一种核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于不锈钢材料加工技术领域，具体涉及一种核电反应堆用奥氏体不锈钢 棒材的制备方法。
【背景技术】
[0002] 核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材作为核反应堆的关键功能、结构材料，被广泛应 用于控制组件及燃料组件。特定的应用环境决定了对"核级"奥氏体不锈钢棒材的加工方 式、材料性能、尺寸精度及无损检测均有十分苛刻的要求。
[0003]目前核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材一般采用热加工与固定模冷拉拔相结合的 制备工艺;精整时采用辊式矫直机进行矫直，随后进行磨削、抛光;但是现有加工工艺存在 以下技术不足：
[0004]首先，热加工工艺会导致不锈钢棒材加工后的组织粗大，冷却过程中冷却速率不 够会使不锈钢棒材析出大量的碳化物，影响其腐蚀性能。
[0005]其次，固定模拉拔工艺冷加工不锈钢棒材时对润滑条件的要求很高，容易与模具 发生粘连影响生产效率;同时不锈钢棒材采用固定模拉拔时金属的变形方式为表面金属流 动方式，棒材变形不均匀，影响其力学性能。
[0006]再次，由于"核级"奥氏体不锈钢的强度较大，对尺寸精度的要求很苛刻，因此传统 的辊式矫直机矫直后的棒材直线度难以达到要求，且需要进行多次矫直，生产效率较低。
[0007]因此，亟需一种产品质量优良、生产效率高、适于大规模工业化生产的核电反应堆 用奥氏体不锈钢棒材的制备方法。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种核电反应堆 用奥氏体不锈钢棒材的制备方法。采用该方法制备的核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的尺 寸公差不大于0.02mm，直线度不大于0.2mm/m，力学性能完全满足ASTMA276技术条件的要 求，显微组织均匀细小，晶界清晰并无碳化物析出，晶粒度最终评级为8.5~9级。
[0009]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种核电反应堆用奥氏体不锈 钢棒材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0010] 步骤一、对奥氏体不锈钢棒坯进行第一辊模拉拔，得到第一拉拔棒坯;所述第一辊 模拉拔为冷拉拔，所述第一模拉拔的加工率为60%~85%;
[0011] 步骤二、对步骤一中所述第一拉拔棒坯进行加热，使第一拉拔棒坯以300°C/min~ 400°C/min的升温速率升温至1050°C~1150°C进行第一固溶处理，然后水冷至25°C室温；
[0012] 步骤三、对步骤二中水冷后的第一拉拔棒坯进行第二辊模拉拔，得到第二拉拔棒 坯;所述第二辊模拉拔为冷拉拔，所述第二辊模拉拔的加工率为40 %~90 %;
[0013] 步骤四、对步骤三中所述第二拉拔棒坯进行固定模拉拔，使第二拉拔棒坯归圆；所 述固定模拉拔为冷拉拔，所述固定模拉拔的加工率为3%~10% ;
[0014] 步骤五、对步骤四中归圆后的第二拉拔棒坯进行加热，使第二拉拔棒坯以300°C/ min~400°C/min的升温速率升温至950°C~1150°C进行第二固溶处理，然后水冷至25°C室 温；
[0015] 步骤六、对步骤五中第二固溶处理后的第二拉拔棒坯进行电加热张力矫直，然后 对电加热张力矫直后的第二拉拔棒坯进行辊式矫直，之后进行磨削和抛光处理，最终得到 形状为圆柱形的核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材，所述核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的 截面直径为5.5mm~12.5mm，尺寸公差不大于0.02mm，直线度不大于0.2mm/m。
[0016] 上述的一种核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中 所述奥氏体不锈钢棒还为圆柱形棒还，所述奥氏体不锈钢棒还的截面直径为30mm~45mm。
[0017]上述的一种核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的制备方法，其特征在于，步骤一中 所述第一辊模拉拔的加工率为75%~80%。
[0018] 上述的一种核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的制备方法，其特征在于，步骤三中 所述第二辊模拉拔的加工率为55%~65%。
[0019] 上述的一种核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的制备方法，其特征在于，步骤四中 所述固定模拉拔的加工率为3 %~5 %。
[0020] 上述的一种核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的制备方法，其特征在于，步骤六中 所述电加热张力矫直的温度为700°C~800°C。
[0021] 上述的一种核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的制备方法，其特征在于，步骤六中 所述核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的截面直径为8.5mm~11.5mm。
[0022] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0023] 1、本发明采用辊模拉拔与固定模拉拔相结合的加工方式，其中辊模拉拔工艺加工 不锈钢棒材时为滚动摩擦，不需要润滑剂且加工变形量较大，变形均匀，但由于辊模拉拔后 的棒坯的椭圆度及尺寸公差较大，因此最终采用小变形量的固定模拉拔进行归圆，从而保 证产品规格。
[0024] 2、目前辊模拉拔设备多用于丝材加工，通常和卷丝滚筒连用，会导致棒材加工后 产生较大弧度，不利于矫直。本发明将辊模拉拔用于棒材领域，充分利用辊模拉拔的加工特 性，利于制备更尚品质的不镑钢棒材。
[0025] 3、由于核电反应堆用奥氏体不锈钢对于强度的要求较高，且对成品棒材尺寸精度 的要求很苛刻，所述本发明采用电加热张力矫直和辊式矫直相结合的矫直工艺对棒材进行 矫直。加热矫直时矫直温度的选择极为重要，温度过高会导致棒材力学性能下降，温度太低 则起不到矫直效果，同时可能析出碳化物影响其腐蚀性能，因此本发明通过付出大量创造 性工艺试验来确定加热矫直温度，最终优化出加热矫直温度为700°C~800°C。
[0026] 4、采用本发明制备的核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的尺寸公差不大于0.02_， 直线度不大于〇. 2mm/m，力学性能完全满足ASTMA276技术条件的要求，显微组织均匀细小， 晶界清晰并无碳化物析出，晶粒度最终评级为8.5~9级。
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
【附图说明】
[0028]图1为本发明实施例1制备的核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的金相组织图。
【具体实施方式】
[0029] 实施例1
[0030]本实施例核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的制备方法包括以下步骤：
[0031]步骤一、选取形状为圆柱形，截面直径为30mm的奥氏体不锈钢棒坯，然后采用辊模 拉拔机对奥氏体不锈钢棒还进行第一 模拉拔，得到第一拉拔棒还;所述第一 模拉拔为 冷拉拔，所述第一$昆模拉拔的加工率为75% ;所述第一拉拔棒还的截面形状为近圆形，截面 直径的平均尺寸为15_;
[0032]步骤二、采用通电的方法对步骤一中所述第一拉拔棒坯进行加热，同时采用红外 测温仪对第一拉拔棒坯的温度进行实时监控，并根据所测温度对通电电流进行调节，使第 一拉拔棒坯以350°C/min的升温速率升温至1150°C进行第一固溶处理，然后水冷至25°C室 温；
[0033]步骤三、采用辊模拉拔机对步骤二中经第一固溶处理并水冷后的第一拉拔棒坯进 行第二辑模拉拔，得到第二拉拔棒还;所述第二辑模拉拔为冷拉拔，所述第二辑模拉拔的加 工率为55%;所述第二拉拔棒坯的截面形状为近圆形，截面直径的平均尺寸为10_;
[0034]步骤四、采用拉拔机对步骤三中所述第二拉拔棒坯进行固定模拉拔，使第二拉拔 棒坯归圆；所述固定模拉拔为冷拉拔，所述固定模拉拔的加工率为3%;所述固定模拉拔后 第二拉拔棒坯的截面形状为圆形，截面直径的平均尺寸为9.9mm;
[0035]步骤五、采用通电的方法对步骤四中固定模拉拔后的第二拉拔棒坯进行加热，同 时采用红外测温仪对固定模拉拔棒坯的温度进行实时监控，并根据所测温度对通电电流进 行调节，使第二拉拔棒坯以350°C/min的升温速率升温至1100°C进行第二固溶处理，然后水 冷至25°C室温；
[0036]步骤六、采用电加热张力矫直机对步骤五中第二固溶处理后的第二拉拔棒坯在温 度为750°C的条件下进行电加热张力矫直，然后采用辊式矫直机对电加热张力矫直后的第 二拉拔棒还进行辑式矫直，矫直后的第二拉拔棒还的截面直径为9.9mm，椭圆度不大于 0.01mm，之后采用磨削与抛光相结合的精整工艺对矫直后的棒材进行加工，最终得到核电 反应堆用奥氏体不锈钢棒材。
[0037]本实施例制备的核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的形状为圆柱形，截面直径为 9 · 7mm，长度4000mm，棒材的尺寸公差不大于0.02mm，直线度不大于0 · 2mm/m。本实施例制备 的核电反应堆用奥氏体不锈钢棒材的金相组织如图1所示，从图1可知该棒材的组织细小均 匀，晶界清晰且无碳化物析出，最终晶粒度评级为8.5~9级。本实施例制备的核电反应堆用 奥氏体不锈钢棒材力学性能数据见表1。
[0038]表1实施例1所制棒材的力学性能数据
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