Una plancha de acero inoxidable que contiene B, a la que un material de protección hecho de un acero inoxidable que contiene 0,

3% en masa, o menos, de B, se junta con al menos dos caras, una enfrente de otra, de la pieza desbastada, excluyendo la superficie plana de trabajo, en una pieza desbastada de acero inoxidable que contiene 0,3-2,5% en masa, de B, integrándose en una pieza mediante un metal de soldadura que comprende un acero inoxidable con una composición química que satisface la relación expresada mediante las fórmulas (1) - (4), de abajo: (1)15 ≤qq eq Cr ≤qq 30(2)4 ≤qq eq Cr - eq Ni ≤qq 17donde,(3)eq Cr = Cr + 1,5 × Si + Mo - 5 × B(4)eq Ni = Ni + 30 × (C + N) + 0,5 × Mnen este caso, cada símbolo de un elemento químico designa el contenido (% en masa) del elemento químico relevante contenido en el acero, en el que un material de inserción que contiene 0,4-2,5% en masa, de B, se interpone entre la anterior pieza desbastada de acero inoxidable y el anterior material de protección

Producto de acero inoxidable que contiene boro elemental y método para su producción.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una plancha de acero inoxidable que contiene B, así como a un producto de acero de acero inoxidable que contiene B, para su uso como material de blindaje contra neutrones en equipos relacionados con las plantas de energía nuclear, como por ejemplo un cofre para el transporte de combustible nuclear, un bastidor de almacenamiento de combustible nuclear gastado y similares, y además para usos donde una adición de un 0,3% o más, de B, a un acero inoxidable austenítico potencie la función, por ejemplo, para uso de un separador de una celda de combustible, y se refiere a un método para su producción.

Técnica precedente

Como una barra de control de neutrones térmicos se emplea un acero inoxidable que contenga B, así como material de blindaje contra neutrones térmicos al utilizar el excelente efecto de absorción de neutrones térmicos del boro (B). En general, los combustibles nucleares gastados que se generaron en una planta de energía nuclear se almacenan en una piscina, en el interior de una planta de energía nuclear, hasta que sea reprocesado en la planta de reprocesamiento. Ya que existe la necesidad de que los combustibles nucleares gastados tienen que ser almacenados en un espacio limitado tanto como sea posible, hay una tendencia a que el contenido de B en un acero inoxidable que contiene B se aumente cada vez más, y que el espesor de pared del material originario de los componentes se haga más delgado.

Los aceros inoxidables austeníticos tienen una excelente resistencia a la corrosión debido a la película pasiva formada sobre la superficie y, además, una adición de B a él, mejora las características de resistencia eléctrica, haciendo posible así que sea usado en dispositivos eléctricos que requieran una adicional resistencia a la corrosión. Como un uso a modo de ejemplo de dispositivo eléctrico de alta conductividad que requiere una excelente resistencia adicional a la corrosión, así como una baja resistencia eléctrica en la parte de contacto, hay un separador para una celda de combustible que genera energía eléctrica de corriente continua utilizando hidrógeno y oxígeno.

En el trabajo en caliente de un acero inoxidable que contiene B, la repetición de desbastes térmicos mediante un horno de recalentamiento, junto con la forja y el laminado, sirve para impedir que la temperatura de la pieza de trabajo caiga, haciendo posible que se asegure la capacidad de trabajo en caliente. Puesto que, a medida que el contenido de B aumenta, la capacidad de trabajo en calientes se reduce, se hace necesario someterlo a un proceso de trabajo en caliente sin disminuir la temperatura del material de la pieza de trabajo, dando por eso como resultado, el aumento considerable del número de repeticiones de calentamiento y de trabajo en caliente. Por consiguiente, el aumento del contenido de B, así como el conformado del metal hasta dar una lámina delgada, significa el aumento del coste de producción.

Para tratar el problema anteriormente mencionado, se ha intentado desde hace tiempo llevar a cabo diversos métodos. Por ejemplo, en la Publicación de Patente Japonesa Nº 04-253506, se describe un método de laminado en caliente de una plancha de acero, que es un material de una pieza de trabajo preparada de forma que las partes de ambos bordes laterales del metal base que comprende un acero inoxidable austenítico que contiene 0,3-2,0% en masa, de B, están cubiertas con un miembro de acero (de ahora en adelante, se puede denominar "chapa lateral") que tiene una inferior resistencia a la deformación por soldeo, y son sometidas a un laminado de acabado a la temperatura de (53B + 700)ºC, (donde B indica el contenido de B (% en masa)), o superior, haciendo posible así que se impida la generación de agrietamiento de los bordes durante el laminado.

Sin embargo, en este método, es un requisito previo que se lleve a cabo la preparación una configuración acanalada, con alta precisión, en el material que forma el marco y que la propia soldadura se debe realizar de manera que el material que forma el marco no se desprenda durante el trabajo en caliente. Por lo tanto, en general, al aplicar este método a un lingote (lingote colado) o a una plancha desbastada y forjada que tenga un espesor de 80 mm o más, se necesita un enorme tiempo de soldadura.

También, en caso del laminado de una chapa ancha que exceda 1000 mm de anchura, es probable tropezar con la dificultad de asegurar la anterior temperatura para el laminado de acabado, dando por eso como resultado la dificultad de impedir prácticamente la generación del agrietamiento de los bordes.

Además, en el caso de que un metal base se suelde con una chapa lateral, el B (boro) se difunde desde el metal base hacia el metal de soldadura y forma allí una mezcla. Debido a esto, hay un motivo que genera grietas en la porción de soldadura durante el laminado, originando problemas de laminado y dando lugar al agrietamiento desarrollado desde el lugar de inicio de dichas grietas en la parte soldada.

En la Publicación de Patente Japonesa Nº 2001-239364, se describe un método de laminado en caliente que, al laminar en caliente una plancha de acero inoxidable austenítico que contiene 0,3-2,5% en masa, de B, en las partes de los bordes laterales de la plancha se dispone de una capa protectora de 3 mm, o más, de espesor que se forma soldando por recubrimiento, y que comprende un acero inoxidable que contiene un 4%, o menos, de Ni y un 0,1-0,4% de B.

En la Publicación de Patente Japonesa Nº 09-269398, se describe un material de una pieza de trabajo laminado en caliente, formado por una plancha de un acero inoxidable austenítico que contiene 0,6-2,0% en masa, de B, y una capa de soldadura por recubrimiento formada en ambas partes de los bordes laterales de dicha plancha, una capa de soldadura por recubrimiento que comprende un contenido de ferrita-δ del 3-12% en volumen, y un contenido de B de 0,2% en masa, o menos, y un espesor de 3 mm o más.

Sin embargo, en este método de soldadura por recubrimiento, se aumenta un número de pasos de soldadura para asegurar un espesor de soldadura adecuado de modo que se impida la formación de grietas, dando lugar así a un aumento del tiempo de soldadura. Además, cuando ocurre que se generan grietas en la soldadura, estas grietas probablemente se comportan como lugares de inicio, que dan como resultado la generación del agrietamiento de los bordes. Por eso, es muy improbable impedir completamente la generación del agrietamiento de los bordes.

El documento JP 63-76703 describe un método para la producción de un producto de acero inoxidable que contiene 0,3 a 2,0% en peso, de boro, en el que se junto un material de protección de baja resistencia a la deformación con las al menos dos caras del metal base que contiene de 0,3 a 2,0% en peso, de boro, aplicando soldadura para formar un metal intermedio de soldadura donde el producto es sometido a calentamiento y laminado en caliente. La soldadura se puede llevar a cabo mediante soldadura con haz de electrones. Se puede usar una acero inoxidable austenítico (por ejemplo, el SUS 304) como material de protección.

Sumario de la invención

La presente invención está dirigida a solventar los problemas entes mencionados de la técnica anterior. Por consiguiente, es un objeto de la presente invención proporcionar un método de laminado en caliente, así como un método de laminado en frío, que posibiliten hacer una plancha de acero inoxidable, que contenga un alto contenido de B, mediante laminado hasta que tenga un espesor predeterminado con un mínimo tiempo de soldadura y sin generar ningún agrietamiento en los bordes ni ninguna grieta en la estructura soldada, y proporcionar productos de acero que contengan un alto contenido de B.

Para ser más concretos, la presente invención está dirigida a proporcionar una plancha de acero inoxidable que contenga B y que esté unida a un material de protección en sus partes laterales mediante soldadura con haz de electrones de alta eficacia, un producto de acero inoxidable que contenga B, y un método para la producción de un producto de acero inoxidable que haga posible impedir que un material de una pieza de trabajo genere agrietamiento en los bordes y grietas en la estructura soldada durante el proceso de trabajo en caliente.

Los presentes inventores han llevado a cabo varias investigaciones...

1. Una plancha de acero inoxidable que contiene B, a la que un material de protección hecho de un acero inoxidable que contiene 0,3% en masa, o menos, de B, se junta con al menos dos caras, una enfrente de otra, de la pieza desbastada, excluyendo la superficie plana de trabajo, en una pieza desbastada de acero inoxidable que contiene 0,3-2,5% en masa, de B, integrándose en una pieza mediante un metal de soldadura que comprende un acero inoxidable con una composición química que satisface la relación expresada mediante las fórmulas (1) - (4), de abajo:

(1)15 ≤qq eq Cr ≤qq 30

(2)4 ≤qq eq Cr - eq Ni ≤qq 17

donde,

(3)eq Cr = Cr + 1,5 × Si + Mo - 5 × B

(4)eq Ni = Ni + 30 × (C + N) + 0,5 × Mn

en este caso, cada símbolo de un elemento químico designa el contenido (% en masa) del elemento químico relevante contenido en el acero, en el que un material de inserción que contiene 0,4-2,5% en masa, de B, se interpone entre la anterior pieza desbastada de acero inoxidable y el anterior material de protección.

2. Una plancha de acero inoxidable que contiene B, según la reivindicación 1, caracterizada porque el espesor del anterior material de protección es de 10 mm o más.

3. Un método para la producción de un producto de acero inoxidable que contiene B, en el que un material de protección hecho de un acero inoxidable que contiene 0,3% en masa, o menos, de B, se junta con al menos dos caras, una enfrente de otra, de la pieza desbastada, excluyendo la superficie plana de trabajo, de la pieza desbastada de acero inoxidable que contiene 0,3-2,5% en masa, de B, integrándose en una pieza y posteriormente es sometida a calentamiento seguido de un tratamiento;

en el que dicha integración en una pieza se hace aplicando un método de soldadura por haz de electrones para formar un metal de soldadura interpuesto que comprende un acero inoxidable con una composición química que satisface la relación expresada mediante las fórmulas (1) - (4), de abajo,

(1)15 ≤qq eq Cr ≤qq 30

(2)4 ≤qq eq Cr - eq Ni ≤qq 17

donde,

(3)eq Cr = Cr + 1,5 × Si + Mo - 5 × B

(4)eq Ni = Ni + 30 × (C + N) + 0,5 × Mn

en este caso, cada símbolo de un elemento químico designa el contenido (% en masa) del elemento químico relevante contenido en el acero, en el que un material de inserción que contiene 0,4-2,5% en masa, de B, se interpone entre la anterior pieza desbastada de acero inoxidable y el anterior material de protección.

4. Un método para la producción de un producto de acero inoxidable que contiene B, según la reivindicación 3, caracterizado porque el espesor del anterior material de protección es de 10 mm o más.

5. Un recipiente blindado contra neutrones que comprende un producto de acero inoxidable que contiene B, que se puede obtener mediante un método según la reivindicación 3.

6. Un separador de una celda de combustible que comprende un producto de acero inoxidable que contiene B, que se puede obtener mediante un método según la reivindicación 3.