[發明專利]一種高強韌性風電螺栓用非調質鋼及其生產方法

有效

• 申請號: 202211055609.X
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115386803B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 張曉瑞;汪開忠;胡芳忠;于同仁;姜婷;郭湛;尹德福;丁雷;余良其;牟祖茂;何峰
• 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;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/28;C22C38/38;F16B35/00;B23P15/00;C22C33/04
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發明公開了一種高強韌性風電螺栓用非調質鋼及其生產方法，包括如下化學成分：C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Ti、Alt，且2.3≤[Mn]/([C]+[Si])≤6.0，采用本發明方法生產的高強韌性風電螺栓用非調質鋼可省去淬火+回火處理，經過200±10℃低溫回火后抗拉強度Rsubgt;m/subgt;≥900MPa，屈強比Rsubgt;P0.2/subgt;/Rsubgt;m/subgt;≥0.9，斷后伸長率A≥12％，斷面收縮率Z≥45％，延遲斷裂強度比＞0.8，鋼材的奧氏體晶粒度大于等于10.0級，具有良好的強度和塑韌性，且具有優良的耐延遲斷裂性能。

技術領域

本發明屬于非調質鋼技術領域，具體涉及一種高強韌性風電螺栓用非調質鋼及其生產方法。

背景技術

緊固件是風電領域應用數量最多的零部件。風電機組零部件種類眾多、數量龐大，涉及專業技術范圍廣闊，以直驅型2MW風電機組為例，其一臺整機零部件有550余種，6800余件，而緊固件占所有零部件數量的84％左右。

風電緊固件在技術上有一系列特點：高強度、高精度等級；服務條件嚴酷，它將隨主機一起常年經受酷暑嚴寒和極端溫差的影響，承受高溫、低溫的侵蝕；速差大、震動、腐蝕、重載等；除受到軸向預緊拉伸載荷的作用外，還會在工作中受到附加的拉伸交變載荷、橫向剪切交變載荷或由此復合而成的彎曲載荷的作用，有時還受到沖擊載荷；附加的橫向交變載荷會引起螺栓的松動，軸向交變載荷會引起螺栓的疲勞斷裂。而在環境介質的作用下，軸向拉伸載荷會引起螺栓的延遲斷裂，以及高溫條件下引起螺栓的蠕變等。

近年來隨著風電設備的高性能化和材料應用應力提高，對螺栓提出了更高的設計應力和輕量化的要求，目前，風電高強度螺栓大部分選擇10.9級，少量為8.8級，大多數都采用合金結構鋼制造，并需要經過調質處理，但調質處理后開裂現象時有發生，對熱處理溫度及淬火介質極為敏感，產品成材率低，且耗時耗能。實現非調質處理的風電螺栓用鋼是未來風電行業發展的趨勢。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種高強韌性風電螺栓用非調質鋼及其生產方法，可在省去調質處理步驟的基礎上制作出抗拉強度900MPa以上的高強韌性風電螺栓。

本發明還提供了一種高強韌性風電螺栓，通過將本發明所述的高強韌性風電螺栓用非調質鋼經冷拔→冷鐓成型→加工螺紋→低溫穩定化處理→表面處理工藝加工得到，其具有良好的強度和塑韌性，且具有優良的耐延遲斷裂性能。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種高強韌性風電螺栓用非調質鋼，包括如下重量百分比的化學成分：C0.10％～0.19％、Si?0.40％～0.52％、Mn?1.5％～2.5％、Cr?0.4％～0.60％、Mo?0.13～0.28％、V0.10％～0.20％、Ti?0.010～0.020％、Alt?0.010％～0.025％、P≤0.010％、S≤0.010％、O≤0.0020％、N≤0.0065％，其余為Fe和其它不可避免的雜質；其中，2.3≤[Mn]/([C]+[Si])≤6.0。

所述高強韌性風電螺栓用非調質鋼的金相組織為全粒狀貝氏體。

所述高強韌性風電螺栓用非調質鋼的經過200±10℃低溫回火后抗拉強度R_m≥900MPa，屈強比R_P0.2/R_m≥0.9，斷后伸長率A≥12％，斷面收縮率Z≥45％，延遲斷裂強度比＞0.8，鋼材的奧氏體晶粒度大于等于10.0級。

本發明還提供了所述高強韌性風電螺栓用非調質鋼的生產方法，所述生產方法包括以下步驟：電爐冶煉→LF爐精煉→RH真空脫氣→方坯連鑄→探傷、修磨→加熱爐加熱→線材軋制→斯太爾摩冷卻線控冷→線材盤條成品。經此工藝得到的線材成品規格為Φ6.5-25mm。

方坯連鑄步驟中得到的方坯的尺寸為150mm*150mm。