核电站流量限制器用镍基高温合金材料的制备方法

摘要

本发明提供了一种核电站流量限制器用镍基高温合金材料的制备方法。该方法所述的镍基高温合金材料通过原材料准备、真空感应熔炼、加入变质剂、真空浇注、二次精炼步骤制备而成。它不仅提高钢锭的纯净度，而且降低钢锭中的非金属夹杂物和气体含量，使制备的镍基高温合金材料完全符合ASME标准的要求，从而确保核电站流量限制器质量可靠，使用安全。

说明书

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，特别涉及一种核电站流量限 制器用镍基高温合金材料的制备方法。

背景技术

高温合金材料，主要应用于航空、航天和核电站的关键部件上， 其对材料的力学性能、材料的纯净度要求很高。高温合金材料的化学 成份元素较多，它含有大量易氧化元素，对杂质元素和气体含量的要 求非常严格。因此，在制备高温合金材料时，必须选用精料，即原料 中的硫、磷、铅、锡、砷、锑、铋和气体的含量要低，且无锈、无油 污。

高温合金材料中，用于核电站流量限制器用的的镍基高温合金材 料，通常采用电弧炉与普通铸锭工艺制备而成，其炉熔批量大，设备 费用投入少，对高碱性渣的脱硫效果好，且可以使用返回料等。但由 于其合金成分(特别是一些较活泼元素)烧损而不易控制，导致合金 气体含量较高，脱氧产物被大量残留于钢中，同时炉衬和盛钢桶的耐 火材料易使合金受到污染，浇注的过程易发生二次氧化，造成钢中形 成夹杂与气泡等。

发明内容

本发明的目的，在于针对综上所述的用常规的电弧炉与普通铸定 工艺制备的镍基高温合金材料存在的诸多问题，提供一种以真空感应 熔炼、加入变质剂为主要特点的核电站流量限制器用镍基高温合金材 料的制备方法。

本发明的核电站流量限制器用镍基高温合金材料的制备方法，包 括原材料准备、真空感应熔炼、加入变质剂、真空浇注、二次精炼步 骤制备而成。该制备方法的步骤如下所述：

a、原材料准备：精选S、P、B、Co、As、Sn、Sb、Cu、Pb元素含 量低的优质原材料，其所选原材料的化学成分重量百分比应滿足以下 要求：S≤0.010％、P≤0.015％、B≤0.005％、Co≤0.05％、As≤ 0.001％、Sn≤0.0025％、Sb≤0.0025％、Cn≤0.05％、Pb≤0.0025％。

b、真空感应熔炼：将准备的原材料分三次装入坩埚内，第一次装 入75～80％的原材料后即关闭炉盖，真空度抽至0.1～0.6Pa，待通 电熔化70～80％后，再第二次装入10～15％的原材料，至原材料全部 熔化完毕。测量钢水温度为1590～1620℃时，第三次补加5～10％的 原材料作微合金化调整钢水化学成分，使其化学成分的重量百分比滿 足下述要求：C0.05～0.030％、Cr28.0～31.0％、Fe7.0～11％、 Ni≥58.0％、S≤0.005％、P≤0.008％、B≤0.003％、Co≤0.03％、 Al≤0.32％、N≤0.04％、Mg≤0.005％、Ti≤0.15％、Ta≤0.01％， 钢水温度控制为1610～1620℃。

c、加入变质剂：真空感应熔炼后，在钢水中加入0.05～0.15％ 的稀土作变质剂，它能加速钢水结晶核的大量形成，提高钢水的形核 率，以变质剂为核心向四周扩展形成多而细的原始晶粒，提高钢锭的 原始晶粒度。所述的变质剂为镧系或锕系稀土材料。

d、真空浇注：变质剂加入3～5分钟后，即出钢浇注，浇注温度 控制为1580～1610℃、时间为45～55秒。

e、二次精炼：真空浇注完毕后采用常规的电渣重溶工艺，即完成 所述的镍基高温合金材料的制备。

本发明的核电站流量限制器用镍基高温合金材料的制备方法，不 仅提高钢锭的纯净度，而且降低钢锭中的非金属夹杂物和气体含量， 使制备的镍基高温合金材料完全符合ASME标准的要求，从而确保核电 站流量限制器质量可靠，使用安全。

具体实施方式

以下对本发明的核电站流量限制器用镍基高温合金材料的制备方 法作进一步叙述。

本发明的核电站流量限制器用镍基高温合金材料的制备方法，包 括原材料准备、真空感应熔炼、加入变质剂、真空浇注、二次精炼步 骤。

为验证本发明的制备方法的可实施性，列举以下的实例用于说明 本发明，而不用于限制本发明的范围，其具体操作步骤按以下选择的 实例进行：

a、原材料准备：精选S、P、B、Co、As、Sn、Sb、Cu、Pb元素含 量低的优质原材料，其所选原材料的化学成分的重量百分比选择其中 的实例：S0.010％、P0.012％、B0.003％、Co0.03％、As0.001％、Sn 0.002％、Sb0.0023％、Cn0.03％、Pb0.0022％。

b、真空感应熔炼：将准备的原材料分三次装入坩埚内，第一次装 入80％的原材料后即关闭炉盖，真空度抽至0.5Pa，待通电熔化80％后， 再第二次装入15％的原材料，至原材料全部熔化完毕。测量钢水温度为 1600℃时，第三次补加5％的原材料作微合金化调整钢水化学成分，使 其化学成分的重量百分比滿足下述要求：C0.025％、Cr30.0％、Fe10.0％、 Ni61.0％、S0.005％、P0.008％、B0.003％、Co0.03％、Al0.32％、N 0.04％、Mg0.005％、Ti0.15％、Ta0.01％，钢水温度控制为1620℃。

c、加入变质剂：真空感应熔炼后，在钢水中加入0.15％的稀土作 变质剂，变质剂为镧系或锕系稀土材料。

d、真空浇注：变质剂加入3～5分钟后，即出钢浇注，浇注温度 控制为1600℃、时间为50秒。

e、二次精炼：真空浇注完毕后采用常规的电渣重溶工艺，即完成 所述的镍基高温合金材料的制备。