[發明專利]一種高強度高韌性風電螺栓用鋼的生產方法

有效

• 申請號: 202011105220.2
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112359264B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 沈艷;鄧向陽;張艷軍;林俊;萬文華
• 申請（專利權）人: 中天鋼鐵集團有限公司;常州中天特鋼有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/20;C22C38/22;C21C5/52;C21C7/00;C21C7/06;C21C7/064;C21C7/10
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 李楠

本發明公開了一種高強度高韌性風電螺栓用鋼的生產方法，控制鋼中C 0.39～0.42％、Mo 0.21～0.25％、P≤0.015％、S≤0.010％，具體方法包括電爐冶煉、LF精煉、VD真空處理、連鑄、軋制和熱處理工序。以較高的Mo元素來提高材料強度并通過適當升高回火溫度、降低P、S元素含量來提高材料韌性。冶煉過程加強去H控制，連鑄過程通過對過熱度、拉速及末端電磁攪拌參數的合理優化來減少鑄坯低倍缺陷。軋制過程通過高溫擴散工藝來均勻組織，并通過控軋控冷工藝來減輕材料帶狀組織，最后使得材料的綜合性能得到了極大提高。

技術領域

本發明屬于冶金領域，涉及一種高強度高韌性風電螺栓用鋼的生產方法。

背景技術

風力發電是指把風的動能轉為電能。風能是一種清潔無公害的可再生能源，很早就被人們利用，主要是通過風車來抽水、磨面等，人們感興趣的是如何利用風來發電，風取之不盡，用之不竭。對于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區、山區和高原地帶，因地制宜地利用風力發電，非常適合，大有可為，近年來，我國風電行業尤其是大容量的兆瓦級別大型風力發電機組得到快速發展，風電設備的高強度緊固件由于長期野外服役，環境惡劣，維修條件差，所以要求風機穩定性強。正常連續工作情況下，風電設備緊固件要求必須保證10年以上的使用壽命。

風電用鋼高強度緊固件的制造工藝，從技術的角度涉及多學科，從生產的角度涉及各道工序，從管理的角度涉及多部門、多環節，從措施的角度涉及生產成本。風電用高強度螺栓通常選擇10.9級以上強度。

風電用高強度螺栓在服役過程中除要求有足夠的強度和塑性外，還要求有足夠的韌性，韌性的評價往往采用沖擊吸收功AK值來表征。在保證風電螺栓高強度的同時具有較高的低溫韌性，同時高強度風電螺栓用鋼具有氫脆敏感的特征，因此對成分設計、鋼水中氣體含量尤其是氫含量的控制、材料及組織的均勻性、熱處理工藝均提出了較為嚴格的要求，如何克服上述困難，成為行業的一大難點。

發明內容

本發明的目的是提供高強度高韌性風電螺栓用鋼的生產工藝，采用該工藝可以防止螺栓出現氫脆問題，同時獲得高的強度與低溫韌性。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種高強度高韌性風電螺栓用鋼的生產方法，包括電爐冶煉、LF爐精煉、VD真空處理、連鑄澆注、軋制和熱處理工序，所述高強度高韌性風電螺栓用鋼，按重量百分比其成分為：C 0.38～0.45％、Si 0.17～0.37％、Mn 0.50～0.80％、Cr 0.90～1.20％、Mo 0.15～0.25％、Al 0.020-0.060％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cu≤0.20％，余量是Fe和不可避免的雜質；

電爐冶煉工序采用偏心底出鋼電爐冶煉，控制鐵水與廢鋼比例為9:1，入爐的鐵水比的控制目的是利用冶煉過程中激烈的碳氧反應來去除鋼水中的H，防止螺栓在使用過程中出現氫脆斷裂現象，在該入爐鐵水比的條件下，可實現將鋼水中的H控制在4-7PPm。

控制電爐終點放鋼：C≥0.15％、P≤0.012％，偏心底留鋼出鋼，禁止下氧化渣，目的是為防止下渣，減少對鋼水污染。出鋼過程加入脫氧材料(優選1.5kg/頓鋼的鋁餅)、造渣材料。

LF爐精煉前期(本申請中的LF爐精煉前期是指LF爐精煉的前15分鐘)造高堿度渣進行鋼水脫氧脫硫并用干燥的C粉和Al粉按照2:1的比例進行鋼水擴散脫氧，總加入量1.30～1.70kg/噸鋼的方式限定物料用量，LF爐精煉中后期(本申請中的LF爐精煉中后期是指LF爐精煉15分鐘以后直至出鋼)用FeSi粉0.50～0.60kg/噸鋼進一步脫氧的同時提高渣中二氧化硅的比例，從而提高爐渣吸附夾雜物的能力，LF爐精煉結束前喂鋁線，將鋁調整至0.035％～0.050％，控制成品鋁0.025％～0.035％左右。