[發明專利]一種離岸風電塔筒用大單重厚鋼板制造工藝方法

有效

• 申請號: 201210264473.3
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102764962A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 孫衛華;馬興云;畢志超;趙乾;崔健;劉曉東
• 申請（專利權）人: 濟鋼集團有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K28/02;B23K33/00;C22C38/04;C21D8/02
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 韓百翠

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，涉及一種離岸風電塔筒用大單重厚鋼板制造工藝方法。

背景技術

風力發電是最具規模化開發條件和商業化前景的清潔能源發電方式，在各國大力開發清潔能源的政策下，風電行業發展迅速，近年來特別是離岸式風力發電成為發展的趨勢。大型風力發電機組需要風力發電塔作為其支撐，其中鋼制塔筒是風力發電塔的主體結構，不僅起支撐作用，同時要吸收機組震動能量，對于機組的安全至關重要。目前，隨著風電的發展，風電塔筒用鋼市場需求量很大，未來發展前景廣闊。

風電塔筒用鋼板一般要求具有良好的低溫韌性、易焊接性及Z向抗撕裂性能；鋼板一般要求厚度50-150mm，為減少焊縫，長度一般都在15m以上，鋼板單重一般都在20t以上。國內由于普通連鑄坯料受軋機寬度的限制，一般都難以滿足風電塔筒用鋼的單重要求，因此多采用模鑄鋼錠來生產，但存在成材率低、生產效率低，能耗偏高等缺點。

發明內容

本發明克服了上述問題，提供一種利用現有連鑄板坯生產離岸風電塔筒用大單重厚鋼板的生產技術，可實現最大單重40t厚鋼板的生產。

本發明通過以下技術方案實現：一種離岸風電塔筒用大單重厚鋼板制造工藝方法，其特征是，

（1）以兩塊以上（包括兩塊）的四周相同尺寸（即長度、寬度相等，厚度可以不同）的連鑄板坯為原料，所用連鑄板坯包含如下化學成分（質量百分比，wt%）：C：0.08～0.16%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.10～1.60%，S、P≤0.010%，微合金化元素（Nb+V+Ti＋Ni）≤0.50%；

（2）對所有連鑄板坯的三條邊通過火焰切割或刨、銑等形式加工坡口，坡口深度10-40mm，坡口角度15-35°；將連鑄板坯疊放在一起，旋轉90°豎直放置，并組齊對正，然后采用氣體保護焊的焊接方式，對連鑄板坯有坡口的三個面上的邊縫進行打底焊接，再采用埋弧自動焊進行填充及蓋面焊接，最后將剩余面上的邊縫在高真空下進行真空電子束進行焊接，組焊成大厚度坯料；或者不開坡口，將連鑄板坯疊放在一起，旋轉90°豎直放置，并組齊對正，然后全部采用真空電子束焊接的方式將4個面焊接成大厚度坯料；

（3）對焊接好的大厚度坯料采用車底式爐或均熱爐進行加熱，出爐溫度控制在1160～1280℃；

（4）出爐后軋制，第一階段開軋溫度1000～1150℃，第二階段開軋溫度820～920℃，中間坯厚度不小于成品厚度的1.4倍；

（5）對軋后鋼板進行弱水冷卻，冷卻速度<5℃/S，表面返紅溫度620～780℃；

（6）對鋼板進行正火熱處理，熱處理溫度880～930℃，保溫系數1.2～2.0min/mm。

所述步驟（2）氣體保護焊，其焊絲直徑1.2-2.0mm，焊接電壓20-35V，焊接電流120-400A，焊接速度250-600mm/min，焊絲干伸長度15-25mm，保護氣體CO₂或Ar+CO₂，保護氣體流量15-25L/min，熔深5-20mm。

所述步驟（2）埋弧自動焊，其焊絲直徑4.0-6.0mm，焊接電壓30-45V，焊接電流250-1600A，焊接速度250-600mm/min，焊絲干伸長度25-45mm，熔深10-30mm。

所述步驟（2）真空電子束焊接，其焊接電壓30-150KV，真空度高于1×10^-1Pa，焊接電流100-500mA，焊接速度50-700mm/min，熔深20-50mm。

所述步驟（2）連鑄板坯，其焊接前通過銑床、刨床等機加工方法，去除待復合表面的氧化鐵皮、油污等，實現表面潔凈。

所述步驟（1）的連鑄板坯為經轉爐煉鋼、爐外精煉、連鑄工序的連鑄板坯，所述爐外精煉工序中要進行真空脫氣處理，要求：真空度0.8Torr下保持10分鐘以上。

本發明利用經轉爐煉鋼、爐外精煉的連鑄板坯，采取多元微合金化成分設計的路線，其化學成分如上所述，其化學成分設計原則如下：C、Mn為主要強化元素，為保證其易焊接性，控制較低的C含量和Mn含量，同時保證正火后性能指標滿足標準要求；S、P元素含量盡量降低，以減少鋼中夾雜物等對鋼板內部質量的影響；Nb、V、Ti等微合金元素在加熱過程中抑制奧氏體的形變再結晶并阻止其晶粒長大，并通過它們的碳氮化合物的應變誘導析出，對鋼進行沉淀強化，添加少量的Ni合金用于提高厚規格鋼板的低溫韌性，使之充分滿足使用要求。