[發明專利]一種風電法蘭用鋼材及其制備方法

有效

• 申請號: 201210009122.8
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102517494A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 劉江偉;尹修剛;李學剛;張獻昭;陳宏豫;王彥文
• 申請（專利權）人: 承德建龍特殊鋼有限公司
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C22C33/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳慧珍

技術領域

本發明涉及鋼鐵行業中的合金鋼，具體涉一種風電法蘭用鋼材及其制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，國際社會日益感覺到環境污染和全球氣候變暖問題的嚴重性，為了“將大氣中的溫室氣體含量穩定在一個適當的水平，進而防止劇烈的氣候改變對人類造成傷害”，聯合國氣候變化框架公約參加國于1997年12月在日本京都制定了《京都議定書》以及減排計劃與進度表。世界各國紛紛采取措施遏制環境問題的惡化，而扶持清潔新能源的發展就是很有效的措施之一，是世界各國的戰略選擇。風電是風能發電或者風力發電的簡稱，屬于可再生的清潔能源。風力發電是風能利用的重要形式，風能是可再生、無污染、能量大、前景廣的能源。

伴隨著風電行業如火如荼的發展形勢，風電用鋼需求也大幅度增長。2006年我國生產風電用鋼10萬噸，相比2005年增長42.9％；2007年我國生產風電用鋼15萬噸，較2006年增長50％；2008年我國生產風電用鋼32萬噸，相比2007年增長113.3％，以此速度估算2010年風電用鋼可達100-120萬噸。隨著風力發電的迅猛增長，市場對風電塔筒的需求量也愈來愈大，對風電塔筒關鍵連接件——塔筒法蘭的重要性也越來越得到重視。由于法蘭要在野外可靠使用20年以上，經受各種極惡劣天氣和復雜的風力交變載荷，長期在50～80m高處承受著拉伸、彎曲及剪切等作用力，而我國風電機組大多位于國內北方地區和沿海地區，除了具有足夠的強度，較輕的重量外，還有具備優良的低溫韌性，耐候性等高端要求。

河南南陽漢冶特鋼有限公司的專利CN?101643879公開了一種制造風電法蘭用鋼及其生產工藝，所述風電法蘭用鋼的成分按重量百分比為：C：0.14～0.17％，Si：0.25～0.40％，Mn：1.35～1.50％，P≤0.015％，S≤0.003％，V≤0.015～0.030％，Nb≤0.025～0.040％，Al0.030～0.045，N≤0.004，H≤0.0001，O≤0.002，As+Cu+Cu≤0.1，該發明是用連鑄的方法生產制造風電法蘭用鋼，其整體的工藝流程為：優質鐵水、KR鐵水預處理、120噸頂底復吹轉爐、吹氬處理、LF爐精煉、VD真空脫氣處理、連鑄、堆冷、檢驗、入庫。

江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼有限公司的專利CN101906579A公開了一種耐低溫、高焊接性能、高強度的風電法蘭用鋼，其化學成分wt％為：C?0.13-0.18％，Si?0.17-0.40％，Mn?1.30-1.45％，V?0.035-0.060％，Nb?0.03-0.05％，Al0.015-0.030％，Ti?0.010-0.020％，S≤0.005％，P≤0.015％，As≤0.04％，[O]≤0.0020％，[N]0.0060-0.0110％，[H]≤0.0002％，余量為Fe；同時要求材料的碳當量CEV?0.40-0.43％。該發明所得鋼種制成的法蘭經過正火處理后，性能如下：抗拉強度Rm＝500-570MPa；屈服強度Rel＝325-360MPa；伸長率A5＝28-39％；斷面收縮率Z＝76-85％；-50℃V型缺口沖擊功Akv＝110-180J，具有良好的焊接性能，而且具有穩定的低溫沖擊性能和較高的強度。

鋼材中的夾雜物同樣也可引起許多缺陷，例如鋼水中的總氧含量與產品的裂紋發生率明顯有關，最終影響風力發電設備的運行壽命。

風電法蘭的制造工藝為：連鑄圓坯下料→裝爐加熱→熱鍛粗→熱沖孔→輾環→冷卻→正火→車削→探傷→鉆孔→入庫。對于大型風電法蘭，保證材料的良好焊接性能、使材料獲得高的耐低溫性能，并保證鋼的高的強度和潔凈度，獲得鋼的高的抗裂紋敏感性是對風電法蘭用鋼材的設計要求。

目前隨著行業的發展，1MW、1.5MW、3MW等機組相繼出現，現有鋼材的屈服強度為345MPa左右，專利CN?101643879和CN101906579A公開的法蘭鋼材的屈服強度最大也僅為360MPa，與現有的鋼材區別不大，用作法蘭鋼材料，勢必造成設備重量大大增加，浪費資源，不利于國民經濟的可持續發展。因此，急需開發一種強度等級高的強韌性鋼，并達到高潔凈、長疲勞壽命、低抗裂紋敏感性的要求，用以代替目前市場廣泛使用的低強度鋼用于風電法蘭，成為市場的客觀需求。

發明內容