专利名称：无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法
技术领域：
本发明涉及冶金类，特别涉及一种无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法。
背景技术：
无磁不锈钢材料的生产在国内和国际均没有标准，采用一般不锈钢工艺、方法生产不出该种材料。在专利“无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法”(专利号ZL200410018498. 0) 中公开了一种适用于600MW、1000MW火力发电的无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法，然而随着现代科学技术的发展，出现了发电效率更高的核力发电。如阳江1100MW核电为我国首座百万千瓦核电机组，需要1100MW核电无磁不锈钢穿心螺杆，先前适用于600MW、1000MW火力发电的无磁不锈钢穿心螺杆虽然材质相同，但是1100MW核电无磁不锈钢穿心螺杆对螺杆的技术以及力学性能均有更高的要求，尤其是用于核电的穿心螺杆寿命需要60年，而火电使用寿命只需40年，寿命需求提高了 50%，现有技术显然已经无法满足核电的要求，因此业内迫切需要一种可以制造更高强度寿命的无磁不锈钢穿心螺杆的方法。
发明内容
本发明根据现有技术的不足之处，提供一种无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法，该方法通过精选优质合金元素和原生态废钢，化学成份进行优化组合，采用特有工艺方法，提高了穿心螺杆的力学性能并大大延长其使用寿命。本发明的目的实现由以下技术方案完成
一种无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法，主要包括无磁不锈钢棒钢锭超纯净化熔炼制造、钢棒的锻造出坯热轧、钢棒的热处理及机加工，其特征在于
(1)所述钢棒钢锭在超纯净化熔炼制造中选用合金元素和废钢进行电炉+氩氧脱碳炉外精炼，所述的合金元素与所述的废钢进行优化组合之后的各组分重量百分比为 C 0. 11 0. 14%、Si 0. 40 0. 60%、Mn 11. 00^14. 00%, Cr 16. 50^19. 00%, Ni 0. 50 2· 50%、N 0. 20 0· 45、其余为Fe ；
(2)钢棒在锻造出坯热轧过程中，锻造比彡3，热轧延伸比彡5；
(3)钢棒在热处理过程中被放置于井式炉炉膛正中并进行固溶热处理；
(4)钢棒的机加工包括无芯研磨、抛光及螺纹轧制过程。所述的合金元素与所述的废钢进行优化组合之后的各组分重量百分比为C 0. 12 0. 14%、Si 0. 40 0. 60%、Mn 12. 5. 00 13. 60%、Cr 16. 50 18. 20%、Ni 2. 00 2. 45%、N 0. 25 0. 44、其余为Fe。所述的井式炉深度不小于所述无磁不锈钢穿心螺杆长度的1. 5倍。所述的无磁不锈钢穿心螺杆表面进行着色探伤，以彻底清除所述螺杆表面微裂纹。所述的无磁不锈钢穿心螺杆机加工后，进行振动时效处理，以除去残余应力。所述的无磁不锈钢穿心螺杆两端螺纹用轧丝机轧制，并且不切断所述无磁不锈钢穿心螺杆的纤维。本发明与现有技术相比，具有以下优点强度高，韧性好，耐腐蚀能力强，寿命长， 适用于1100MW核动力发电，满足核电要求的60年使用寿命。
图1为本发明合金元素优化组合表； 图2为本发明非金属夹杂物含量控制表； 图3为本发明有害气体含量控制表；
图4为本发明有害元素含量控制表。
具体实施例方式以下结合附图通过实施例对本发明特征及其他相关特征做进一步详细说明，以便于同行技术技术人员的理解
本实施例具体的制造方法主要包括无磁不锈钢棒钢锭的超纯净化熔炼过程、钢棒的锻造热轧过程、钢棒的热处理过程及钢棒的机加工过程四个过程。在钢棒钢锭的超纯净化熔炼过程中
(l)lCrl8Mnl2NiN精选优质合金元素和原生态废钢，从源头净化钢水(原生态废钢是直接选用钢厂边角料，这种废钢未进入社会，废钢洁净、无污染、无油腻、杂质少有利于钢水净化)，
(2 )如图1所示，合金元素经优化组合，强化元素C、Mn、Ni、N取上限，有害元素S、P、Cu 取下限尽量低，改善力学性能。(3)如图2、3、4所示，选用电炉+氩氧脱碳炉外精炼(即EF+A0D炉精炼)，在氧化期、还原期二次耙渣以减少非金属夹杂物，应用AOD真空脱气严格控制有害气体和有害元素，净化钢水，提高使用寿命。(4)清洗钢炉炉膛和包子，避免上炉残余钢水进入，整修包子模腔打磨，烘干热模腔浇注并加盖发热冒口，以便使钢锭补缩充足，内在质量好，利用率高。在钢棒的锻造热轧过程中加大锻造比增加热轧延伸比，细化晶粒，提高强度和韧性。钢锭表面整修磨光，锻造出坯，锻造比> 3，热轧延伸比> 5。金相组织均勻，细化晶粒提高强度，改善韧性。在钢棒的热处理过程中采用超深井式炉，深度是螺杆长度的1.5倍，螺杆放置在井式炉中间，(因井式炉上端温度偏高，下端偏低)进行固溶热处理，保温充分，使其金相组织均勻，改善力学性能并从螺杆两端同时取样，两端均合格才算合格。在钢棒的机加工过程中
(1)螺杆经无心研磨和抛光，粗糙度从Ra < 3. 2提高至Ra ( 0. 8，光洁越好，抗腐蚀能力越好，使用寿命得以提高。(2)螺杆表面全部进行着色探伤，彻底清除表面微裂纹，提高其可靠性。(3)机加工后进行时效装置振动试验除去残余应力，提高使用寿命。(4)螺杆两端螺纹用轧丝机轧制，代替车削避免螺杆纤维被切断，提高使用寿命。本实施例通过精选优质合金元素和原生态废钢，化学成份进行优化组合，超纯净
4化熔炼，严格控制有害元素、气体及非金属夹杂物、提高钢水纯净度。加大锻造比、热轧延伸比、细化晶粒、提高强度和韧性。超深井式炉固溶热处理，使其金相组织均勻化，改善力学性能，进一步无芯研磨和抛光，提高光洁度，提高耐腐蚀能力。螺杆两端螺纹，用轧丝机轧丝代替车削，避免螺杆纤维被切断提高可靠性及使用寿命。
权利要求
1.一种无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法，主要包括无磁不锈钢棒钢锭超纯净化熔炼制造、钢棒的锻造出坯热轧、钢棒的热处理及机加工，其特征在于(1)所述钢棒钢锭在超纯净化熔炼制造中选用合金元素和废钢进行电炉+氩氧脱碳炉外精炼，所述的合金元素与所述的废钢进行优化组合之后的各组分重量百分比为 C 0. 11 0. 14%、Si 0. 40 0. 60%、Mn 11. 00^14. 00%, Cr 16. 50^19. 00%, Ni 0. 50 2· 50%、N 0. 20 0· 45、其余为Fe ；(2)钢棒在锻造出坯热轧过程中，锻造比彡3，热轧延伸比彡5；(3)钢棒在热处理过程中被放置于井式炉炉膛正中并进行固溶热处理；(4)钢棒的机加工包括无芯研磨、抛光及螺纹轧制过程。
2.如权利要求1所述的一种无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法，其特征在于所述的合金元素与所述的废钢进行优化组合之后的各组分重量百分比为C 0. 12、. 14%、Si 0· 40 0· 60%、Mn 12. 5. 00^13. 60%, Cr 16. 50^18. 20%, Ni 2. 00 2. 45%、N 0. 25 0. 44、其余为Fe。
3.如权利要求1所述的一种无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法，其特征在于所述的井式炉深度不小于所述无磁不锈钢穿心螺杆长度的1. 5倍。
4.如权利要求1所述的一种无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法，其特征在于所述的无磁不锈钢穿心螺杆表面进行着色探伤，以彻底清除所述螺杆表面微裂纹。
5.如权利要求1所述的一种无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法，其特征在于所述的无磁不锈钢穿心螺杆机加工后，进行振动时效处理，以除去残余应力。
6.如权利要求1所述的一种无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法，其特征在于所述的无磁不锈钢穿心螺杆两端螺纹用轧丝机轧制，并且不切断所述无磁不锈钢穿心螺杆的纤维。
全文摘要
本发明涉及冶金类，特别涉及一种无磁不锈钢穿心螺杆的制造方法。该制造方法主要包括无磁不锈钢棒钢锭的超纯净化熔炼过程、钢棒的锻造出坯及热轧过程、钢棒的固溶热处理过程、钢棒的无芯研磨、抛光以及螺纹轧制过程。其中超纯净化熔炼采用EF+AOD熔炼，经多次耙渣达到钢水纯净化，严格控制非金属夹杂物、有害元素、有害气体。在锻造过程中，锻造比≥3，热轧延伸比≥5，细化晶粒提高螺杆强度和韧性。无芯研磨和抛光进一步提高光洁度Ra≤0.8，提高螺杆耐腐蚀能力，螺纹加工由切削加工改为轧丝机轧丝，避免螺杆纤维被切断，提高螺杆可靠性及使用寿命，满足1100MW核电无磁不锈钢穿心螺杆的技术条件。
文档编号B23P15/00GK102554570SQ201110458608
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者张廷超, 王兴中, 蔡永祥, 陈坚, 陈祖贲, 陈莉, 陈菊生, 陈阿五 申请人:上海加宁新技术研究所