本发明涉及钢水冶炼领域，具体为一种核主泵泵壳材料的冶炼方法。
背景技术：
：cap1400核主泵泵壳是cap1400核电机组中核岛内的核一级铸件，材质为asmesa-351cf8a奥氏体不锈钢(含铁素体8～20％)，属于高温耐腐蚀承压部件。作为核电用关键件，为保证其性能稳定，必须在冶炼过程中对其成分进行稳定控制，因此有必要形成稳定的此钢种的冶炼方式。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种核主泵泵壳材料的冶炼方法，通过采用电炉+lf+vod的冶炼工艺，能够稳定满足化学成分范围，也满足基于赫尔等值方程计算结果的铁素体含量要求。本发明的技术方案是：一种核主泵泵壳材料的冶炼方法，该冶炼方法采用电炉+lf炉+vod炉的冶炼工艺，能够稳定满足化学成分范围，按重量百分含量计：c≤0.08％、mn≤1.5％、si≤2.0％、p≤0.04％、s≤0.005％、ni8.0～11％、cr18～21％、mo≤0.5％、al≤0.05％，余量为fe；同时，满足基于赫尔等值方程计算结果的铁素体含量要求；其中，电炉采用双电炉熔炼；lf炉进行脱硫操作，调合金成分；vod炉进行脱碳操作、控温操作；在vod炉之后还进行还原操作，控制钢水的纯净度。所述的核主泵泵壳材料的冶炼方法，电炉熔炼中选择两个电炉，一个电炉采用返回法，将需要的合金cr、ni、mo基本在此炉中熔化；另一个电炉采用氧化法，主要控制钢水中磷的含量，将钢水中的磷含量控制在0.005wt％以下。所述的核主泵泵壳材料的冶炼方法，第一个电炉钢水量与第二个电炉钢水重量比为2.5～3:1。所述的核主泵泵壳材料的冶炼方法，电炉出钢后进行铝脱氧，返回法加铝量0.4～0.6kg/t，氧化法出钢时加铝量0.8～1.2kg/t；然后到lf炉进行扩散脱氧，其中sic与硅铁粉按照1:1.5～2.5的重量比例混合添加，总加入量1.0～2.0kg/t；白渣时间高于20min，然后添加mn及微调其它合金；钢水温度1610～1630℃、硫含量为0.005wt％以下，其关键成分碳控制在0.2～0.4wt％，硅控制在0.2～0.4wt％后出钢。所述的核主泵泵壳材料的冶炼方法，lf炉精炼后，钢水进入vod炉工位时，钢水温度控制在1570～1590℃，吹氧真空度控制在5～30kpa之间，氧枪高度1400～1700mm，底吹氩量保证钢液面翻开直径控制在400～700mm之间，通过实时观察系统微调；吹氧时间控制在20min之内，采用微氧分析仪对vod中废气进行监控，确保仪器中废气二次峰完毕。所述的核主泵泵壳材料的冶炼方法，vod后钢水温度控制到1610～1640℃，利用钢水热量，采用直接添加石灰、硅铁粉、铝块的方式进行还原处理，真空处理时间为10～12min，碳含量≤0.04wt％，n含量0.015～0.025wt％；之后进行钢水软吹，浇注温度控制在1520～1540℃。所述的核主泵泵壳材料的冶炼方法，经此冶炼方法能够准确将材料所需的冶炼关键成分最佳控制范围为：c0.03～0.05wt％，cr19.5～20.5wt％，ni8.6～9.0wt％，满足铁素体含量要求。所述的核主泵泵壳材料的冶炼方法，核主泵泵壳材料的未固溶基体中，铁素体含量比例控制在8～20wt％，最终实现铁素体含量比例15～20wt％的控制。本发明的优点及有益效果是：1、本发明通过双电炉熔炼的方式及配料的方法，既能够保证材料低磷含量要求，又能够节约成品。此外，配合后续精炼及vod等工艺，保证钢水中氮含量控制在0.015～0.025％范围，保证基体具有良好的组织(未固溶基体中铁素体含量比例控制在8～20％)，满足材料性能要求。2、本发明采用lf出钢温度、成分控制，结合后续vod吹氧、吹氩工艺，保证整个过程中，包括后续还原操作过程都没有进行二次加热，避免碳成分出格，具有较好的工艺稳定性。3、本发明热处理方法可广泛应用在其它不锈钢钢种的生产。具体实施方式在具体实施过程中，本发明核主泵泵壳材料的冶炼方法，采用电炉+lf+vod的冶炼工艺，能够稳定满足化学成分范围，按重量百分含量计：c≤0.08％、mn≤1.5％(优选为1.2～1.3％)、si≤2.0％(优选为1.6～1.8％)、p≤0.04％、s≤0.005％、ni8.0～11％、cr18～21％、mo≤0.5％(优选为0.25～0.4％)、al≤0.05％(优选为0.020～0.04％)，余量为fe；同时，满足基于赫尔等值方程计算结果的铁素体含量要求；其中，电炉采用双电炉熔炼；lf进行脱硫操作，调合金成分；vod进行脱碳操作、控温操作；在vod之后还进行还原操作，控制钢水的纯净度。电炉熔炼中选择两个电炉，一个电炉采用返回法，将总需要的合金cr、ni、mo在此炉中熔化；另一个电炉采用氧化法，主要控制钢水中磷的含量，将钢水中的磷含量控制在0.005％以下；通过这种方法，可以保证钢水中磷含量要求，又降低生产成本；同时，返回法中cr含量高，钢水中的n含量吸收率高，经vod合理工艺处理可使最终n含量达到0.015～0.025％。电炉出钢后进行铝脱氧，返回法加铝量0.4～0.6kg/t，氧化法出钢时加铝量0.8～1.2kg/t；然后到lf进行扩散脱氧，其中sic与硅铁粉按照1:1.5～2.5的重量比例混合添加，总加入量1.0～2.0kg/t；白渣时间高于20min(优选为20～30min)，然后添加mn及微调其它合金；钢水温度1610～1630℃、硫含量为0.005％以下，其关键成分碳控制在0.2～0.4％，硅控制在0.2～0.4％后出钢。lf炉精炼后，钢水进入vod工位时，钢水温度控制在1570～1590℃，吹氧真空度控制在5～30kpa之间，氧枪高度1400～1700mm，底吹氩量保证钢液面翻开直径控制在400～700mm之间，通过实时观察系统微调；吹氧时间控制在20min之内(优选为17～20min)，采用微氧分析仪对vod中废气进行监控，确保仪器中废气二次峰完毕。vod后钢水温度控制到1610～1640℃，不需要采用二次电极加热的方式，利用钢水热量，采用直接添加石灰、硅铁粉、铝块的方式进行还原处理，真空处理时间为10～12min，这时的碳含量≤0.04％，n含量0.015～0.025％；之后进行钢水软吹，浇注温度控制在1520～1540℃。下面，通过实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1本实施例中，根据以上冶炼方法所获得的核主泵泵壳材料成分如下：根据asme标准，铁素体含量应为8～20％，根据前面测定的化学成分，按照下列赫尔等值方程，计算铁素体含量为17.61％。赫尔等值方程：creq＝cr+1.21(mo)+0.48(si)-4.99nieq＝ni+0.11(mn)-0.0086(mn)2+18.4(n)+24.5(c)+2.77其中，creq为铬当量，nieq为铬当量，表示铁素体含量(wt％)。采用双电炉熔炼：第一个电炉为返回法熔炼，将采用低磷高cr优质返回料，其它cr、ni、mo合金也在此炉熔化，熔化后的钢水中的磷含量为0.03％；第二个电炉为氧化法熔炼，采用优质低磷废钢，熔炼后的钢水中的磷含量为0.005％。第一个电炉钢水量与第二个电炉钢水重量比约为2.85:1。电炉出钢及lf精炼操作：电炉出钢后进行铝脱氧，返回法加铝量0.5kg/t，氧化法出钢时加铝量1kg/t。然后到lf进行扩散脱氧，其中sic与硅铁粉按照1:2重量比例混合添加，总加入量1.5kg/t。白渣时间25min，然后添加mn及微调其它合金。钢水温度1630℃、硫含量为0.003％，其关键成分碳控制在0.3％，硅含量控制在0.28％。vod工位操作：入vod工位时钢水温度控制在1585℃，吹氧真空度初期控制在20～30kpa，后期控制在5～20kpa之间，氧枪高度初期在1500～1700mm，后期调整到1400～1500mm。底吹氩量保证钢液面翻开直径约控制在650mm，通过实时观察系统微调。吹氧时间控制在18min，采用微氧分析仪对vod中废气进行监控，确保仪器中废气二次峰完毕。vod后处理操作：钢水温度达到1630℃，不需要采用二次电极加热的方式，利用钢水热量，采用直接添加石灰、硅铁粉、铝块的方式进行还原处理，真空处理时间为10min，这时的碳含量0.04％，n含量0.018％。之后进行钢水软吹，浇注温度达到1530℃，铝含量为0.03％。实施例结果表明，材料经热处理后，满足材料性能要求。实施例2本实施例中，根据以上冶炼方法所获得的核主泵泵壳材料成分如下：元素含量(wt％)c0.043mn1.22si1.71p0.024s0.002ni8.94cr19.77mo0.33al0.025fe余量根据asme标准，铁素体含量应为8～20％，根据前面测定的化学成分，按照下列赫尔等值方程，计算铁素体含量为19.77％。赫尔等值方程:creq＝cr+1.21(mo)+0.48(si)-4.99nieq＝ni+0.11(mn)-0.0086(mn)2+18.4(n)+24.5(c)+2.77其中，creq为铬当量，nieq为铬当量，表示铁素体含量(wt％)。采用双电炉熔炼：第一个电炉为返回法熔炼，将采用低磷高cr优质返回料，其它cr、ni、mo合金也在此炉熔化，熔化后的钢水中的磷含量为0.03％；第二个电炉为氧化法熔炼，采用优质低磷废钢，熔炼后的钢水中的磷含量为0.003％。第一个电炉钢水量与第二个电炉钢水重量比约为2.8:1。电炉出钢及lf精炼操作：电炉出钢后进行铝脱氧，返回法加铝量0.5kg/t，氧化法出钢时加铝量1kg/t。然后到lf进行扩散脱氧，其中sic与硅铁粉按照1:2重量比例混合添加，总加入量1.5kg/t。白渣时间35min，然后添加mn及微调其它合金。钢水温度1630℃、硫含量为0.003％，其关键成分碳控制在0.35％，硅含量控制在0.35％。vod工位操作：入vod工位时钢水温度控制在1575℃，吹氧真空度初期控制在20～30kpa，后期控制在5～20kpa之间，氧枪高度初期在1500～1700mm，后期调整到1400～1500mm。底吹氩量保证钢液面翻开直径约控制在450mm，通过实时观察系统微调。吹氧时间控制在19min，采用微氧分析仪对vod中废气进行监控，确保仪器中废气二次峰完毕。vod后处理操作：钢水温度达到1635℃，不需要采用二次电极加热的方式，利用钢水热量，采用直接添加石灰、硅铁粉、铝块的方式进行还原处理，真空处理时间为12min，这时的碳含量0.043％，n含量0.022％。之后进行钢水软吹，浇注温度达到1525℃，铝含量为0.025％。实施例结果表明，材料经热处理后，满足材料性能要求。实施例3本实施例中，根据以上冶炼方法所获得的核主泵泵壳材料成分如下：元素含量(wt％)c0.031mn1.16si1.71p0.025s0.001ni8.86cr19.97mo0.33al0.02fe余量根据asme标准，铁素体含量应为8～20％，根据前面测定的化学成分，按照下列赫尔等值方程，计算铁素体含量为18.51％。赫尔等值方程:creq＝cr+1.21(mo)+0.48(si)-4.99nieq＝ni+0.11(mn)-0.0086(mn)2+18.4(n)+24.5(c)+2.77其中，creq为铬当量，nieq为铬当量，表示铁素体含量(wt％)。采用双电炉熔炼：第一个电炉为返回法熔炼，将采用低磷高cr优质返回料，其它cr、ni、mo合金也在此炉熔化，熔化后的钢水中的磷含量为0.031％；第二个电炉为氧化法熔炼，采用优质低磷废钢，熔炼后的钢水中的磷含量为0.005％。第一个电炉钢水量与第二个电炉钢水重量比约为2.9:1。电炉出钢及lf精炼操作：电炉出钢后进行铝脱氧，返回法加铝量0.5kg/t，氧化法出钢时加铝量1kg/t。然后到lf进行扩散脱氧，其中sic与硅铁粉按照1:2重量比例混合添加，总加入量1.5kg/t。白渣时间25min，然后添加mn及微调其它合金。钢水温度1630℃、硫含量为0.001％，其关键成分碳控制在0.4％，硅含量控制在0.24％。vod工位操作：入vod工位时钢水温度控制在1580℃，吹氧真空度初期控制在20～30kpa，后期控制在5～20kpa之间，氧枪高度初期在1500～1700mm，后期调整到1400～1500mm。底吹氩量保证钢液面翻开直径约控制在550mm，通过实时观察系统微调。吹氧时间控制在20min，采用微氧分析仪对vod中废气进行监控，确保仪器中废气二次峰完毕。vod后处理操作：钢水温度达到1630℃，不需要采用二次电极加热的方式，利用钢水热量，采用直接添加石灰、硅铁粉、铝块的方式进行还原处理，真空处理时间为12min，这时的碳含量0.031％，n含量0.018％。之后进行钢水软吹，浇注温度达到1535℃，铝含量为0.02％。实施例结果表明，材料经热处理后，满足材料性能要求。当前第1页12