一种奥氏体不锈钢钢板及成形方法与流程

本发明属于钢板成形领域，更具体地说，涉及一种奥氏体不锈钢钢板及成形方法。

背景技术：

1、四代核电600mw快堆示范工程是我国引领核能发展的标志性工程，示范快堆堆容器、堆内构件、蒸发器、热交换器等主设备均为国内首套自主化研发、设计的快堆大型设备，其安全性和可靠性是快堆在服役过程中安全运行的基础，其中快堆钢板类产品件，如堆主容器、保护容器用钢板，采用316h奥氏体不锈钢材质，对产品锻件质量及晶粒等级等要求尤为严格，晶粒度不低于4级，级差不大于2级。钢板的传统方法是对连铸钢坯直接轧制，但对于快堆项目钢板，一是由于钢板组织为全奥氏体不锈钢，无法通过热处理相变来细化晶粒，只能在成形工序控制晶粒度，对轧制工艺要求高；其二是该类材质极易发生静态再结晶过程，晶粒粗大及混晶风险极高，因此，对钢板制造技术提出了新的更高的要求。国内有该类钢板的制造经验，但钢板产品合格率较低，产品晶粒度控制难度大，其原因在于，钢锭本身存在宏观偏析，影响了轧制后静态再结晶过程，增加了混晶风险，同时，高技术要求降低了钢板制造的工艺窗口，尤其是在轧制工序，需结合材质本身成形特性，开发新工艺，获得符合产品要求的晶粒组织，提高钢板产品质量的稳定性。

2、如中国专利申请号cn201710843823.4，公开日为2018年1月19日，该专利公开了一种奥氏体不锈钢锻件晶粒细化的制造工艺，其包括：锻前对奥氏体不锈钢锻件进行准备处理；在设定的锻造温度范围内锻造；对锻造成型后的奥氏体不锈钢锻件进行水冷冷却；锻后归类，将水冷降温后的奥氏体不锈钢锻件贴上标签，然后归类入库。该专利的不足之处在于：虽采用多火次锻造有效防止奥氏体不锈钢锻件裂纹的产生，但是性能不稳定。

3、又如中国专利申请号cn202210321957.0，公开日为2022年8月12日，该专利公开了一种核电用316h奥氏体不锈钢中厚板晶粒度控制方法，所述方法包括对电渣重熔钢锭经锻造后得到的锻坯进行轧制和冷却，采用一种新型的“高温连续大压下+在线淬火”控轧控冷模式，开轧温度1150～1190℃，由粗轧机单机架完成，共10～14道次。其中，中间至少6道次连续单道次压下率＞15％，薄规格板大压下道次数量则更多，最大单道次压下率达到25.99％，终轧温度950～1080℃，轧后快速向前步进，进入在线淬火(dq)机，通过dq+acc大水量冷却，使钢板在20～50秒内迅速降至常温，最大冷速达到约45℃/s。最后通过热处理对钢板进行固溶处理，使得≤50mm厚，≤3000mm宽的不锈钢板316h轧后晶粒度达到4级～6级，晶粒尺寸10～20μm，钢板表面与中心的晶粒度一致。该专利的不足之处在于：在进行轧制前对板坯的质量控制手段较少，后续轧制过程影响较大。

技术实现思路

1、1、要解决的问题

2、针对现有奥氏体钢板晶粒度控制难度大的问题，本发明提供一种奥氏体不锈钢钢板及成形方法。本发明首先通过对电渣锭进行高温扩散使保证消除钢锭中铸态枝晶偏析，元素在基体中分布均匀，避免元素偏聚在再结晶阶段出现混晶；其次，通过采用锻造加轧制的方式，对奥氏体钢板中的晶粒度进行控制，批量化制造了晶粒度≥4级、级差≤2级、满足无损检测asme sa-578m c级验收标准、厚度尺寸≤80mm且厚度偏差为(0，+1.15)、宽度尺寸≤3600mm、长度尺寸≤30000mm的钢板产品件。

3、2、技术方案

4、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

5、一种奥氏体不锈钢钢板的成形方法，包括如下步骤：

6、s1：高温扩散：将不锈钢电渣锭加热至1150℃～1240℃，保温60h～160h；

7、s2：钢锭锻造：将经过高温扩散的钢锭进行锻造成所需的轧制板坯，并对轧制板坯进行晶粒度分析和无损检测，满足要求后进行后续步骤；

8、s3：板坯轧制：将轧制板坯进行轧制至目标尺寸，轧制温度为1000℃～1270℃；轧制过程中控制单道次压下量≥16％的次数为5次或5次以上；总轧制道次数≤15次；

9、s4：钢板成形：将经过轧制后的钢板进行固溶热处理和酸洗后得到奥氏体不锈钢钢板。

10、更进一步的，在进行轧制前还包括对轧制板坯进行加热：采用连续炉对轧制板坯进行加热，加热速率为100～200mm/min，其中预热区温度范围500℃～850℃，预热区时间1～3h；加热区温度范围900℃～1200℃，加热区时间1～3h；高温均热区温度范围1230℃～1270℃。

11、更进一步的，高温均热区的保温时间与板坯厚度关系如下：当板坯厚度≤200mm，保温时间2h；当板坯厚度在200mm的基础上每增加50mm，保温时间就在2h的基础上每增加0.5h。

12、更进一步的，所述步骤s1中当不锈钢电渣锭进行高温扩散后对钢锭表面进行滚动操作，滚动操作≥3次，且钢锭单面总压下量为20～50mm。

13、更进一步的，步骤s2中对经过高温扩散的钢锭进行两个回合的镦粗拔长，拔长时单火次变形量≥30％；镦粗时单次变形率≥50％。

14、更进一步的，在钢锭进行最后一次拔长之前先将其加热至1220℃～1240℃，保温11h～15h；并且在进行拔长过程中始终保持锻件在850℃～1240℃范围内。

15、更进一步的，所述步骤s3中轧制的方式包括单方向轧制或先展宽再轧长，且轧制后的钢板宽度比轧制前的钢板宽度多100mm。

16、更进一步的，在步骤s3中轧制比控制在5～8之间。

17、一种奥氏体不锈钢钢板，采用如上述任一项所述的奥氏体不锈钢钢板的成形方法制作而成。

18、3、有益效果

19、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

20、(1)本发明首先通过对电渣锭进行高温扩散使保证消除钢锭中铸态枝晶偏析，元素在基体中分布均匀，避免元素偏聚在再结晶阶段出现混晶；其次，通过采用锻造加轧制的方式，且严格控制关键轧制参数，实现了一种高性能奥氏体不锈钢钢板的稳定化制造；能够批量化制造了晶粒度≥4级、级差≤2级、满足无损检测asme sa-578m c级验收标准、厚度尺寸≤80mm且厚度偏差为(0，+1.15)、宽度尺寸≤3600mm、长度尺寸≤30000mm的钢板产品件，有力的支持了我国四代核电600mw快堆标志性工程的建设；

21、(2)本发明通过在进行轧制前对轧制板坯采用连续炉进行加热，连续炉使用起来安全并且其环保，有效降低维护费用和生产成本；并且通过对连续炉内不同区间进行温度与时间参数的控制，提高轧制板坯的塑性，降低变形抗力，保证进行轧制前板坯处于较好的状态；同时在高温均热区的保温时间与板坯厚度建立关联，能够依据不同板坯进行不同调整，增加整体适用性，且进一步保证板坯充分奥氏体化具备较好塑性、受热均匀具备优异流变特性，以最优轧制状态出炉轧制；

22、(3)本发明在进行锻造前对钢锭表面进行轻滚操作，同时对单面总压下量进行控制，从而破碎钢锭表面柱状晶，提高塑性，减小开裂倾向，保证后续操作能够顺利进行；两个回合的整体大变形量镦粗拔长充分破碎铸态组织，锻透板坯，保证坯料组织完成动态再结晶，为后续轧制提供良好的基础；并且轧制过程中的轧制比进行严格控制，以获得整个截面均匀的组织，且轧制后的宽度存在宽度切边量，用以去除两边高缺陷风险区域，存在加工余量，保障最终产品质量。