[发明专利]提高核电用经济型双相不锈钢中厚板低温冲击韧性的方法

说明书

本发明涉及一种提高核电用经济型双相不锈钢中厚板低温冲击韧性的方法，属于特种不锈钢技术领域，提高S32101为代表的低Ni经济型双相不锈钢在‑40℃低温条件下低温冲击韧性，尤其是壁厚＞25mm中厚板低温冲击韧性，解决方案为：通过冶炼成分设计、轧制工艺参数设计以及固溶热处理工艺参数设计，满足‑40℃条件下，横向冲击功＞27J的要求，保证该钢种在核电领域的安全应用。

技术领域

本发明属于特种不锈钢技术领域，具体涉及的是一种提高核电用经济型双相不锈钢中厚板低温冲击韧性的方法。

背景技术

从不锈钢全球长远发展分析，以双相不锈钢为代表的高性能、资源节约型不锈钢已经成为主要的发展趋势之一，高强高韧、低合金成本等特征已经成为设计、制造的重要参考。以S32101为代表的低Ni经济型双相不锈钢，奥氏体和铁素体两相比例接近1:1，这种组织使该钢种兼具奥氏体和铁素体不锈钢的双重特性，常温下力学性能良好，具有优良的耐应力腐蚀、缝隙腐蚀、综合力学性能和焊接性能。因而在核电站、海水淡化设施和化工厂等领域被广泛使用。

针对核电领域，要求该材料具有良好的低温冲击韧性，需满足在-40℃条件下，横向低温冲击韧性＞27J。经济型双相不锈钢的冶炼成分、轧制工艺、热处理工艺均会影响低温冲击韧性。在实际生产中发现，在-40℃条件下，该材料低温冲击功偏低。尤其壁厚＞25mm中厚板，部分批次低于标准要求。

发明内容

本发明的发明目的在于针对现有技术中存在的缺陷，提高S32101为代表的低Ni经济型双相不锈钢在-40℃低温条件下低温冲击韧性，尤其是壁厚＞25mm中厚板低温冲击韧性，本发明提供一种提高核电用经济型双相不锈钢中厚板低温冲击韧性的方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

提高核电用经济型双相不锈钢中厚板低温冲击韧性的方法，包括以下主要步骤：冶炼、连铸→坯料加热→轧制→固溶热处理→冷矫直→酸洗→检验，其中：

1）冶炼：设计冶炼成分提高奥氏体相比例，适当降低固溶强化元素重量百分比含量，即设计核电用经济型双相不锈钢的成分及其重量百分比为：C≤0.030wt％，Si：0.5wt％~0.7wt％，Mn：5.00wt％~5.60wt%，P≤0.030wt％，S≤0.002wt％，Cr：21.30wt％~22.00wt％，Ni：1.35wt％~1.70wt％，Mo：0.1wt％~0.3wt％，Cu：0.1wt％~0.3wt％，N：0.20wt％~0.215wt％，其余为铁和不可避免的杂质；按照核电用经济型双相不锈钢的原料成分及其重量百分比进行冶炼，脱氧过程控制Al粉和Al丸的加入量和加入阶段，充分脱氧的条件下降低Al-N类析出相，同时控制Al元素质量分数≤0.035%；

2）、轧制：采用展宽纵轧方式进行热轧，根据需要设计铸坯宽度，控制轧制宽度和铸坯宽度之比＞1.3，轧制温度为1000-1200℃；

3）、固溶热处理：固溶热处理温度为1020-1040℃，保温时间为1mm/min，快速水冷至室温，制得核电用经济型双相不锈钢中厚板。

本发明的机理是：

1）、冶炼阶段原料成分及其重量百分比的设计：

S32101经济型双相不锈钢奥氏体和铁素体两相比例接近1:1，奥氏体相对铁素体，具有更好的低温韧性，因此设计冶炼成分使奥氏体相比例在40-60%区间中上限控制。为提高低温冲击韧性，需控制奥氏体和铁素体两相比例区间，降低Al-N类析出相。设计冶炼成分使奥氏体相比例在40-60%区间中上限控制，主要成分包括Ni：1.35wt％~1.70wt％，Ni元素在成分区间偏上限控制；N：0.20wt％~0.215wt％，N元素在成分区间偏下限控制；C：C≤0.030wt％，C元素在成分区间偏下限控制；Mn：5.00wt％~5.60wt%，Mn元素在成分区间中上限控制；Cr：21.30wt％~22.00wt％，在成分区间偏中下限控制。Al-N类析出相在组织中会降低低温冲击韧性，脱氧过程需控制Al粉和Al丸的加入量和加入阶段，控制Al元素质量分数≤0.035%，充分脱氧的条件下降低Al-N类析出相；