專利名稱：一種用于核電結(jié)構(gòu)的h型鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于H型鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，本發(fā)明涉及一種用于核電站核島內(nèi)部支架的H型鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
在電力緊張、能源緊缺且風能、太陽能(光伏電池)在短期內(nèi)難以大規(guī)模推廣的情況下，核電幾乎是我國解決電力短缺問題的最好出路，而且核能發(fā)電因其清潔、經(jīng)濟、高效的優(yōu)點已被世界很多國家采用。核安全規(guī)劃的出臺將會增強核電發(fā)展的安全性，促使行業(yè)健康發(fā)展，核電未來必將在我國電力供應結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。目前我國核電用鋼的國產(chǎn)化程度不高，相當一部分依賴進口，這也嚴重制約了我國核電工業(yè)的發(fā)展，因此，大力開發(fā)核電用鋼具有重要的戰(zhàn)略意義。含銅低碳鋼具有較高的強度和韌性、良好的焊接性、耐腐蝕性等優(yōu)良的綜合性能， 在普碳鋼中加入適量的銅能顯著提高鋼的耐腐蝕性能。公開號為CN101067162A的中國專利申請公開了一種含銅鋼的加熱方法及其生產(chǎn)的含銅鋼，在該專利申請中，采用兩次升溫的加熱方法，第一步，將含銅鋼的鋼坯或鑄坯加熱到1000°C 1050°C;第二步，用30-90分鐘進行第二次加熱升溫，第二次加熱升溫的最高溫度為1250°C 1290°C。采用該方法生產(chǎn)的含銅鋼，經(jīng)軋制后沒有發(fā)現(xiàn)任何裂紋和開裂缺陷，產(chǎn)品合格，尤其是大型型材類含銅鋼的生產(chǎn)。然而，這種方法會影響H型鋼工業(yè)化生產(chǎn)的節(jié)奏，增加生產(chǎn)成本。另外，Cu鋼在加熱和軋制過程中易產(chǎn)生銅脆現(xiàn)象，使鋼材表面形成龜裂。核電結(jié)構(gòu)用H型鋼主要用于核島內(nèi)部支架的制作，其主要作用是方便鋼筋的綁扎，起固定鋼筋和鋼制安全殼(CV)下封頭的作用。隨著核電安全性能要求的提高，普碳鋼已無法滿足核電用戶的要求，因此需要對目前的H型鋼的化學成分進行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化冶煉軋制工藝，提高其耐候性及其對超聲探傷的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種用于核電結(jié)構(gòu)的H 型鋼及其生產(chǎn)方法。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼。所述用于核電結(jié)構(gòu)的 H型鋼的化學成分按重量百分比計為C O. 10 O. 20，Si O. 15 O. 45，Mn O. 40 O. 70， P^O. 025，S^O. 015，Cu O. 20 O. 50，Ni O. 10 O. 30，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，碳當量滿足公式CEQ = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15 < O. 29。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種生產(chǎn)用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼的方法。所述方法包括的步驟為采用轉(zhuǎn)爐冶煉，然后進行LF精煉和連鑄，控制鋼水的化學成分按重量百分比為C O. 10 O. 20，Si O. 15 O. 45，Mn O. 40 O. 70，P 彡 O. 025，S 彡 O. 015，Cu
O.20 O. 50，Ni O. 10 O. 30，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；將坯料裝入加熱爐中加熱，加熱溫度控制在1200°C 1220°C，加熱時間為2 4小時，然后出爐進行軋制；坯料經(jīng)高壓水除磷后，進行軋制，粗軋開軋溫度控制在1050°C 1150°C，粗軋后開啟水冷裝置進行冷卻，精軋開軋溫度控制在910°C 1000°C，精軋后開啟水冷裝置進行冷卻，終軋溫度控制在 830V 900°C;然后，對軋制完畢的軋件產(chǎn)品進行噴水冷卻，將產(chǎn)品溫度降至100°C以下后， 送入矯直機進行矯直，最后將軋件切定尺寸。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在冶煉步驟中，可以隨廢鋼一起加入Cu粒和Ni板。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在冶煉步驟中，可以將鋼水澆鑄成斷面為150_X150_ 或165_X 200_的方還。當將鋼水燒鑄成斷面為150_X 150mm的方還時，拉速可以控制為
I.6 2. Om/min。當將鋼水燒鑄成斷面為165mmX 200mm的方還時,拉速可以控制為I. O
I.5m/min。根據(jù)本發(fā)明，核電結(jié)構(gòu)用H型鋼的力學性能、超聲波探傷及耐候性能夠完全滿足核電站核島內(nèi)支架用H型鋼的技術(shù)要求。因此，本發(fā)明為核電站核島內(nèi)支架用H型鋼提供了 一種新的選擇，具有廣闊的應用前景。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例I和對比例的周期侵潤腐蝕速率的曲線圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例2和對比例的周期侵潤腐蝕速率的曲線圖。
具體實施例方式核電結(jié)構(gòu)用H型鋼是一種加入微量合金兀素Cu和Ni的低碳低合金鋼,含銅低碳鋼具有較高的強度和韌性、良好的焊接性、耐腐蝕性等優(yōu)良的綜合性能，在普碳鋼中加入適量的銅能夠顯著地提高鋼的耐腐蝕性能。然而，Cu鋼在加熱和軋制過程中易產(chǎn)生銅脆現(xiàn)象， 使鋼材表面形成龜裂。銅脆現(xiàn)象長期困擾著含Cu低合金鋼的進一步發(fā)展，而通過添加Cu 含量一半左右的Ni，可防止銅脆的產(chǎn)生。本發(fā)明提供了一種用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼，其化學成分按重量百分比計為C O. 10 O. 20，Si O. 15 O. 45，Mn O. 40 O. 70，P ≤ O. 025，S ≤ O. 015，Cu O. 20 O. 50， Ni O. 10 O. 30，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼，滿足如下的碳當量CEQ(% )計算公式CEQ = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15 < O. 29。根據(jù)本發(fā)明，用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼的成分設(shè)計是基于以下原理添加銅元素能提高鋼鐵材料的耐蝕性能，這是因為鋼材在腐蝕過程中，銅起到活化陰極的作用，促使鋼陽極發(fā)生鈍化，從而減緩腐蝕。對于含銅O. 2wt%的鋼，其耐候性比不含銅的鋼提高20%以上，并且銅與其它元素(如P、Ni等)復合使用時，提高耐大氣腐蝕性能的效果會更好；另外，如果Cu含量過高(大于O. 5wt% )，則減緩腐蝕的效果變得不明顯并且還會增加成本。 因此，為了達到較好的耐大氣腐蝕性能，根據(jù)本發(fā)明的用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼選擇Cu的重量百分含量為O. 2 O. 5。此外，向本發(fā)明的用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼中加入Ni (w(Ni) W(Cu)=I 3 I 2)，可以使鋼表面的銅富集層變?yōu)槿埸c超過1200°C的銅鎳富集層，產(chǎn)生熔點較高的銅鎳化合物，這種化合物分布在晶間區(qū)域，在高溫下不會熔化，可避免產(chǎn)生銅脆缺陷，因而在本發(fā)明中，將Ni的重量百分含量控制在O. I O. 3。下面將詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)上述用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼的方法。根據(jù)本發(fā)明，生產(chǎn)上述用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼的方法包括冶煉(包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF 精煉和方坯連鑄)、加熱、控制軋制、控制冷卻，具體地講，包括如下步驟(I)初煉采用轉(zhuǎn)爐冶煉，控制鋼水的化學成分按重量百分比為C0. 10 O. 20，Si
0.15 O. 45，Mn O. 40 O. 70，P 彡 O. 025，S 彡 O. 015，Cu O. 20 O. 50，Ni O. 10 O. 30， 其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，將銅粒、鎳板與廢鋼一起加入，銅粒的加入量為
2.06-5. 15kg/噸鋼，鎳板的加入量為I. 02-3. 06kg/噸鋼。將終渣堿度控制在2. 8 3. 2的范圍內(nèi)。采用雙擋渣出鋼工藝，放鋼時間不少于2min，控制轉(zhuǎn)爐的下渣量< 70mm。采用硅錳和硅鐵進行脫氧合金化，采用硅鈣鋇脫氧，鋇系合金的加入量為2. 0-3. Okg/噸鋼。(2)LF精煉全程底吹氬攪拌，前期可根據(jù)情況適當調(diào)高氬氣壓力，出站前采用小壓力軟吹，氬氣流量為40-100NL/min，保證夾雜物上浮，保證精煉軟吹氬8_15分鐘。(3)連鑄為保證鑄坯質(zhì)量，結(jié)晶器采用電磁攪拌技術(shù)，連鑄采用全保護澆注工藝，并使用專用保護渣，保護渣的成分按重量百分比為=CaO 28 38，SiO2 25 35，Al2O3 5 10，Mg0 3 10，C固10 I5，保護渣的粘度為O. 30 O. 35Pa *s，熔點為11沈 11 口， 1350°C時熔化速度為40 45s，堿度為I. I I. 3。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以將按化學成分設(shè)計冶煉好的鋼水澆鑄成斷面為 1 50mmX 1 50mm或165mmX 200mm的方還；然而，本發(fā)明不限于此。對于斷面為150mmX 1 50mm 的方還，控制拉速為I. 6 2. Om/min ;對于斷面為165mmX 200mm的方還，控制拉速為I. O
1.5m/min。(4)加熱將坯料裝入加熱爐中加熱，加熱溫度控制在1200°C 1220°C，加熱時間為2 4小時,然后出爐進行軋制。(5)軋制與冷卻坯料經(jīng)高壓水除磷后，用輥道送至粗軋機和精軋機組，粗軋開軋溫度控制在1050°C 1150°C，粗軋機后開啟水冷裝置，精軋開軋溫度控制在910°C IOOO0C，精軋機后開啟水冷裝置，終軋溫度控制在830°C 900°C。根據(jù)本發(fā)明，產(chǎn)品的尺寸精度可以按照EN10034進行控制。軋制完畢的軋件產(chǎn)品上冷床進行噴水冷卻，將產(chǎn)品溫度降至100°C以下后，送入矯直機進行矯直，最后將軋件切定尺寸。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。實施例II、冶煉轉(zhuǎn)爐冶煉然后LF精煉，冶煉鋼坯的化學成分按重量百分比為C O. 13，Si O. 23，Mn O. 54，P O. 011，S O. 007，Cu O. 258，Ni O. 115，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)，其中，CEQ = O. 25。Cu粒和Ni板隨廢鋼一起加入，控制終渣堿度為3. O,LF精煉軟吹氬11分鐘。然后，采用六機六流小方還連鑄機，將鋼水燒鑄成斷面為150mmX 150mm的方還。中間包的測溫在開燒5min、20min、35min時測三組溫度。拉速和中間包溫度見下面的表I。表I實施例I的拉速和中間包溫度
權(quán)利要求
1.一種用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼，其特征在于所述用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼的化學成分按重量百分比計為c O. 10 O. 20，Si O. 15 O. 45,Mn O. 40 O. 70，P ≤ O. 025, S ≤ O. 015， Cu O. 20 O. 50，Ni O. 10 O. 30，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼，其特征在于碳當量滿足下面的公式CEQ = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15 < O. 29。
3.—種生產(chǎn)用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼的方法，其特征在于所述方法包括的步驟為冶煉采用轉(zhuǎn)爐冶煉，然后進行LF精煉和連鑄，控制鋼水的化學成分按重量百分比為C O. 10 O. 20，Si O. 15 0·45，Μη O. 40 O. 70，P 彡 O. 025，S 彡 O. 015，Cu O. 20 O. 50， Ni O. 10 O. 30，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；加熱將坯料裝入加熱爐中加熱，加熱溫度控制在1200°C 1220°C，加熱時間為2 4 小時，然后出爐進行軋制；軋制與冷卻坯料經(jīng)高壓水除磷后，進行軋制，粗軋開軋溫度控制在1050°C 1150°C， 粗軋后開啟水冷裝置進行冷卻，精軋開軋溫度控制在910°C 1000°C，精軋后開啟水冷裝置進行冷卻，終軋溫度控制在830°C 900°C ;然后，對軋制完畢的軋件產(chǎn)品進行噴水冷卻， 將產(chǎn)品溫度降至100°C以下后，送入矯直機進行矯直，最后將軋件切定尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在冶煉步驟中，隨廢鋼一起加入Cu粒和Ni板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在冶煉步驟中，將鋼水澆鑄成斷面為 1 50mm X 150mm 或 165mm X 200mm 的方還。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于當將鋼水澆鑄成斷面為150mmX150mm的方還時，控制拉速為I. 6 2. Om/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于當將鋼水澆鑄成斷面為165mmX200mm的方還時，控制拉速為I. O I. 5m/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼及其制造方法。用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼的化學成分按重量百分比計為C 0.10～0.20，Si 0.15～0.45，Mn0.40～0.70，P≤0.025，S≤0.015，Cu 0.20～0.50，Ni 0.10～0.30，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的用于核電結(jié)構(gòu)的H型鋼的力學性能、超聲波探傷及耐候性能夠完全滿足核電站核島內(nèi)支架用H型鋼的技術(shù)要求。
文檔編號C22C38/16GK102586684SQ20121004716
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者劉春偉, 孔令坤, 宋玉卿, 張思勛, 方金林, 武玉利, 袁鵬舉, 趙新華, 郭躍華, 魏光兵 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司