[發明專利]一種12.9級大規格高韌性風電螺栓用鋼及生產方法

有效

• 申請號: 202010597125.2
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111676423B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 姜婷;汪開忠;胡芳忠;于同仁;王占業;張曉瑞;尹德福;龔夢強;郭湛;丁雷;余良其;郝震宇
• 申請（專利權）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C21D1/18;C21D6/00;C21D8/06;C21D9/00;C22C33/04;B21B1/16;B21B37/74
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 王亞軍

本發明公開了一種12.9級大規格高韌性風電螺栓用鋼及生產方法，屬于風電螺栓鋼材技術領域。12.9級大規格高韌性風電螺栓用鋼其主要化學成份組成及質量百分比含量為：C：0.35％～0.45％、Si：0.20％～0.40％、Mn：0.60％～0.90％、Cr：0.60％～0.90％、Mo：0.10％～0.30％、Ni：1.00％～1.50％、V：0.15％～0.25％、Nb：0.015％～0.035％、Alt：0.015％～0.040％、Mg：0.0015％～0.0035％、P≤0.020％、S≤0.010％、O≤0.0015％，其余為Fe和不可避免的雜質，鋼的奧氏體晶粒度≥9級，適用于制作50?80mm的大規格風電螺栓，且具有高強度和高韌性，熱處理力學性能達到12.9級以上，?101℃下KV2沖擊韌性值≥50J，疲勞性能和耐氫致延遲斷裂性能優良。

技術領域

本發明屬于風電螺栓鋼材技術領域，更具體地說，涉及一種12.9級大規格高韌性風電螺栓用鋼及生產方法。

背景技術

隨著環保產業不斷的發展，我國對可再生能源的利用，特別是風能開發利用給與了高度重視。風力發電需要大型的風力發電機組，而螺栓等高強度緊固件是風電機組的主要連接件之一，風電螺栓主要應用在輪轂、齒輪箱、葉片連接、塔筒連接等關鍵部位。這些機組大多建設在大風、低溫等惡劣的環境中，在使用中要承受一定的高軸向載荷、交變復合應力，若要確保風電螺栓的安全性和可靠性，單從風電螺栓的加工工藝上不能完全解決，需要從風電螺栓用鋼的固有性能進行改變。

目前市場上采用42CrMo、B7等鋼種制作風電螺栓，但根據末端淬透性試驗，兩種鋼的最大淬透臨界直徑均在50mm以下，強度級別也僅達到10.9級，但隨著風機容量的不斷提高，風電螺栓的使用規格不斷增大，以及高安全、長壽命的發展需要，目前已有鋼種已無法滿足使用需求，急需開發更高強度級別及更大規格的高韌性風電螺栓用鋼。

中國專利申請號為：201711442848.X，公開日為：2018-06-19的“一種高淬透大尺寸風電螺栓用鋼及其制造方法”，該鋼化學成分重量％為：C 0.35-0.45％，Si≤0.20％，Mn0.60-1.00％，P≤0.012％，S≤0.005％，Cr 1.00-1.50％，Mo 0.15-0.40％，B 0.0005-0.003％，Ti 0.03-0.08％，Als 0.02-0.05％，N≤0.005％，Ca 0.0001-0.0003％,其余為Fe及不可避免的雜質。其主要用于制造10.9—12.9級，尺寸規格在42—75mm范圍的大尺寸風電螺栓；不足之處是該發明鋼的韌性僅達到：-40℃低溫沖擊功＞27J，無法進一步滿足高寒環境惡劣條件的風電螺栓要求。

中國專利申請號為：201710402329.4，公開日為：2017-10-27的“一種耐超低溫沖擊風電高強螺栓用鋼制造方法”，其包括如下步驟：頂底復吹堿性轉爐初煉、LF精煉爐精煉、VD真空爐脫氣、大圓坯弧形連鑄機連鑄、軋鋼加熱、除磷以及氧化鐵鱗片、軋制、入坑緩冷。本發明著眼強韌性、耐延遲斷裂性和冷變形性三個方面開發設計,其圓鋼整體熱處理后，性能指標達到Rm≥950Mpa，Re≥830Mpa，A≥20％，Z≥60％，KV2(-101℃)≥30J。但該強度指標僅為9.8級，為了適應承載高載荷和交變應力，風電螺栓主要使用10.9級及以上級別。