[發(fā)明專利]一種風(fēng)電塔低溫用鋼板及其生產(chǎn)方法

無效

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• 申請日: 2011-03-29
• 公開（公告）號: CN102719739A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王爽;任毅;王文仲;張帥;劉文月;張紫茵
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C33/04;C21D8/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低碳微合金鋼領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫韌性優(yōu)良的風(fēng)電塔用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

風(fēng)能是取之不盡、用之不竭、潔凈無污染的可再生能源，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電對調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減輕環(huán)境污染、解決能源危機(jī)等方面有非常重要的意義。中國的風(fēng)能資源豐富，全國10m高度可開發(fā)利用的風(fēng)能儲量超過10億kW，僅次于美國、俄羅斯居世界第三位。在我國，風(fēng)能資源富集區(qū)主要分布在內(nèi)蒙、東北、西北、華北及東南沿海地區(qū)。其中內(nèi)蒙、東北及西北地區(qū)屬于高寒地區(qū)，海拔高度可達(dá)2000m，常年最低氣溫可達(dá)-40℃以下。冬季時間漫長，低溫延續(xù)時間達(dá)4～6個月。

2003年至今，在國家政策的扶持和鼓勵下，風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)速度迅猛，風(fēng)電制造業(yè)得到發(fā)展壯大，同時也帶動了風(fēng)電用鋼的發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電塔的塔架以及風(fēng)塔門框都需要用厚規(guī)格鋼板來制造，以穩(wěn)定支撐數(shù)十米高的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)葉片。建設(shè)在高寒地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電塔，要長時間在低溫環(huán)境下承受包括大型葉片旋轉(zhuǎn)和自然風(fēng)帶來的多方向作用力。這就要求塔架及門框鋼板既要有較高的強(qiáng)度又要有優(yōu)良的低溫韌性。

當(dāng)前建設(shè)風(fēng)力發(fā)電塔應(yīng)用的鋼板主要是國標(biāo)GB/T?1591的Q345系列(如Q345D和Q345E)以及歐標(biāo)EN?10025的S355系列(如S355J2和S355K2)。對于低溫韌性要求較高、厚度在30mm以上的Q345系列和S355系列鋼板，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式都是在熱軋后進(jìn)行正火熱處理，以達(dá)到組織均勻化和改善低溫韌性的目的。由于熱處理生產(chǎn)效率較低、能耗較高，近些年則應(yīng)用控制軋制與控制冷卻的方法，控制鋼板的終軋溫度、隨后將鋼板冷卻到一定溫度區(qū)間，實現(xiàn)組織控制和細(xì)化晶粒，并獲得低溫沖擊韌性良好的鋼板，從而省去了離線熱處理的環(huán)節(jié)。例如，專利CN101407888A提供了一種厚度在10～40mm之間的風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法，鋼板生產(chǎn)時采用兩階段控制軋制，并采用軋后控制冷卻工藝，縱向-40℃沖擊性能大于54J。但是經(jīng)過控制冷卻的鋼板內(nèi)部存在較大的殘余應(yīng)力，對于厚規(guī)格鋼板，殘余應(yīng)力不易完全釋放，不利于后續(xù)對鋼板的加工。又如，論文“電站風(fēng)塔低溫用鋼板的研制”(《煉鋼》2001，p58～62)中提到了三種風(fēng)電塔低溫用鋼板，鋼板生產(chǎn)中只采用控制軋制，不用軋后控制冷卻和熱處理，但鋼板厚度僅限于8～30mm之間，橫向-30℃低溫韌性水平在35～90J，并且通過添加0.02％～0.06％的V元素提高強(qiáng)韌性，生產(chǎn)成本較高。

以上專利文獻(xiàn)公開的建設(shè)風(fēng)電塔用鋼板，均沒有提及溫度低于-40℃的沖擊性能，并且有的需要控制冷卻，有的不用控制冷卻，但添加V元素，生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為了滿足在高寒地區(qū)建設(shè)風(fēng)力發(fā)電塔的需求，提高風(fēng)電塔在長時間低溫環(huán)境下運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，簡化風(fēng)電塔架及門框鋼板的生產(chǎn)流程，特別設(shè)計了一種低溫沖擊韌性優(yōu)良的風(fēng)電塔用鋼板及其生產(chǎn)方法。

本發(fā)明的風(fēng)電塔低溫用鋼板，其特征在于，鋼板的厚度規(guī)格為30～50mm。鋼的化學(xué)成分重量百分比為：C：0.14％～0.17％，Si：0.25％～0.40％，Mn：1.35％～1.50％，P：≤0.020％，S：≤0.005％，Als：0.020％～0.045％，Nb：0.02％～0.04％，Ti：0.005％～0.015％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。主要組成成分的作用如下：

碳：鋼中最基本最經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素，對于厚規(guī)格鋼板，為保證厚度方向的強(qiáng)度均勻性，碳含量不宜過低；另一方面，碳含量的增加對材料的韌性和焊接性有負(fù)面影響，所以，碳含量不能過高，本發(fā)明認(rèn)為碳含量控制在0.14％～0.17％較為適宜。

硅：可以起到固溶強(qiáng)化作用，但其含量過高會使鋼的塑性和韌性降低，本發(fā)明認(rèn)為硅含量控制在0.25％～0.40％為宜。

錳：可以起到固溶強(qiáng)化作用，還可以降低鋼的γ→α相變溫度，有助于細(xì)化晶粒。錳與硫結(jié)合形成MnS，可以降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度。但是錳含量過高會加速控軋鋼板的中心偏析，引起鋼板性能的各項異性，對韌性不利。本發(fā)明認(rèn)為錳含量應(yīng)控制在1.35％～1.50％。

鈮：可以延遲奧氏體的再結(jié)晶，降低相變溫度，晶粒細(xì)化作用顯著，并可以改善低溫韌性。鈮通過固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、析出強(qiáng)化等機(jī)制來獲得要求的性能。但是鈮含量過高會影響韌性和焊接性。本發(fā)明設(shè)計的鈮含量為0.02％～0.04％。