一种核电用高纯净度奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法，特别是涉及一种核电用高纯 净度奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法，属于冶金技术领域。
【背景技术】
[0002] CAP1400是指装机容量为140万千瓦的先进非能动核电技术，是在我国《国家中长 期科学和技术发展规划纲要》中明确提出的具有自主知识产权的第三代核电技术。CAP1400 项目旨在于目前安全性和经济性较好的AP1000技术基础上，通过消化、吸收和再创新，形 成具有我国自主知识产权、功率更大、安全性更高、寿命更长的大型先进压水堆核电技术， 以摆脱我国核电技术依赖进口、核电发展受制于人的局面，既满足我国在2020年实现核电 装机7000万千瓦、占届时中国电力总装机容量5%的目标；又可满足我国核电成套技术"走 出去"的战略，实现由"核电大国"向"核电强国"转变的目标。
[0003] 自我国第一次引进核电技术以来，核电所用高端设备就一直依赖进口。在CAP1400 核电技术的自主研发过程中，如何实现核电站所需核主泵、压力容器等关键设备的全面国 产化，是确保其能否顺利实施、形成具有自主知识产权技术的关键。与二代及二代加产品 比较，CAP1400项目用奥氏体含氮不锈钢材料的夹杂物要求明显提高，具体表现在B类及D 类夹杂物方面，二代及二代加产品对B类及D类夹杂物一般要求为< 2. 0级或不要求，而 CAP1400项目的要求为B类及D类< 1. 0级。电渣过程中夹杂物的产生主要原因是渣料中 含有的不稳定氧化物；自耗电极表面的氧化铁；渣池表面的大气。在重熔含N奥氏体不锈 钢时，N元素极易与Al、Ti、Nb等元素形成化学键稳定的夹杂物，夹杂物本身为硬质夹杂物， 不易变形，对材料的热加工性能产生恶劣的影响。以往工艺无法满足其夹杂物要求，导致 CAP1400具有自主知识产权的核电国产化进程减慢，对我国核电事业的发展非常不利。材料 中的夹杂物含量高对其探伤性能、力学性能、焊接性能及水压试验均有不利的影响，如何解 决奥氏体含氮不锈钢夹杂物的问题不容忽视。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就在于解决现有技术中因为夹杂物含量控制不住而导致材料探伤 性能、力学性能及焊接后水压试验合格率低的问题，经过反复试验和研宄后，提供一种核电 用高纯净度奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法。
[0005] 本发明给出的技术方案是：一种核电用高纯净度奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方 法，其特征在于，所述的奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法，包括如下步骤。
[0006] (1)选取电渣所用圆柱形金属电极与圆形结晶器的面积比要求达到30%~40%之 间，金属电极的"〇"含量应不大于50ppm。
[0007] (2)将步骤（1)中所用金属电极采用机加工方法处理，表面要求露出金属光泽。 [0008] (3)将步骤（2)中处理完毕的金属电极与电渣所用不锈钢假电极(与金属电极的面 积比应为50%~60%)进行焊接处理，焊接后进行800°C ~1000°C加热处理，该加热处理应在电 渣前30分钟~2小时内进行。
[0009] (4)步骤（3)完成后，选用 CaF2 50%~60%，A1203 15%~25%，CaO 10%~20%，MgO 5%~10%，Si02 3%~6%的渣系进行化渣处理，化渣过程中向渣中加入渣量重量百分比0. 2%的 Si-Ca粉及渣量重量百分比0. 1%的A1粉。
[0010] (5)步骤（4)完成后，选取熔炼电压为70V~85V，熔炼电流为13. 0KA~13. 7KA，每次 交换金属电极前l〇min~15min，提升熔炼电流500A~1000A，并在熔炼过程中向结晶器中通 入经气体干燥机及分子筛处理后的惰性气体(氩气)，通入量为8m 3~12m3/h，复合脱氧剂中 Si-Ca 粉加入量为 0. 40%~0. 50%，A1 粉加入量为 0. 10%~0. 15%。
[0011] (6)步骤（5)完成后，进行补缩处理，10000A(20min) -8000A(20min)- 6000A(10~15min) - 4000A(5~10min) - 3000A(5~10min) - 0A。
[0012] (7)步骤（6)完成后，进行模冷，模冷时间为2h~3h。
[0013] 所述的一种核电用高纯净度奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法，适用于F316LN、 Z2CND18-12(控氮）、F304LN及Z2CN19-10 (控氮）奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔，锭型为 3~6吨。
[0014] 本发明给出的这种奥氏体含氮不锈钢的电渣重熔方法，其设计思想为：选取的渣 系为：CaF 2 50%~60%，A1203 15%~25%，CaO 10%~20%，MgO 5%~10%，Si02 3%~6%。选取此渣 系，可有效的增加渣洗效果，有效的去除了硫化物夹杂，降低非金属夹杂物的含量；采用填 充比为30°/『40%之间低氧含量金属电极并进行表面车光处理，电渣重熔过程中，合适的填 充比可获得理想的液态金属熔池形态，有效地避免了由于熔池形状不理想导致非金属夹杂 物不易上浮的问题，降低了非金属夹杂物的含量，同时亦可以提高熔化速率，降低吨钢电 耗；金属电极表面车光可很大程度切断外来非金属夹杂物带入重熔钢液中的路径，降低非 金属夹杂物的含量；通过合适的冶炼电压及电流进行重熔，在重熔过程中，更换金属电极前 10~15min提升工艺电流500A~1000A，有效地增加了渣温，且焊接后准备电渣的金属电极经 过加热处理，在另一支金属电极进入渣池时，有效地避免了由于金属电极本身温度过低导 致渣池中液态金属停留时间短的问题，由于电流通过渣层时放出大量的热，电渣钢锭头部 的金属几乎在整个电渣保温期间均保持熔化状态，钢液温度越高，其粘度愈小，使非金属夹 杂物自熔体中排出提供了有利的条件，降低了非金属夹杂物的含量；电渣过程中，向结晶器 中通入经气体干燥机及分子筛处理后的惰性气体(氩气)，通入量为8m 3~12m3/h，切断了外界 空气进入钢中的途径，阻止了非金属夹杂物的形成，降低其含量；复合脱氧剂中Si-Ca粉加 入量为〇. 40%~0. 50%，A1粉加入量为0. 10%~0. 15%，控制了 0含量的增加，，复合脱氧剂加入 可始终保持渣具有还原性，降低钢中的夹杂物含量。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是。
[0016] 1、本发明选用"0"含量不大于50ppm并车光表面的金属电极可有效降低金属电极 自身带入钢中的夹杂物含量，可有效提高材料的纯净度。
[0017] 2、本发明采用面积比达到30%~40%之间的圆柱形金属电极，并在更换金属电极前 对焊接后的电极进行加热处理及提升电流500A~1000A，可有效提高材料在电渣过程中的熔 化速率，增加渣池中液态金属的存在时间，提供夹杂物自上浮的条件，降低非金属夹杂物的 含量。
[0018] 3 本发明选用 CaF2 50%~60%，A1203 15%~25%，CaO 10%~20%，MgO 5%~10%，Si02 3%~6%的渣系，并在化渣过程中向渣中加入渣量重量百分比0. 2%的Si-Ca粉及渣量重量百 分比0. 1%的A1粉，改善渣系流动性，增加渣钢结合相对面积，同时利用复合脱氧剂使渣从 始至终具有还原特性，有效地降低钢中的非金属夹杂物。
[0019] 4、本发明在电渣过程中向结晶器中通入经气体干燥机及分子筛处理后的惰性气 体(氩气)，通入量为8m 3~12m3/h ;复合脱氧剂中Si-Ca粉