專利名稱：：一種核電用蒸汽發(fā)生器鎳基合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種金屬，具體地說是合金，屬冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
。種合金，尤其是一種核電用蒸汽發(fā)生器鎳基
背景技術(shù)：
：核電用蒸汽發(fā)生器鎳基合金作為蒸汽發(fā)生器中傳熱管、支柱、支架、防振條的主要原材料之一，其性能的好壞直接影響到蒸器發(fā)生器的使用壽命。一旦有損壞，蒸器發(fā)生器作為不可更換部件，制約或極大程度地影響了核電廠的壽命。以前鎳基合金材料都是國外企業(yè)提供，對于已經(jīng)在近年快速發(fā)展的中國核電來說，統(tǒng)一運營主體、堆型、技術(shù)等異常重要，其主要內(nèi)容就是推進核電設(shè)備國產(chǎn)化，因此研發(fā)抗振條是我國必然趨勢，且發(fā)展前景相當可觀。尤其是能源市場競爭的日益加劇，產(chǎn)生了開展核電廠老化/壽命化的研究，并對核電建設(shè)新項目提出了60年設(shè)計壽命的要求，這對材料提出了更高的要求，蒸汽發(fā)生器的主要材料已從最初的奧氏體不銹鋼改進為使用鎳基合金600，而極大地改進了傳熱管的抗腐蝕能力。目前的核電市場，普遍使用美國的Inconel600合金作為主要原材料，該材料耐腐蝕性能好，抗拉強度高，完全能滿足核電建設(shè)新項目提出的60年設(shè)計壽命的要求，但價格十分昂貴，每公斤在1800元左右，使得蒸汽發(fā)生器的成本很高。
發(fā)明內(nèi)容針對上述存在問題，本發(fā)明提供一種核電用蒸汽發(fā)生器鎳基合金，降低合金含量，尤其是貴重合金如Ni的含量，同時添加其他元素，并調(diào)整各組成成份含量，在降低生產(chǎn)成本的同時，又能保持或提高電阻合金的性能。為了達到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，一種核電用蒸汽發(fā)生器鎳基合金，其主要組成成份及其重量百分比含量為Ni:64.8-77.5%，Cr:14.0-19.5%，Si:0.20-0.80%，C:0.0495-0.100%，Mn:0.00-1.20%，RE:0.08-0.22%，Cu:0.00-0.50%，Ti:0.150-0.800%，Co:0.00-0.10%，B:0-0.001%，F(xiàn)e:7.0-12.0%。由于本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，大大降低了合金成本，同時又能保持并提高合金性能，具體說明如下一是添加了適量的稀土元素，稀土加入鋼中，可起到脫氧、脫硫、改變夾雜物形態(tài)等凈化和變質(zhì)作用，同時在合金中還能有微合金化的作用，最終表現(xiàn)在提高鋼的抗氧化能力，高溫強度和塑性、疲勞壽命、耐腐蝕性及抗裂性等；二是在能保證合金能形成所要的金相組織、保證其加工性能的前提下，從生產(chǎn)成本考慮，將貴重元素鎳含量盡可能的配入下限；三是適當提高鉻元素的含量，增強合金的高溫抗氧化性能和抗腐蝕性能；四是調(diào)整硅元素的含量，在保證合金塑性的同時提高合金的抗拉強度和耐蝕性；五是控制碳的含量，同時添加鈦元素，進一步提高了鋼的抗氧化性能和耐腐蝕性能。具體實施方式實施例一—種核電用蒸汽發(fā)生器鎳基合金，其主要組成成份及其重量百分比含量為Ni:64.8%，Cr:19.5%，Si:0.80%，C:0.080%，Mn:1.20%，RE:0.22%，Cu:0.50%，Ti:0.800%，Co:0.10%，B:0%，F(xiàn)e:12.0%。其制作工藝為1、中頻熔煉1.1原料準備包括爐料、渣料和脫氧劑，所述爐料為Ni、Cr、Fe和Mn材料，所述渣料為鈣劑(如石灰、螢石)，所述脫氧劑為鋁劑(如鋁石灰粉)，經(jīng)烘烤后備用；1.2裝料在中頻熔煉爐中裝入1.1步驟中經(jīng)烘烤后備用的Ni、Cr、Fe爐料，待爐料熔清后及時調(diào)整爐渣流動性使之良好；1.3精煉低功率化料，待材料熔化70%后，加入總投料數(shù)的3%的渣料，(渣系配比石灰螢石=8:2)進行煉鋼，當全熔后舊渣換新渣，渣量為3_4%，(渣系配比石灰螢石=7:3)調(diào)好渣的流動性和鋼液溫度，用鋁石灰分批脫氧，每批脫氧劑加入后，待渣與脫氧劑反應(yīng)一定時間后再輕點渣，堅持少量、多批、輕點的原則，脫氧劑用量為裝入量的0.8-1.2%，總脫氧次數(shù)不少于20次，測量鋼溫，1560°C-1600°C，當鋼水結(jié)膜時，時間為20-25秒，把中頻功率降到80-8KW，繼續(xù)脫氧，渣白5分鐘后加入金屬錳，15分鐘后以可鍛，出鋼前10分鐘加入硅鐵，用同種鋼的鋼棒攪拌鋼液，矽鈣塊和稀土合金在出鋼前2-3分鐘加入，然后取樣進行化學分析，合格后加入硅鈣和稀土合金，無反應(yīng)后把鋼水倒入鋼包內(nèi)，鎮(zhèn)靜l-2分鐘澆鑄成電極棒。2、電渣重熔2.1引弧劑與重熔電渣系的調(diào)配用螢石與二氧化鈦制備引弧劑，用Ca&、AlA和Ca0制作重熔電渣系；2.2裝爐把底盤、引弧劑、結(jié)晶器及電極安裝好，坐結(jié)晶器前必須先通水，并檢查有無漏滲水現(xiàn)象，水壓表的壓力達到0.2Mpa，底盤上的墊粉和結(jié)晶器之間必須嚴密，墊粉內(nèi)圈要盡量圓，水箱面要干燥、干凈，放上引弧劑，以保證其導(dǎo)電性；2.3引弧造渣降低電極使電極與引弧劑接觸，完成引弧工作，使引弧劑熔化，加入重熔電渣系；2.4冶煉加渣時，勺不允許和結(jié)晶器、電極棒同時接觸或肜勺亂搗結(jié)晶器上渣料，引弧電流為500-1500A，渣全熔后正常冶煉，控制電流2500-3000A，電壓38-41V，使電極熔化，直到結(jié)晶器裝滿為止；2.5冶煉完結(jié)進行補縮，補縮電流逐漸變小，到最后0位電流為止，補縮時間3-5分鐘，然后將電極上升離開電渣面3cm以上才能停電；2.6冷卻冶煉完后，重熔鋼錠在結(jié)晶器中冷卻30分鐘后脫錠空冷。3、鍛打3.1力口熱預(yù)熱階段鋼錠坯由室溫加熱到85(TC，應(yīng)慢速加熱，利用鋼錠坯金屬組織的轉(zhuǎn)變，以免內(nèi)外溫差形成裂紋預(yù)熱時間^30分鐘；升溫階段鋼錠坯由85(TC加熱到鍛打溫度過程，可提高加熱速度，減少氧化，應(yīng)勤翻錠坯，使其溫度均勻化，升溫時間大約在30-35分鐘，溫度為1180-1260°C;保溫階段達到鍛造溫度時進行保溫，保溫^20分鐘開鍛，始鍛溫度為118(TC，終鍛溫度為950。C。3.2鍛制鍛制采用二輕一重，二均勻操作法，即開始以較小的變形量進行輕擊，等塑性提高后酌情重擊，臨近終鍛溫度時再輕擊，變形要求均勻，避免在同一位置反復(fù)撞擊，每次送進量應(yīng)小于鉆寬，每次送進量應(yīng)大于壓下量，避免產(chǎn)生折迭，鋼錠鍛打時，先鍛小頭，小頭鍛打尺寸合格，再倒過來鍛制大頭。4、熱軋:熱處理要求入爐溫度《850-900°C升溫時間40分鐘加熱溫度:1180-1200。C保溫時間20分鐘始軋溫度1160°C終鍛溫度850°C熱軋工藝要求軋制時不能錯孔，速度要快，保證終軋溫度，調(diào)整工要調(diào)整好軋制產(chǎn)品的軋型，進、出口導(dǎo)衛(wèi)必須在同一水平線上，并與軋輥保持最佳距離。軋制品冷卻后，冷拉前要逐根檢驗表面質(zhì)量的裂紋、折疊、結(jié)疤、夾雜，并徹底輕打磨干凈，配專門人員修磨質(zhì)量，并用淡酸多漂洗清水沖洗以保證表面質(zhì)量。5、酸洗用硫酸、硝酸鈉、氯化鈉混合所制成的酸洗液酸洗，酸洗溫度65-8(TC，酸洗時間10-30min。6、打磨修邊把表面出現(xiàn)的毛剌、包皮、裂紋全面修磨干凈。7、冷拉7.1、煤爐、油爐裝爐退火a)加熱工應(yīng)在開爐前加好燃油對油路、油閥、噴咀及風管進行全面檢查，一切正常方可裝爐。b)嚴格分清盤條的爐號、鋼種，檢查是否符合標準，裝爐應(yīng)大框在下，小框在上，粗絲在外，細絲在內(nèi)。c)加熱時，要經(jīng)常進行翻框，察看退火材料的成色。保證通火均勻，出爐時，要注意盤框不能變型。出爐后，要及時冷卻，冷卻的水要保持清潔。d)各鋼種半成品煤爐、油爐熱處理(退火)參照下表煤爐、油爐熱處理(退火)一覽表類別狀態(tài)規(guī)格mm加熱溫度"c保溫時間冷卻方式鎳基合金半成品>小81150-1250>40分鐘水冷7.2、拉絲潤滑工藝要求潤滑工a)退好火后的盤條絲應(yīng)松框進行潤滑，在配制好的潤滑中充分攪拌，涂層均勻。b)潤滑后的盤條絲應(yīng)均勻攤開，進行日曬涼干或烘干。c)潤滑劑的配比按下表進行配制。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>7.3、配模工藝要求作業(yè)前，先進行配模，配模工藝標準按以下進行。(1)因科鎳單位(mm)"*"表示退火(J)18.0氺_4)17.0氺_4)16.0氺_4>15.0氺_4>14.0氺_4>13氺_8.5氺10禾口10氺13氺每拉下一個規(guī)格酸洗檢查，如有表面缺陷(如毛邊、包皮、裂紋)，用手提砂輪輕修磨，要求表面修磨深度不超0.5m。7.4、酸洗工藝要求(1)、核對所有控制材料的牌號后酸洗，酸洗在酸池中進行。(2)、配制酸液，先將酸池內(nèi)臟物洗到干凈，然后配酸，酸液酸制到25%的硝酸，5_8%氫氟酸，其余為水。(3)、酸洗工在作業(yè)時，必須佩戴好勞動防護用品，注意安全。特別酸洗料用行車起吊時一定要吊牢料框，不準在酸池上行走。(4)、作業(yè)時必須按生產(chǎn)計劃查對爐號、規(guī)格、框數(shù)無差錯后方可操作。(5)、經(jīng)堿煮的材料下酸池前，必須用水將堿液沖冼干凈，減少酸液的消耗。(6)、材料必須全部浸入酸液中，酸洗材料必須散捆。(7)、酸洗過程中應(yīng)注意表面質(zhì)量，材料浸泡時間為20分鐘左右，用行車立即吊出，用高壓水槍沖洗干凈。(8)、氧化物沖洗完畢立即涼干。7.5、各鋼種成品熱處理(退火)工藝參照各鋼種90KW電爐(退火)一覽表。各鋼種90KW電爐(退火)一覽表類別狀態(tài)規(guī)格mm熱處理制度入爐溫度加熱溫度保溫時間冷卻方式鎳基合金成品10*1310*8.5《300°C1030°Clh空冷6實施例二同實施例一的核電用蒸汽發(fā)生器鎳基合金，其不同之處在于各組分的重量百分比為Ni:72.0%，Cr:16.8%，Si:0.50%，C:0.10%，Mn:0%，RE:0.08%，Cu:0%，Ti:0.519%，Co:0%，B:0.001%，F(xiàn)e:10.0%。實施例三同實施例一的一種核電用蒸汽發(fā)生器鎳基合金，其不同之處在于各組分的重量百分比為Ni:77.5%，Cr:14.0%，Si:0.20%，C:0.495%，Mn:0.61%，RE:0.14%，Cu:0.30%，Ti:0.150%，Co:0.05%，B:0.0005%，F(xiàn)e:7.0%。性能測試表測試項目Inconel600鎳基合金例1例2例3抗拉強度Rm(Mpa)550600620612572伸長率A(X)3538422835屈服強度RpO.2(Mpa)245280295232278斷面收縮率z(%)4545483042除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。權(quán)利要求一種核電用蒸汽發(fā)生器鎳基合金，其主要組成成份為Ni、Cr、Si、C、Mn、RE、Cu、Ti、Co、B和Fe，各組份的重量百分比含量為Ni64.8-77.5％，Cr14.0-19.5％，Si0.20-0.80％，C0.0495-0.100％，Mn0.00-1.20％，RE0.08-0.22％，Cu0.00-0.50％，Ti0.150-0.800％，Co0.00-0.10％，B0-0.001％，F(xiàn)e7.0-12.0％。全文摘要本發(fā)明涉及一種核電用蒸汽發(fā)生器鎳基合金，本發(fā)明在降低合金成本的同時又能保持并提高合金性能，具體說明如下一是添加了適量的稀土元素，稀土加入鋼中，可起到脫氧、脫硫、改變夾雜物形態(tài)等凈化和變質(zhì)作用，同時在合金中還能有微合金化的作用，最終表現(xiàn)在提高鋼的抗氧化能力，高溫強度和塑性、疲勞壽命、耐腐蝕性及抗裂性等；二是在能保證合金能形成所要的金相組織、保證其加工性能的前提下，從生產(chǎn)成本考慮，將貴重元素鎳含量盡可能的配入下限；三是適當提高鉻元素的含量，增強合金的高溫抗氧化性能和抗腐蝕性能；四是調(diào)整硅元素的含量，在保證合金塑性的同時提高合金的抗拉強度和耐蝕性；五是控制碳的含量，同時添加鈦元素，進一步提高了鋼的抗氧化性能和耐腐蝕性能。文檔編號C22C19/05GK101748314SQ20081023550公開日2010年6月23日申請日期2008年11月28日優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日發(fā)明者王國年申請人:江蘇龍鑫特殊鋼實業(yè)總公司