一種核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于不銹鋼材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼 棒材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材作為核反應(yīng)堆的關(guān)鍵功能、結(jié)構(gòu)材料，被廣泛應(yīng) 用于控制組件及燃料組件。特定的應(yīng)用環(huán)境決定了對"核級"奧氏體不銹鋼棒材的加工方 式、材料性能、尺寸精度及無損檢測均有十分苛刻的要求。
[0003]目前核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材一般采用熱加工與固定模冷拉拔相結(jié)合的 制備工藝;精整時采用輥式矯直機(jī)進(jìn)行矯直，隨后進(jìn)行磨削、拋光;但是現(xiàn)有加工工藝存在 以下技術(shù)不足：
[0004]首先，熱加工工藝會導(dǎo)致不銹鋼棒材加工后的組織粗大，冷卻過程中冷卻速率不 夠會使不銹鋼棒材析出大量的碳化物，影響其腐蝕性能。
[0005]其次，固定模拉拔工藝?yán)浼庸げ讳P鋼棒材時對潤滑條件的要求很高，容易與模具 發(fā)生粘連影響生產(chǎn)效率;同時不銹鋼棒材采用固定模拉拔時金屬的變形方式為表面金屬流 動方式，棒材變形不均勻，影響其力學(xué)性能。
[0006]再次，由于"核級"奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度較大，對尺寸精度的要求很苛刻，因此傳統(tǒng) 的輥式矯直機(jī)矯直后的棒材直線度難以達(dá)到要求，且需要進(jìn)行多次矯直，生產(chǎn)效率較低。
[0007]因此，亟需一種產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、生產(chǎn)效率高、適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的核電反應(yīng)堆 用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種核電反應(yīng)堆 用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法。采用該方法制備的核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的尺 寸公差不大于0.02mm，直線度不大于0.2mm/m，力學(xué)性能完全滿足ASTMA276技術(shù)條件的要 求，顯微組織均勻細(xì)小，晶界清晰并無碳化物析出，晶粒度最終評級為8.5~9級。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹 鋼棒材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0010] 步驟一、對奧氏體不銹鋼棒坯進(jìn)行第一輥模拉拔，得到第一拉拔棒坯;所述第一輥 模拉拔為冷拉拔，所述第一模拉拔的加工率為60%~85%;
[0011] 步驟二、對步驟一中所述第一拉拔棒坯進(jìn)行加熱，使第一拉拔棒坯以300°C/min~ 400°C/min的升溫速率升溫至1050°C~1150°C進(jìn)行第一固溶處理，然后水冷至25°C室溫；
[0012] 步驟三、對步驟二中水冷后的第一拉拔棒坯進(jìn)行第二輥模拉拔，得到第二拉拔棒 坯;所述第二輥模拉拔為冷拉拔，所述第二輥模拉拔的加工率為40 %~90 %;
[0013] 步驟四、對步驟三中所述第二拉拔棒坯進(jìn)行固定模拉拔，使第二拉拔棒坯歸圓；所 述固定模拉拔為冷拉拔，所述固定模拉拔的加工率為3%~10% ;
[0014] 步驟五、對步驟四中歸圓后的第二拉拔棒坯進(jìn)行加熱，使第二拉拔棒坯以300°C/ min~400°C/min的升溫速率升溫至950°C~1150°C進(jìn)行第二固溶處理，然后水冷至25°C室 溫；
[0015] 步驟六、對步驟五中第二固溶處理后的第二拉拔棒坯進(jìn)行電加熱張力矯直，然后 對電加熱張力矯直后的第二拉拔棒坯進(jìn)行輥式矯直，之后進(jìn)行磨削和拋光處理，最終得到 形狀為圓柱形的核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材，所述核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的 截面直徑為5.5mm~12.5mm，尺寸公差不大于0.02mm，直線度不大于0.2mm/m。
[0016] 上述的一種核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法，其特征在于，步驟一中 所述奧氏體不銹鋼棒還為圓柱形棒還，所述奧氏體不銹鋼棒還的截面直徑為30mm~45mm。
[0017]上述的一種核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法，其特征在于，步驟一中 所述第一輥模拉拔的加工率為75%~80%。
[0018] 上述的一種核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法，其特征在于，步驟三中 所述第二輥模拉拔的加工率為55%~65%。
[0019] 上述的一種核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法，其特征在于，步驟四中 所述固定模拉拔的加工率為3 %~5 %。
[0020] 上述的一種核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法，其特征在于，步驟六中 所述電加熱張力矯直的溫度為700°C~800°C。
[0021] 上述的一種核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法，其特征在于，步驟六中 所述核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的截面直徑為8.5mm~11.5mm。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 1、本發(fā)明采用輥模拉拔與固定模拉拔相結(jié)合的加工方式，其中輥模拉拔工藝加工 不銹鋼棒材時為滾動摩擦，不需要潤滑劑且加工變形量較大，變形均勻，但由于輥模拉拔后 的棒坯的橢圓度及尺寸公差較大，因此最終采用小變形量的固定模拉拔進(jìn)行歸圓，從而保 證產(chǎn)品規(guī)格。
[0024] 2、目前輥模拉拔設(shè)備多用于絲材加工，通常和卷絲滾筒連用，會導(dǎo)致棒材加工后 產(chǎn)生較大弧度，不利于矯直。本發(fā)明將輥模拉拔用于棒材領(lǐng)域，充分利用輥模拉拔的加工特 性，利于制備更尚品質(zhì)的不鎊鋼棒材。
[0025] 3、由于核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼對于強(qiáng)度的要求較高，且對成品棒材尺寸精度 的要求很苛刻，所述本發(fā)明采用電加熱張力矯直和輥式矯直相結(jié)合的矯直工藝對棒材進(jìn)行 矯直。加熱矯直時矯直溫度的選擇極為重要，溫度過高會導(dǎo)致棒材力學(xué)性能下降，溫度太低 則起不到矯直效果，同時可能析出碳化物影響其腐蝕性能，因此本發(fā)明通過付出大量創(chuàng)造 性工藝試驗(yàn)來確定加熱矯直溫度，最終優(yōu)化出加熱矯直溫度為700°C~800°C。
[0026] 4、采用本發(fā)明制備的核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的尺寸公差不大于0.02_， 直線度不大于〇. 2mm/m，力學(xué)性能完全滿足ASTMA276技術(shù)條件的要求，顯微組織均勻細(xì)小， 晶界清晰并無碳化物析出，晶粒度最終評級為8.5~9級。
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的金相組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 實(shí)施例1
[0030]本實(shí)施例核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的制備方法包括以下步驟：
[0031]步驟一、選取形狀為圓柱形，截面直徑為30mm的奧氏體不銹鋼棒坯，然后采用輥模 拉拔機(jī)對奧氏體不銹鋼棒還進(jìn)行第一 模拉拔，得到第一拉拔棒還;所述第一 模拉拔為 冷拉拔，所述第一$昆模拉拔的加工率為75% ;所述第一拉拔棒還的截面形狀為近圓形，截面 直徑的平均尺寸為15_;
[0032]步驟二、采用通電的方法對步驟一中所述第一拉拔棒坯進(jìn)行加熱，同時采用紅外 測溫儀對第一拉拔棒坯的溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并根據(jù)所測溫度對通電電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，使第 一拉拔棒坯以350°C/min的升溫速率升溫至1150°C進(jìn)行第一固溶處理，然后水冷至25°C室 溫；
[0033]步驟三、采用輥模拉拔機(jī)對步驟二中經(jīng)第一固溶處理并水冷后的第一拉拔棒坯進(jìn) 行第二輯模拉拔，得到第二拉拔棒還;所述第二輯模拉拔為冷拉拔，所述第二輯模拉拔的加 工率為55%;所述第二拉拔棒坯的截面形狀為近圓形，截面直徑的平均尺寸為10_;
[0034]步驟四、采用拉拔機(jī)對步驟三中所述第二拉拔棒坯進(jìn)行固定模拉拔，使第二拉拔 棒坯歸圓；所述固定模拉拔為冷拉拔，所述固定模拉拔的加工率為3%;所述固定模拉拔后 第二拉拔棒坯的截面形狀為圓形，截面直徑的平均尺寸為9.9mm;
[0035]步驟五、采用通電的方法對步驟四中固定模拉拔后的第二拉拔棒坯進(jìn)行加熱，同 時采用紅外測溫儀對固定模拉拔棒坯的溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并根據(jù)所測溫度對通電電流進(jìn) 行調(diào)節(jié)，使第二拉拔棒坯以350°C/min的升溫速率升溫至1100°C進(jìn)行第二固溶處理，然后水 冷至25°C室溫；
[0036]步驟六、采用電加熱張力矯直機(jī)對步驟五中第二固溶處理后的第二拉拔棒坯在溫 度為750°C的條件下進(jìn)行電加熱張力矯直，然后采用輥式矯直機(jī)對電加熱張力矯直后的第 二拉拔棒還進(jìn)行輯式矯直，矯直后的第二拉拔棒還的截面直徑為9.9mm，橢圓度不大于 0.01mm，之后采用磨削與拋光相結(jié)合的精整工藝對矯直后的棒材進(jìn)行加工，最終得到核電 反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材。
[0037]本實(shí)施例制備的核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的形狀為圓柱形，截面直徑為 9 · 7mm，長度4000mm，棒材的尺寸公差不大于0.02mm，直線度不大于0 · 2mm/m。本實(shí)施例制備 的核電反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼棒材的金相組織如圖1所示，從圖1可知該棒材的組織細(xì)小均 勻，晶界清晰且無碳化物析出，最終晶粒度評級為8.5~9級。本實(shí)施例制備的核電反應(yīng)堆用 奧氏體不銹鋼棒材力學(xué)性能數(shù)據(jù)見表1。
[0038]表1實(shí)施例1所制棒材的力學(xué)性能數(shù)據(jù)
[0039]
[0040]