百萬千瓦級核電堆芯構件用鋼錠的制造方法技術

本發明專利技術公開了一種百萬千瓦級核電堆芯構件用鋼錠的制造方法，采用電渣重熔法制造重量為２５噸以上的奧氏體不銹鋼鋼錠：第一步，準備：采用單相雙極串聯或三相雙極串聯電渣重熔爐；采用銅壁水冷結晶器和水冷底板；將自耗電極進行裝配；配比渣料；采用ＳｉＣａ及Ａｌ粉進行脫氧；第二步，精煉熔鑄：經過造渣、化渣，待渣料全部化清后吊出石墨電極，換上自耗電極重熔。當重熔到鋼錠實際重量比預定重量少２噸時，降低電功率轉入末期補縮操作；第三步，脫錠。采用本發明專利技術制造的鋼錠，具有極高的純凈度和極好的均勻性、優良的耐高溫性能和耐蝕性能以及強烈的抗中子輻射脆化敏感性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鋼錠的制造方法，具體涉及一種百萬千瓦級核電堆芯 構件用鋼錠的制造方法。技術背景百萬千瓦級核電堆芯構件為大型奧氏體不銹鋼鍛件，是影響核反應堆 壽命的心臟部件。每套百萬千瓦級核電堆芯包括五個構件，分別為上支承 法蘭、上支承板、吊籃法蘭、堆芯支承板和出口管嘴，共百余噸交貨重量。 因其連續工作數十年不撤換，所以必須確保萬無一失，以保證每個鍛件在同等條件下的使用壽命相同，確保整個堆芯構件使用七十年。而在核電站 運行過程中，堆芯不銹鋼鍛件不僅需要在高溫、低壓和腐蝕介質條件下工 作，還要承受強烈的中子輻射，這將引起不銹鋼鍛件鋼結構的改變，產生 中子輻射脆化現象。這就要求鍛件所使用的鋼錠的材料必須具有極高的均 勻性和純凈度、優良的耐高溫性能和耐蝕性能以及強烈的抗中子輻射脆化 敏感性等。鋼錠的質量性能取決于其冶金質量和制造技術。而采用一般的制造方 法生產的鋼錠，其理化性能無法滿足核電的要求，因而無法作為百萬千瓦 級核電堆芯構件大型奧氏體不銹鋼鍛件。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種百萬千瓦級核電堆芯構件用鋼錠 的制造方法，使用該方法所制造出的鋼錠能夠滿足核電對材料理化性能的 要求，可作為百萬千瓦級核電堆芯構件大型奧氏體不銹鋼鍛件使用。為解決上述技術問題，本專利技術百萬千瓦級核電堆芯構件用鋼錠的制造 方法的技術解決方案為采用以下步驟用電渣重熔法制造重量為25噸以上的奧氏體不銹鋼鋼錠第一步，準備a、 采用單相雙極串聯電渣重熔爐或三相雙極串聯電渣重熔爐；采用 銅壁水冷結晶器和水冷底板；b、 冶煉自耗電極，使自耗電極的成分滿足下表的要求<table>table see original document page 5</column></row><table>c、 將單支重3 6噸的自耗電極進行裝配，每二支自耗電極配成一對;d、 配比渣料采用螢石白剛玉=1.5 4的比例配成渣料；e、脫氧采用SiCa及Al粉進行脫氧；SiCa粉的加入量為50 1500g/5min; Al的加入量為50 1500g/5min; 第二步，精煉熔鑄a、 造渣；將部分配比好的渣料加入結晶器底部，用石墨電極在結晶 器里通電引弧；b、 化渣；逐漸把渣料全部加入結晶器內，直至渣料全部化清；C、重熔；待渣料全部化清后吊出石墨電極，換上自耗電極重熔。待熔化到距自耗電極頂端50土5mm時吊出，換下一對自耗電極繼續重熔，當重熔到鋼錠實際重量比預定重量少2噸時，降低電功率轉入末期補縮操作; 電渣重熔期間的電規范操作如下表所示工序電壓(V)電流(kA)造渣95 1220 20化渣95 1224 35重熔換自耗電極后20分鐘內90 12020 35換自耗電極20分鐘后95 12620 34補縮期93 7510 18電渣重熔期間控制結晶器和水冷底板的出水溫度不大于50°C ;第三步，脫錠；電渣重熔結束后3 6小時脫錠，空冷后清理掉鋼錠 表面的渣皮。本專利技術可以達到的技術效果是用本專利技術所制造出的鋼錠的理化性能 優越，可滿足核電對材料的要求，具有極高的純凈度和極好的均勻性、優良的耐高溫性能和耐蝕性能以及強烈的抗中子輻射脆化敏感性等，可保證 每個鍛件均在同等條件下使用壽命相同，確保整個堆芯構件可使用七十年。 附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明 圖1是用本專利技術制造鋼錠的示意圖。圖中，1自耗電極，2水冷結晶器，3渣料，4鋼錠，5水冷底板。具體實施方式本專利技術采用電渣重熔法制造百萬千瓦級核電堆芯構件用鋼錠。根據核 電相關技術規范的要求，百萬千瓦級核電堆芯構件大型奧氏體不銹鋼鍛件用鋼錠需達到Z3CN18-10NS材料的要求，即各項理化性能應滿足如下指標:1、化學成分應滿足表1的指標<table>table see original document page 7</column></row><table> 2、機械性能應達到表2的要求:<table>table see original document page 8</column></row><table>表23、 夾雜物評級為A《0. 5級，B《1. 0級，C《0. 5級，D《1. 0級；4、 晶粒度《3級；5、 通過RCCM標準的晶間腐蝕試驗。百萬千瓦級核電堆芯構件大型奧氏體不銹鋼鍛件用鋼錠最大可達61 噸，需在O1760/O1720X3700結晶器內進行熔煉。而Z3CN18-10NS材料 屬高合金鋼，并要實現控氮。在如此大截面的結晶器內進行電渣重熔，其 要求極高，必須解決以下問題(1) 自耗電極的成份控制。(2) 電渣重熔純凈度的控制。(3) 電渣重熔均勻性的控制。(4) 電渣重熔控氮的控制。(5) 電渣重熔過程中晶粒度的控制。采用電渣重熔法制造重量為25噸以上的百萬千瓦級核電堆芯構件用奧 氏體不銹鋼鋼錠的具體步驟如下 1、電渣重熔準備1. 1、采用單相雙極串聯電渣重熔爐或三相雙極串聯電渣重熔爐。1.2、 采用銅壁水冷結晶器和水冷底板，結晶器規格為01760/01720X3700，即上底直徑為1760mm，下底直徑為1720腿，高度 為3700mm。1.3、 冶煉自耗電極；自耗電極采用電弧爐+真空精煉爐方式制成，即由電弧爐熔煉熱鋼水， 經脫硫、脫磷及合金化后倒入吹氧脫碳真空精煉爐，進行脫碳、脫氧、脫 硫、脫磷和還原，成分微調達到電渣重熔用自耗電極的成分要求后澆鑄成 用作自耗電極的鋼錠。自耗電極成分應滿足表3的要求。<table>table see original document page 9</column></row><table>表3冶煉出的自耗電極尺寸為直徑850mm，長度2500mm，單支重量3 6噸。1.4、 自耗電極經化學成分復驗和表面質量檢査無誤后進行裝配，每二 支自耗電極配成一對，配對的二支自耗電極長度偏差不大于5mm。1.5、 配對好的自耗電極在使用前用煤氣烘烤4小時以上，烘烤溫度不 低于600°C。1.6、 配比渣料采用螢石白剛玉=1.5 4的比例配成渣料；例如，采用螢石950kg，白剛玉350kg配成渣料。1.7、 脫氧方式采用SiCa及Al粉進行脫氧。SiCa粉的加入量為每五 分鐘加入50 1500克；Al的加入量為每五分鐘加入50 1500克。2、精煉熔鑄；2.1、 造渣。將部分配比好的渣料加入結晶器底部，用石墨電極在結晶 器里通電引弧。2.2、 化渣。逐漸把渣料全部加入結晶器內，直至渣料全部化清。2.3、 重熔。待渣料全部化清后吊出石墨電極，換上自耗電極重熔，如 圖l所示。待熔化到距自耗電極頂端50土5mm時吊出，換下一對自耗電極繼 續重熔，當重熔到鋼錠實際重量比預定重量少2噸時降低電功率轉入末期補縮操作。電渣重熔期間的電規范操作見表4:<table>table see original document page 10</column></row><table><table>table本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種百萬千瓦級核電堆芯構件用鋼錠的制造方法，其特征在于，采用以下步驟用電渣重熔法制造重量為２５噸以上的奧氏體不銹鋼鋼錠：　第一步，準備：　ａ、采用單相雙極串聯電渣重熔爐或三相雙極串聯電渣重熔爐；采用銅壁水冷結晶器和水冷底板；　ｂ、冶煉自耗電極，使自耗電極的成分滿足下表的要求：　＊＊＊　ｃ、將單支重３～６噸的自耗電極進行裝配，每二支自耗電極配成一對；　ｄ、配比渣料：采用螢石∶白剛玉＝１．５～４的比例配成渣料；　ｅ、脫氧：采用ＳｉＣａ及Ａｌ粉進行脫氧；ＳｉＣａ粉的加入量為每五分鐘加入５０～１５００克；Ａｌ的加入量為每五分鐘加入５０～１５００克；　第二步，精煉熔鑄：　ａ、造渣；將部分配比好的渣料加入結晶器底部，用石墨電極在結晶器里通電引弧；　ｂ、化渣；逐漸把渣料全部加入結晶器內，直至渣料全部化清；　ｃ、重熔；待渣料全部化清后吊出石墨電極，換上自耗電極重熔。待熔化到距自耗電極頂端５０±５ｍｍ時吊出，換下一對自耗電極繼續重熔，當重熔到鋼錠實際重量比預定重量少２噸時，降低電功率轉入末期補縮操作；　電渣重熔期間的電規范操作如下表所示：　＊＊＊　電渣重熔期間控制結晶器和水冷底板的出水溫度不大于５０℃；　第三步，脫錠；電渣重熔結束后３～６小時脫錠，空冷后清理掉鋼錠表面的渣皮。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱孝渭，周天煜，花小龍，向大林，王克武，
申請(專利權)人：上海重型機器廠有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]