一种液氢储存装置用不锈钢棒材的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种不锈钢棒材的制造方法，包括：(1)对电极坯进行电渣重熔，得到钢锭；(2)将钢锭送入加热炉进行加热；(3)对加热后的钢锭进行至少3火次的热加工，得到钢棒；(4)对钢棒进行两阶段的固溶处理。采用该制造方法制备的棒材无残余铁素体，屈服强度R

【技术实现步骤摘要】
一种液氢储存装置用不锈钢棒材的制造方法


[0001]本专利技术涉及不锈钢冶炼
，具体涉及一种液氢储存装置用不锈钢棒材的制造方法。

技术介绍

[0002]氢的储存方式主要有高压气态储氢和低温液态储氢两种。相比于高压储运，液氢储运具有运输成本低、氢纯度高、计量方便等优势，更适合大规模输运。在液氢储存、运输和应用过程中，不锈钢发挥着极为重要的作用，其中，储运装置中会用到大量不锈钢棒件。
[0003]由于液氢储运装置在低于
‑
253℃温度下服役，且对安全性要求极高，因此要求材料具有良好的耐低温强度和韧性、组织稳定性、加工成型性能。目前液氢储运用不锈钢材料的主要成分为0.05％
‑
0.06％C、0.4
‑
0.5％Si、1.1～1.3％Mn、17％～18％Cr、11％～12％Ni、2～2.5％Mo、0.7～1.2％N。但是目前国内对在液氢环境下的低温材料研究不够完善，对材料在低温状态下的相应组织、性能研究较少，且材料成分特殊，棒件制备难度较大。
[0004]传统不锈钢棒材的生产工艺流程为模铸
→
轧制或锻造开坯
→
锻造成型
→
固溶处理。采用该工艺生产液氢储存装置用不锈钢棒材，存在以下问题：
[0005]1)模铸凝固过程冷却慢，容易产生残余铁素体，导致组织稳定性差。
[0006]2)氮含量高，热加工过程表面易开裂。
[0007]3)产品低温力学性能不均匀、不稳定。
[0008]因此，在制造过程中必须采取特殊工艺控制措施，解决以上问题。

技术实现思路

[0009]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的液氢储存装置用不锈钢棒材的制造方法。
[0010]本专利技术的技术方案具体如下：
[0011]一种不锈钢棒材的制造方法，包括：
[0012](1)对电极坯进行电渣重熔，得到钢锭；
[0013](2)将钢锭送入加热炉进行加热；
[0014](3)对加热后的钢锭进行至少3火次的热加工，得到钢棒；
[0015](4)对钢棒进行两阶段的固溶处理。
[0016]可选地，在步骤(1)中，电渣炉的结晶器冷却水流量是1000～1100L/min，入口水温度是10～25℃，压力是0.3～0.4MPa。
[0017]可选地，在步骤(2)中，钢锭的入炉温度≤500℃，以不超过100℃/小时的速度升温至1290～1300℃，保温7～8小时之后将加热炉温度下调至1220～1230℃，然后保持2～3小时。
[0018]可选地，在步骤(3)中，在进行第1火次的热加工时，采用径向锻造方式生产，采用快速小压下方式变形，总变形量为20～25％，单道次变形量为5～7％，锻造频次为280～300
次/分钟。
[0019]可选地，在步骤(3)中，在进行第2火次的热加工时，采用自由锻造墩粗变形方式，墩粗总压下量为30～40％，单道次压下量为15～20％，压下速度为10～15mm/s。
[0020]可选地，在步骤(3)中，在进行第3火次以及随后火次的热加工时，采用自由锻造拔长方式，总变形量不低于60％，单道次变形量为20～30％，压下速度为20～25mm/s。
[0021]可选地，在步骤(4)中，固溶处理的第一阶段是：加热至1030～1050℃，保温时间是1.5～2小时。
[0022]可选地，在步骤(4)中，固溶处理的第二阶段是：加热至1150～1170℃，保温时间是0.2～0.3小时。
[0023]一种采用上述的制造方法制备的不锈钢棒材。
[0024]可选地，所述不锈钢棒材无残余铁素体；所述不锈钢棒材的在
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269℃低温力学性能：屈服强度R
p0.2
≥800MPa，抗拉强度R
m
≥1500MPa，同时还能保证断后伸长率A≥50％，冲击功≥200J；所述不锈钢棒材的晶粒度级差不超过1级。
[0025]相比于现有技术，本专利技术的液氢储存装置用不锈钢棒材的制造方法，至少具有如下有益效果：
[0026]1)采用本专利技术的制造方法获得的钢棒的残余铁素体含量可控制为0％。
[0027]2)采用本专利技术的制造方法获得的钢棒在
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269℃低温力学性能是：屈服强度R
p0.2
≥800MPa，抗拉强度R
m
≥1500MPa，同时还能保证断后伸长率A≥50％，冲击功≥200J。
[0028]3)采用本专利技术的制造方法获得的钢棒组织均匀，晶粒度级差可控制在1级以内。
具体实施方式
[0029]为了充分了解本专利技术的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本专利技术作详细说明。本专利技术的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
[0030]针对液氢储存装置用不锈钢棒材生产过程中存在的问题，本专利技术的专利技术人进行深入研究之后认为，不锈钢在凝固、加热、热加工全过程始终伴随着元素扩散、析出相变化、再结晶、晶粒长大等组织演化过程，组织的变化进而会影响性能和可加工性。因此，本专利技术的专利技术人认为，对现有方法进行改进的核心是要精确调控全流程加工过程的组织，实现各工序之间优良匹配，才能实现组织调控的目标，进而实现性能调控。在深入研究的基础上，本专利技术的专利技术人提出了本专利技术液氢储运装置用不锈钢棒材制造方法的整体思路为，如下：
[0031]1)钢锭浇铸工艺由模铸改为电渣重熔，通过冷却工艺改善凝固传热条件，降低钢锭残余铁素体含量；
[0032]2)优化热加工工艺流程，采用径锻开坯，铸坯表面采用快速小压下方式变形，防止开坯表面开裂，同时在表面形成一层细晶硬化保护层，保证后续大变形过程中也不开裂。采用墩粗+拔长大变形自由锻，保证晶粒组织均匀性；
[0033]3)优化两道次热加工前钢锭加热工艺，增加高温均热段，使Cr、Ni、Mo元素扩散均匀，消除非平衡态残余铁素体，提高组织均匀性；
[0034]4)优化固溶处理工艺，提高低温力学性能。
[0035]本专利技术的液氢储存装置用不锈钢棒材的制造方法的总工艺流程可概括为：电极坯
→
电渣重熔
→
钢锭加热
→
径锻开坯
→
加热
→
自由锻造墩粗
→
加热
→
自由锻造拔长
→
固溶处理
→
剥皮
→
检验。
[0036]作为一种优选的实施方式，本专利技术的不锈钢棒材的制造方法包括如下步骤：
[0037](1)电渣重熔
[0038]在进行钢锭浇铸时，本专利技术没有采用模铸的方法，而是采用电渣重熔工艺，其中，电渣凝固过程中，结晶器冷却水流量控制在1000～1100L/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢棒材的制造方法，其特征在于，包括：(1)对电极坯进行电渣重熔，得到钢锭；(2)将钢锭送入加热炉进行加热；(3)对加热后的钢锭进行至少3火次的热加工，得到钢棒；(4)对钢棒进行两阶段的固溶处理。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤(1)中，电渣炉的结晶器冷却水流量是1000～1100L/min，入口水温度是10～25℃，压力是0.3～0.4MPa。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤(2)中，钢锭的入炉温度≤500℃，以不超过100℃/小时的速度升温至1290～1300℃，保温7～8小时之后将加热炉温度下调至1220～1230℃，然后保持2～3小时。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤(3)中，在进行第1火次的热加工时，采用径向锻造方式生产，采用快速小压下方式变形，总变形量为20～25％，单道次变形量为5～7％，锻造频次为280～300次/分钟。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤(3)中，在进行第2火次的热加工时，采用自由锻造墩粗变形方式，墩粗总压下量为30～40％，单道次压...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，张威，莫金强，邓帅帅，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：