是在我國《國家中長(zhǎng) 期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確提出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)。CAP1400 項(xiàng)目旨在于目前安全性和經(jīng)濟(jì)性較好的AP1000技術(shù)基礎(chǔ)上，通過消化、吸收和再創(chuàng)新，形 成具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、功率更大、安全性更高、壽命更長(zhǎng)的大型先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)， 以擺脫我國核電技術(shù)依賴進(jìn)口、核電發(fā)展受制于人的局面，既滿足我國在2020年實(shí)現(xiàn)核電 裝機(jī)7000萬千瓦、占屆時(shí)中國電力總裝機(jī)容量5%的目標(biāo)；又可滿足我國核電成套技術(shù)"走 出去"的戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)由"核電大國"向"核電強(qiáng)國"轉(zhuǎn)變的目標(biāo)。
[0003] 自我國第一次引進(jìn)核電技術(shù)以來，核電所用高端設(shè)備就一直依賴進(jìn)口。在CAP1400 核電技術(shù)的自主研發(fā)過程中，如何實(shí)現(xiàn)核電站所需核主泵、壓力容器等關(guān)鍵設(shè)備的全面國 產(chǎn)化，是確保其能否順利實(shí)施、形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的關(guān)鍵。與二代及二代加產(chǎn)品 比較，CAP1400項(xiàng)目用奧氏體含氮不銹鋼材料的夾雜物要求明顯提高，具體表現(xiàn)在B類及D 類夾雜物方面，二代及二代加產(chǎn)品對(duì)B類及D類夾雜物一般要求為< 2. 0級(jí)或不要求，而 CAP1400項(xiàng)目的要求為B類及D類< 1. 0級(jí)。電渣過程中夾雜物的產(chǎn)生主要原因是渣料中 含有的不穩(wěn)定氧化物；自耗電極表面的氧化鐵；渣池表面的大氣。在重熔含N奧氏體不銹 鋼時(shí)，N元素極易與Al、Ti、Nb等元素形成化學(xué)鍵穩(wěn)定的夾雜物，夾雜物本身為硬質(zhì)夾雜物， 不易變形，對(duì)材料的熱加工性能產(chǎn)生惡劣的影響。以往工藝無法滿足其夾雜物要求，導(dǎo)致 CAP1400具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電國產(chǎn)化進(jìn)程減慢，對(duì)我國核電事業(yè)的發(fā)展非常不利。材料 中的夾雜物含量高對(duì)其探傷性能、力學(xué)性能、焊接性能及水壓試驗(yàn)均有不利的影響，如何解 決奧氏體含氮不銹鋼夾雜物的問題不容忽視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就在于解決現(xiàn)有技術(shù)中因?yàn)閵A雜物含量控制不住而導(dǎo)致材料探傷 性能、力學(xué)性能及焊接后水壓試驗(yàn)合格率低的問題，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和研宄后，提供一種核電 用高純凈度奧氏體含氮不銹鋼的電渣重熔方法。
[0005] 本發(fā)明給出的技術(shù)方案是：一種核電用高純凈度奧氏體含氮不銹鋼的電渣重熔方 法，其特征在于，所述的奧氏體含氮不銹鋼的電渣重熔方法，包括如下步驟。
[0006] (1)選取電渣所用圓柱形金屬電極與圓形結(jié)晶器的面積比要求達(dá)到30%~40%之 間，金屬電極的"〇"含量應(yīng)不大于50ppm。
[0007] (2)將步驟（1)中所用金屬電極采用機(jī)加工方法處理，表面要求露出金屬光澤。 [0008] (3)將步驟（2)中處理完畢的金屬電極與電渣所用不銹鋼假電極(與金屬電極的面 積比應(yīng)為50%~60%)進(jìn)行焊接處理，焊接后進(jìn)行800°C ~1000°C加熱處理，該加熱處理應(yīng)在電 渣前30分鐘~2小時(shí)內(nèi)進(jìn)行。
[0009] (4)步驟（3)完成后，選用 CaF2 50%~60%，A1203 15%~25%，CaO 10%~20%，MgO 5%~10%，Si02 3%~6%的渣系進(jìn)行化渣處理，化渣過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A1粉。
[0010] (5)步驟（4)完成后，選取熔煉電壓為70V~85V，熔煉電流為13. 0KA~13. 7KA，每次 交換金屬電極前l(fā)〇min~15min，提升熔煉電流500A~1000A，并在熔煉過程中向結(jié)晶器中通 入經(jīng)氣體干燥機(jī)及分子篩處理后的惰性氣體(氬氣)，通入量為8m 3~12m3/h，復(fù)合脫氧劑中 Si-Ca 粉加入量為 0. 40%~0. 50%，A1 粉加入量為 0. 10%~0. 15%。
[0011] (6)步驟（5)完成后，進(jìn)行補(bǔ)縮處理，10000A(20min) -8000A(20min)- 6000A(10~15min) - 4000A(5~10min) - 3000A(5~10min) - 0A。
[0012] (7)步驟（6)完成后，進(jìn)行模冷，模冷時(shí)間為2h~3h。
[0013] 所述的一種核電用高純凈度奧氏體含氮不銹鋼的電渣重熔方法，適用于F316LN、 Z2CND18-12(控氮）、F304LN及Z2CN19-10 (控氮）奧氏體含氮不銹鋼的電渣重熔，錠型為 3~6噸。
[0014] 本發(fā)明給出的這種奧氏體含氮不銹鋼的電渣重熔方法，其設(shè)計(jì)思想為：選取的渣 系為：CaF 2 50%~60%，A1203 15%~25%，CaO 10%~20%，MgO 5%~10%，Si02 3%~6%。選取此渣 系，可有效的增加渣洗效果，有效的去除了硫化物夾雜，降低非金屬夾雜物的含量；采用填 充比為30°/『40%之間低氧含量金屬電極并進(jìn)行表面車光處理，電渣重熔過程中，合適的填 充比可獲得理想的液態(tài)金屬熔池形態(tài)，有效地避免了由于熔池形狀不理想導(dǎo)致非金屬夾雜 物不易上浮的問題，降低了非金屬夾雜物的含量，同時(shí)亦可以提高熔化速率，降低噸鋼電 耗；金屬電極表面車光可很大程度切斷外來非金屬夾雜物帶入重熔鋼液中的路徑，降低非 金屬夾雜物的含量；通過合適的冶煉電壓及電流進(jìn)行重熔，在重熔過程中，更換金屬電極前 10~15min提升工藝電流500A~1000A，有效地增加了渣溫，且焊接后準(zhǔn)備電渣的金屬電極經(jīng) 過加熱處理，在另一支金屬電極進(jìn)入渣池時(shí)，有效地避免了由于金屬電極本身溫度過低導(dǎo) 致渣池中液態(tài)金屬停留時(shí)間短的問題，由于電流通過渣層時(shí)放出大量的熱，電渣鋼錠頭部 的金屬幾乎在整個(gè)電渣保溫期間均保持熔化狀態(tài)，鋼液溫度越高，其粘度愈小，使非金屬夾 雜物自熔體中排出提供了有利的條件，降低了非金屬夾雜物的含量；電渣過程中，向結(jié)晶器 中通入經(jīng)氣體干燥機(jī)及分子篩處理后的惰性氣體(氬氣)，通入量為8m 3~12m3/h，切斷了外界 空氣進(jìn)入鋼中的途徑，阻止了非金屬夾雜物的形成，降低其含量；復(fù)合脫氧劑中Si-Ca粉加 入量為〇. 40%~0. 50%，A1粉加入量為0. 10%~0. 15%，控制了 0含量的增加，，復(fù)合脫氧劑加入 可始終保持渣具有還原性，降低鋼中的夾雜物含量。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是。
[0016] 1、本發(fā)明選用"0"含量不大于50ppm并車光表面的金屬電極可有效降低金屬電極 自身帶入鋼中的夾雜物含量，可有效提高材料的純凈度。
[0017] 2、本發(fā)明采用面積比達(dá)到30%~40%之間的圓柱形金屬電極，并在更換金屬電極前 對(duì)焊接后的電極進(jìn)行加熱處理及提升電流500A~1000A，可有效提高材料在電渣過程中的熔 化速率，增加渣池中液態(tài)金屬的存在時(shí)間，提供夾雜物自上浮的條件，降低非金屬夾雜物的 含量。
[0018] 3 本發(fā)明選用 CaF2 50%~60%，A1203 15%~25%，CaO 10%~20%，MgO 5%~10%，Si02 3%~6%的渣系，并在化渣過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A1粉，改善渣系流動(dòng)性，增加渣鋼結(jié)合相對(duì)面積，同時(shí)利用復(fù)合脫氧劑使渣從 始至終具有還原特性，有效地降低鋼中的非金屬夾雜物。
[0019] 4、本發(fā)明在電渣過程中向結(jié)晶器中通入經(jīng)氣體干燥機(jī)及分子篩處理后的惰性氣 體(氬氣)，通入量為8m 3~12m3/h ;復(fù)合脫氧劑中Si-Ca粉