本发明专利技术涉及冶金技术领域，旨在提供一种18MND5核电用低合金结构钢及工艺控制方法。该钢的化学成分按质量百分比为：C≤0.22%、Si?0.10～0.30%、S≤0.012%、P≤0.012%、H≤1.5PPM、O≤30PPM、Mn?1.15～1.60%、Ni?0.50～0.80%、Mo?0.43～0.57%、Al≤0.04%、N≤0.013%、Cr≤0.25%、Co≤0.08%、B≤0.0018、V≤0.01%、Cu≤0.08%、As≤0.010%、Sb≤0.002%、Sn≤0.010%，余量为Fe。用本发明专利技术的方法生产的18MND5材料的力学性能明显优于其他钢种，可以作为核电承压用18MND5高强度低合金结构钢。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种18MND5核电承压用高强度低合金结构钢及工艺控制方法，属于冶金
技术介绍
核电承压设备用钢主要是指适用于制造核反应堆的安全壳、压力容器、压力管道等支撑反应堆基本结构的材料，同时必须具有保护核电设备运行、防止放射性射线扩散的作用。世界上主要采用Mn-Ni-Mo型低合金高强度钢作为核承压设备用钢，其中以法国的18MND5型应用最为广泛。目前世界范围内能生产这种低合金钢的，主要为法国、德国、美国、俄罗斯和日本等先进国家。国内针对18MND5的生产及研究相对较少，且尚未能实现规模化生产。因此，在国内及早开展18MND5承压用低合金结构钢钢锭的研发，拥有自主知识产权的钢种成分配方及工艺控制方法，形成规模化、稳定的、批量化生产等，具有重大的现实意义和推广价值。·
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种18MND5核电用低合金结构钢及工艺控制方法。本专利技术通过对18MND5钢锭化学成分的配方优化、冶炼、热加工、热处理等改进，提出新的18MND5材料配方和工艺控制方法。该18MND5核电用低合金结构钢的化学成分按质量百分比为C彡O. 22%、SiO.10 O. 30%、S 彡 O. 012%、P 彡 O. 012%、H 彡 I. 5PPM、O ( 30PPM、Mn I. 15 I. 60%、NiO.50 O. 80%、Mo O. 43 O. 57%、Al ( O. 04%、N 彡 O. 013%、Cr ( O. 25%、Co ( O. 08%、B 彡 O. 0018,V ( O. 01%,Cu ( O. 08%、As ( O. 010%,Sb ( O. 002%,Sn ( O. 010%，余量为 Fe。该8MND5核电用低合金结构钢的加工工艺控制方法，集成控制冶炼烧注成钢锭、锻造钢锭成锻件以及对锻件的热处理。本专利技术中，控制冶炼烧注成钢锭的工艺条件为( I)精选原材料选用S 彡 O. 020% ；P ( O. 020% ；Co ( O. 08% 的纯净废钢、Co ( O. 08% 的纯镍板以及高优质的其它相关金属；(2 )在EAF (电弧炉)粗炼氧化期P脱至彡O. 004%, C脱至彡O. 45% ；还原期控制炉渣(FeO)在5%左右，S脱至< O. 005%，其他成分达到规定要求；(3 )在LF (精炼炉)精炼氩量控制在50 150L/min，处理时间彡30分钟；钢水温度范围1660°C 1680°C;(4)在VODC (真空炉)脱气抽真空时间<20min,抽真空度< Imbar ;控制 O < 30PPm, H^l. 5PPm ；净化钢水，最大限度减少非金属夹杂物；(5)进行钢锭浇注采用氩气保护浇注；向模中通氩气2 3分钟，赶走模内空气防止二次氧化；(6)进行钢锭退火880°C加热保温8 12小时；炉冷至彡500°C出炉。本专利技术中，控制锻造钢锭成锻件的工艺条件为加热温度范围为1180 1200°C，始终锻温度范围为1150 800°C，总锻造比 > 3 4。本专利技术中，控制锻件的热处理的工艺条件为(I)锻后热处理850°C下保温，保温时间O. 5 O. 7小时/英寸，奥氏体化；炉冷至350°C，保温时间每100毫米O. 8 I小时，贝氏体化；再升温至650°C，保温时间每100毫米10 12小时，珠光体扩氢；加热后炉冷至< 150°C ；(2)预备热处理880°C加热保温，保温时间O. 6 O. 7小时/英寸，于静止空气中空冷；(3)性能热处理880°C保温出炉水冷，保温时间O. 5 O. 6小时/英寸；640 660°C保温回火后空冷，保温时间I I. 2小时/英寸。本专利技术的有益效果在于用本专利技术的方法生产的18MND5材料的力学性能明显优于其他钢种，可以作为核电承压用18MND5高强度低合金结构钢。具体实施例方式(一)化学成分优化由于生产出的18MND5最终产品必须满足法国RCC-M标准，而本专利技术的生产工艺控制方法又是自主的。所以专利技术的创造性改进，主要是在传统的16Mn、20MnMo、16MnD、20MnMoD材料的基础上，将C从原来的O. 13 O. 23%调整到彡O. 22%，其目的是保证强度合适的前提下，增加钢的低温韧性及降低脆化转变温度；Mn从原来的I. I I. 6%调整为I.15 I. 6%%，其目的是强化基体，提高钢的淬透性，降低堆焊层下裂纹敏感性；Si从原来的O. 17 O. 60%调整为O. 10 O. 30%,其目的是减少辐射对钢的影响，且钢中碳的石墨化倾向；增加< O. 25%的Cr控制考核，其目的是提高钢的抗氧化性以及降低对钢热强性的影响；增加了 NiO. 50 O. 80%，其目的是提高钢的淬透性和改善低温韧性；S从原来的(O. 015%、P彡O. 20%、严格降低至S、P均彡O. 012%，其目的是降低其对钢延长性、韧性以及焊接性能的影响；Mo从原来的O. 20 O. 35%调整为O. 43 O. 57%，其目的是提高钢的耐热性和降低回火脆性；增加了对残余元素的考核=V ( O. 010% ；AL ( O. 04% ；H ( I. 5PPm ；O( 30PPm ；Co ( 0. 080% ；As ( 0. 010% ；Sb ( 0. 002% ；Sn ( 0. 010% ；B ( 0. 0018% 的考核，其目的是降低对钢的热加工性能、焊接性能、低温性能等诸多方面有不利的影响。优化后的18MND5化学成分(Wt/%)权利要求1.18MND5核电用低合金结构钢，其特征在于，其化学成分按质量百分比为C< O. 22%、Si O. 10 O. 30%、S 彡 O. 012%、P 彡 O. 012%、H 彡 I. 5PPM、O ( 30PPM、Mn I. 15 I. 60%、Ni O. 50 O. 80%、Mo O. 43 O. 57%、Al ( O. 04%、N 彡 O. 013%、Cr ( O. 25%、Co ( O. 08%、B 彡 O. 0018,V ( O. 01%,Cu ( O. 08%、As ( O. 010%,Sb ( O. 002%,Sn ( O. 010%，余量为 Fe。2.—种权利要求I所述的18MND5核电用低合金结构钢的加工工艺控制方法，其特征在于，集成控制冶炼烧注成钢锭、锻造钢锭成锻件以及对锻件的热处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，控制冶炼烧注成钢锭的工艺条件为 (1)精选原材料 选用S彡O. 020% ；P ( O. 020% ；Co ( O. 08%的纯净废钢、Co ( O. 08%的纯镍板，以及所述18MND5核电用低合金结构钢的化学成分中的其它相关金属； (2)在电弧炉粗炼 氧化期=P脱至彡O. 004%, C脱至彡O. 45% ； 还原期控制炉渣FeO在5%，S脱至< O. 005%，其他成分达到所述成分的要求； (3)在LF精炼炉精炼 氩量控制在50 150L/min，处理时间彡30分钟；钢水温度范围1660°C 1680°C ； (4)在VODC真空炉脱气 抽真空时间< 2本文档来自技高网...
【技术保护点】
18MND5核电用低合金结构钢，其特征在于，其化学成分按质量百分比为：C≤0.22%、Si？0.10～0.30%、S≤0.012%、P≤0.012%、H≤1.5PPM、O≤30PPM、Mn？1.15～1.60%、Ni？0.50～0.80%、Mo？0.43～0.57%、Al≤0.04%、N≤0.013%、Cr≤0.25%、Co≤0.08%、B≤0.0018、V≤0.01%、Cu≤0.08%、As≤0.010%、Sb≤0.002%、Sn≤0.010%，余量为Fe。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张庭超，杨健，俞荣新，祖宇伟，王伟平，徐超，
申请(专利权)人：浙江大隆合金钢有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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