一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件厚截面消除混晶的锻造方法

摘要

本发明属于核电大锻件的锻造成型工艺，特别是涉及一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件厚截面消除混晶的锻造方法。该锻造方法包括：锻前装炉第一次加热温度为1200℃±10℃，保温后出炉锻造；同一火次的锻造中包括1～3次的镦粗或/和拔长，锻造压下速率大于等于0.001s

说明书

技术领域

本发明属于核电大锻件的锻造成型工艺，具体涉及一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件厚截面消除混晶的锻造方法。

背景技术

我国电力结构不平衡，火电占很大比重。随着社会经济的快速发展，对电力的需求日益加重使电力供需关系更加紧张。另外，随着人们对环境问题的愈加重视，对核电这种清洁、低碳、高效能源的需求更加迫切。

SA508Gr.4N钢是ASME锅炉及压力容器规范中核电机组关键材料的4N级，其用于制造反应堆压力容器、蒸汽发生器和稳压器等；并且本领域已将SA508Gr.4N钢列为第四代堆型中的超临界水冷堆压力容器的候选材料。反应堆压力容器等大锻件制造难度极大，常常面临着锻件厚截面组织和性能不均匀的问题。采用现有锻造工艺很难保证锻件厚截面晶粒尺寸的均匀性，往往形成混晶导致锻件报废。而现有技术中SA508Gr.4N钢的锻造方法和相关的锻造工艺参数，至今还未见报道。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件厚截面消除混晶的锻造方法，能够消除锻件厚截面混晶从而提高核电大锻件厚截面性能的均匀性，能够满足新一代核电大锻件的国产化生产。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件厚截面消除混晶的锻造方法，该锻造方法包括：

锻前装炉第一次加热温度为1200℃±10℃，保温后出炉锻造；

同一火次的锻造中包括1～3次的镦粗或/和拔长，锻造压下速率大于等于0.001s^-1，镦粗和拔长的变形量均在35％～65％；

最后一火次加热温度为1090℃±10℃，保温后出炉锻造；

锻造最后一个火次锻造压下速率0.005s^-1～0.05s^-1，变形量为45％～65％。

锻造过程中，当表面温度低于800℃时，停止锻造返炉加热至1200℃±10℃，保温一定时间后出炉锻造。

锻件的终锻温度不低于800℃。

锻件的边长或直径为2000～3200mm，厚度为400～600mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明为SA508Gr.4N钢在国内的运用提供了其大锻件厚截面消除混晶的锻造工艺，解决了大型锻件厚截面晶粒尺寸不均匀，易发生混晶的技术问题，能够使大锻件厚截面晶粒度等级控制在3.5～4级，为该材料的国产化应用开辟了途径。

附图说明

图1为SA508Gr.4N钢采用本发明锻造工艺锻造后的晶粒形貌。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

一种核电用SA508Gr.4N钢大锻件厚截面消除混晶的锻造工艺，包括：

锻前装炉第一次加热温度为1200℃±10℃，保温一定时间后出炉锻造；

优选地，锻造过程中，当表面温度低于800℃时，停止锻造返炉加热至1200℃±10℃，保温一定时间后出炉锻造；

同一火次的锻造中包括1～3次的镦粗/和拔长，锻造压下速率大于等于0.001s^-1，镦粗和拔长的变形量均在35％～65％。

最后一火次加热温度为1090℃±10℃，保温一定时间后出炉锻造；

锻造最后一个火次使锻件温度降低为1090℃±10℃(相对第一次加热温度)，锻造压下速率0.005s^-1～0.05s^-1，锻件的终锻温度不低于800℃，变形量为45％～65％。锻件在炉子中的保温时间根据经验公式确定，一般锻件厚度在每100mm～200mm时保温1小时。锻造过程中混晶的消除主要靠最后一火次的变形量，增加变形量时锻件厚截面方向上均发生动态再结晶，将使锻件截面方向上晶粒细化从而消除混晶。

实施例1

本发明以核电用SA508Gr.4N钢直径3500mm、厚度为600mm的饼状大锻件为例对本发明做进一步详细说明。

第一步，钢锭装炉在1190℃保温5小时，而后出炉锻造。

第二步，将钢锭压钳口，切去水口废料，在万吨水压机上拔长，锻造压下速率0.003s^-1，变形量35％。拔长后镦粗，锻造压下速率0.002s^-1，变形量40％。而后返炉加热，温度不低于800℃。加热温度1190℃保温5小时。

第三步，拔长，锻造压下速率0.005s^-1，变形量45％。然后切去钳口镦粗，锻造压下速率0.003s^-1，变形量45％。而后返炉加热为最后一火次锻造留下足够变形量，温度不低于800℃。加热保温温度为1090℃，保温4小时。

第四步，镦粗，锻造压下速率0.01s^-1，变形量50％。

经过上述锻造工艺得到的锻件，能够消除锻件内部的缺陷，晶粒度达到3.5级及3.5级以上，如图1所示。

实施例2

本发明以核电用SA508Gr.4N钢直径2000mm、厚度为400mm的饼状大锻件为例对本发明做进一步详细说明。

第一步，钢锭装炉在1210℃保温3小时，而后出炉锻造。

第二步，将钢锭压钳口，切去水口废料，在万吨水压机上拔长，锻造压下速率0.008s^-1，变形量40％。拔长后镦粗，锻造压下速率0.004s^-1，变形量50％。温度不低于800℃。而后返炉加热，加热温度1210℃保温3小时。

第三步，拔长，锻造压下速率0.008s^-1，变形量55％。然后切去钳口镦粗，锻造压下速率0.004s^-1，变形量55％。而后返炉加热。而后返炉加热为最后一火次锻造留下足够变形量，温度不低于800℃。加热保温温度为1080℃保温2小时。

第四步，镦粗，锻造压下速率0.01s^-1，变形量55％。

经过上述锻造工艺得到的锻件，能够消除锻件内部的缺陷，晶粒度达到3.5级及3.5级以上。