本發(fā)明屬于冶金材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制備高硼不銹鋼板的短流程方法。

背景技術(shù)：

自然硼有B-11和B-10兩種同位素，其中B-10具有良好的熱中子吸收作用；鑒于此，含硼不銹鋼被廣泛應(yīng)用于乏燃料的貯藏和運(yùn)輸容器用金屬材料的制備，能夠有效保證核燃料深度處于次臨界安全閥度，確保乏燃料存貯、運(yùn)輸?shù)陌踩?，有效保障相關(guān)作業(yè)人員的安全。

住友金屬工業(yè)公司在SUS304鋼的基礎(chǔ)上，分別添加0.6%和l.0%的B元素，制備出NAR-304BNI和NAR-304BN3兩種不銹鋼的熱軋帶鋼，之后采用埋弧焊接方法生產(chǎn)圓形焊管，后經(jīng)冷拔方法制成方形焊管，就可滿足核燃料貯存要求；不銹鋼中的硼含量越高，熱中子吸收性能越好，但是隨著硼含量的增加，鋼中會(huì)析出大量的含有硼化物的共晶組織，共晶組織的增多將急劇惡化鋼的力學(xué)性能和耐蝕性能，嚴(yán)重惡化高硼不銹鋼的熱加工及后續(xù)加工的性能。

使用傳統(tǒng)熱軋工藝制備高硼不銹鋼難度大，熱軋變形過程極易發(fā)生邊裂，而且也難以獲得細(xì)小彌散的硼化物組織，鋼中硼化物分布不均，對(duì)其后續(xù)加工以及其熱中子屏蔽性能均存在較大的影響。

粉末冶金法是目前制備高硼不銹鋼的主要方法，其工藝主要是使用氬氣保護(hù)氣霧法制取不銹鋼粉末后進(jìn)行燒結(jié)成型，之后再進(jìn)行熱/冷加工等后續(xù)制備的工藝流程；但是，目前的粉末冶金法一般采用熱等靜壓處理工藝進(jìn)行燒結(jié)，這將使得整個(gè)工藝流程的周期較長(zhǎng)，制備成本較為高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有高硼鋼板制備技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種制備高硼不銹鋼板的短流程方法，目的是解決高硼不銹鋼傳統(tǒng)生產(chǎn)流程工藝復(fù)雜、制造工序多、難度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、熱軋過程邊裂嚴(yán)重、環(huán)境負(fù)荷大等問題，同時(shí)可獲得細(xì)小、彌散的硼化物組織，有利于獲得優(yōu)良的室溫拉伸性能及中子屏蔽性能。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按照以下步驟進(jìn)行：

1、冶煉鋼水，其成分按質(zhì)量百分比為：Cr: 18.0~20.0%，Ni 12.0~15.0%，Mn 1.0~2.0%，B 2.0~2.5%，Si 0.5~1.0%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

2、鋼水經(jīng)中間包流入由雙輥連鑄機(jī)的兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥和側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池，鋼水經(jīng)過兩個(gè)結(jié)晶輥之間的輥縫凝固并導(dǎo)出，形成鑄帶；

3、將鑄帶空冷至1000~1100℃，經(jīng)熱軋機(jī)進(jìn)行壓下率為15~40%的一道次熱軋，得到厚度為1.0~3.5mm的熱軋板在600~700℃時(shí)進(jìn)行卷取；

4、將熱軋板進(jìn)行固溶處理，固溶處理的溫度為1050~1100℃，保護(hù)氣氛為氬氣，保溫時(shí)間為15~60min，冷卻方式為水淬，獲得高硼不銹鋼板，其抗拉強(qiáng)度為650~850MPa，室溫延伸率為12~15%。。

上述方法中，熱軋板的寬度為200~1800mm。

上述方法中，熱軋時(shí)的速率為0.1~2m/s。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工藝生產(chǎn)流程緊湊、制造工序少、生產(chǎn)周期短，能夠顯著降低生產(chǎn)成本、能耗及污染物排放，有效提高了成材率和生產(chǎn)效率。另外，鋼水在雙輥連鑄凝固過程形成較為細(xì)小的硼化物組織，通過控制連鑄后的熱軋溫度、熱軋壓下量，得到的高硼不銹鋼熱軋板外形平整、無(wú)邊裂。經(jīng)固溶處理后，最終得到高硼不銹鋼成品板，其硼化物尺寸細(xì)小，分布彌散，粒徑小于1um的硼化物占總面積的60%以上，抗拉強(qiáng)度為650~850Mpa，室溫拉伸延伸率為12~15%，綜合力學(xué)性能優(yōu)異。

在本發(fā)明中，為了使高硼不銹鋼鑄帶的硼化物進(jìn)一步破碎，使其分布更為均勻彌散，同時(shí)為了保證熱軋過程不發(fā)生邊裂，一道次熱軋的壓下量應(yīng)控制在15~40%，軋制速率0.1~2m/s，軋制溫度應(yīng)控制在1000~1100℃；為了保證高硼不銹鋼的順利卷取，卷取溫度控制在600~700℃；為了消除高硼不銹鋼基體奧氏體組織內(nèi)的殘余應(yīng)力，同時(shí)為了保證高硼不銹鋼室溫組織更加均勻、穩(wěn)定，將卷取后的高硼不銹鋼進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為1050~1100℃，保溫時(shí)間為15~60min，冷卻方式為水淬；為了防止高硼不銹鋼在固溶處理過程中過度氧化，固溶處理過程的保護(hù)氣氛為氬氣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的制備高硼不銹鋼板的短流程方法中的熱軋板制備方法的流程示意圖；圖中，1、鋼包，2、中間包，3、雙輥薄帶連鑄機(jī)結(jié)晶輥，4、熔池，5、鑄帶，6、熱軋機(jī)，7、冷卻系統(tǒng)，8、卷取機(jī)，9、熱軋板卷；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的高硼不銹鋼板的外觀照片圖；

圖3為本發(fā)明對(duì)比例1的高硼不銹鋼板的外觀照片圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的高硼不銹鋼板的顯微組織圖；

圖5為本發(fā)明對(duì)比例2的高硼不銹鋼板的顯微組織圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的工藝過程如圖1所示。

本發(fā)明實(shí)施例中觀測(cè)顯微組織采用的設(shè)備為JEOL JXA-8530F型電子探針。

本發(fā)明實(shí)施例中獲得的高硼不銹鋼成品板，其硼化物分布彌散，粒徑小于1um的硼化物占總面積的62~66%。

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

冶煉鋼水，其成分按質(zhì)量百分比為：Cr 18.0%，Ni 15.0%，Mn 1.5%，B 2.0%，Si 0.8%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

鋼水經(jīng)中間包流入由雙輥連鑄機(jī)的兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥和側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池，鋼水經(jīng)過兩個(gè)結(jié)晶輥之間的輥縫凝固并導(dǎo)出，形成鑄帶；

將鑄帶空冷至1100℃，經(jīng)熱軋機(jī)進(jìn)行壓下率為40%的一道次熱軋，熱軋時(shí)的速率為2m/s，得到厚度為1.0mm的熱軋板在700℃時(shí)進(jìn)行卷取；熱軋板的寬度為1800mm，外觀如圖2所示，高硼不銹鋼熱軋板無(wú)邊裂；

將熱軋板進(jìn)行固溶處理，固溶處理的溫度為1050℃，保護(hù)氣氛為氬氣，保溫時(shí)間為60min，冷卻方式為水淬，獲得高硼不銹鋼板，其抗拉強(qiáng)度為820MPa，室溫延伸率為12%，其硼化物分布彌散，粒徑小于1um的硼化物占總面積的66%。

實(shí)施例2

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

（1）鋼水成分按質(zhì)量百分比為Cr 19.0%，Ni 14.0%，Mn 1.0%，B 2.5%，Si 0.6%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

（2）鑄帶空冷至1050℃，經(jīng)熱軋機(jī)進(jìn)行壓下率為30%的一道次熱軋，熱軋時(shí)的速率為1m/s，得到厚度為1.5mm的熱軋板在650℃時(shí)進(jìn)行卷取；熱軋板的寬度為200mm；

（3）固溶處理的溫度為1080℃，保溫時(shí)間為30min，高硼不銹鋼板的抗拉強(qiáng)度為690MPa，室溫延伸率為15%，其硼化物分布彌散，粒徑小于1um的硼化物占總面積的64%，外觀如圖4所示。

實(shí)施例3

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

（1）鋼水成分按質(zhì)量百分比為Cr 19.5%，Ni 13.0%，Mn 1.3%，B 2.2%，Si 1.0%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

（2）鑄帶空冷至1050℃，經(jīng)熱軋機(jī)進(jìn)行壓下率為20%的一道次熱軋，熱軋時(shí)的速率為0.5m/s，得到厚度為2.5mm的熱軋板在650℃時(shí)進(jìn)行卷取；熱軋板的寬度為500mm；

（3）固溶處理的溫度為1100℃，保溫時(shí)間為15min，高硼不銹鋼板的抗拉強(qiáng)度為800MPa，室溫延伸率為14%，其硼化物分布彌散，粒徑小于1um的硼化物占總面積的63%。

實(shí)施例4

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

（1）鋼水成分按質(zhì)量百分比為Cr 20.0%，Ni 12.0%，Mn 2.0%，B 2.4%，Si 0.5%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；

（2）鑄帶空冷至1000℃，經(jīng)熱軋機(jī)進(jìn)行壓下率為15%的一道次熱軋，熱軋時(shí)的速率為0.1m/s，得到厚度為3.5mm的熱軋板在600℃時(shí)進(jìn)行卷??；熱軋板的寬度為1000mm；

（3）固溶處理的溫度為1080℃，保溫時(shí)間為30min，高硼不銹鋼板的抗拉強(qiáng)度為700MPa，室溫延伸率為13%，其硼化物分布彌散，粒徑小于1um的硼化物占總面積的62%。

對(duì)比例1

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

鑄帶空冷至1085℃，熱軋機(jī)進(jìn)行壓下量為46.2%的一道次熱軋，熱軋速率為0.12m/s，然后在685℃時(shí)進(jìn)行卷取，得到厚度為0.99mm，寬度為210mm的高硼不銹鋼熱軋板卷，外觀如圖3所示，由于壓下量過大，高硼不銹鋼熱軋板發(fā)生明顯邊裂。

對(duì)比例2

方法同實(shí)施例2，不同點(diǎn)在于：

鑄帶空冷至1050℃，經(jīng)熱軋機(jī)6進(jìn)行壓下量為14.2%的一道次熱軋，熱軋速率為0.12m/s，然后在690℃時(shí)進(jìn)行卷取，得到厚度為1.56mm，寬度為210mm的高硼不銹鋼熱軋板卷，高硼不銹鋼熱軋板外形平整、無(wú)邊裂；對(duì)卷取后的高硼不銹鋼進(jìn)行固溶處理，固溶處理的溫度為1100℃，保溫30min，最終得到的高硼不銹鋼成品板，由于其熱軋壓下量較小，外觀如圖5所示，其硼化物未能充分破碎，粒徑小于1um的硼化物僅占總量的39.3%，一部分硼化物仍呈條狀，其室溫延伸率僅為3.0%。