CN101643879A - 一种风电法兰用钢及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制造风电法兰用钢及其生产工艺,所述风电法兰用钢的成分按重量百分比为: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。本发明是用连铸的方法生产制造风电法兰用钢,其整体的工艺流程为:优质铁水、KR铁水预处理、120吨顶底复吹转炉、吹氩处理、LF炉精炼、VD真空脱气处理、连铸、堆冷、检验、入库。与现有技术相比,本发明提高了制造风电法兰用钢成材率,使用连铸坯锻造风电法兰与传统的模铸锭锻造法兰相比,成材率提高25%以上,大大的降低了成本。
Description
所属技术领域
本发明属于制造风电法兰用钢材生产领域,涉及到一种制造风电法兰用钢及其生产工艺。
背景技术
2008年下半年,由于世界金融危机的影响,中国为了保证社会经济的平稳发展,政府加大了对交通、能源领域的固定资产投资力度,支持和鼓励可再生能源发展。风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到大家的重视,风电产业也赢得历史性发展机遇,在金融危机肆虐的不利环境中逆市上扬,我国的风电设备制造企业由2004年的6家迅速上涨到70多家,风力发电用钢的需求量也不断上涨。
目前,公知的制造风电法兰用钢是采用模铸工艺生产的钢锭,且材质符合GB1591-94Q345E要求或EN10113-2S355NL要求。该方法成材率只有70%,严重制约风电生产厂家材料利用率及生产效率,且成本直线上升。
发明内容
本着提高成材率,降低成本的想法,申请人着手大力研发采用连铸的方法生产制造风电法兰用钢,并对风电法兰用钢使用情况进行跟踪,针对使用情况进行工艺优化,形成了一套完整的风电法兰用钢的连铸生产工艺。该方法能够解决传统用钢锭制造法兰成材率较低的问题,具有低成本、低能耗、快节奏的特点,配合合适的化学成分设计,使其既能保证高强度、高韧性和良好的焊接性能等要求,提高工程结构的施工效率和安全可靠性,又能简化生产工艺、缩短生产流程、降低生产能耗,适合大生产操作。
为达到上述目的,本发明采取的技术方案是:所述风电法兰用钢的成分按重量百分比为: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、0≤0.002、As+Cu+Cu≤0.1其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明是用连铸的方法生产制造风电法兰用钢,其生产工艺为:把钢水浇在结晶器上进行连铸,中包过热度15±5℃,拉速:0.475m/min,比水量:0.80L/kg,电搅:900A、5Hz、30s-3-30s,连铸浇钢要求全程保护浇铸,大包开浇后1min内套上保护管;浇钢过程中控制塞棒吹氩量,铸坯下线后要求堆冷≥48h。
前述方法中,所述的连铸坯厚度≥300mm。
本发明是在原有Q345E的基础上,适当增加了碳、锰含量,并且由于此钢要求-50℃冲击,为此,取消了合金钛的加入,而加入适当的钒(V),即保证了冲击功,同时对强度和韧性也有了一定的保障。然后,通过控制适当的Als(酸溶铝)和N(氮)含量,再次提高强度;严格控制钢中P(磷)、S(硫)、H(氢)、O(氧)等有害元素,保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平。最后,对有害元素As(砷)含量进行有效控制,确保铸坯和锻件表面质量完好,从而保证用连铸坯生产风电法兰用钢满足制造法兰要求。
本发明的有益效果在于:提高制造风电法兰用钢成材率,使用连铸坯锻造风电法兰与传统的模铸锭锻造法兰相比,成材率提高25%以上,大大的降低了成本。
具体实施方式
所述风电法兰用钢的成分按重量百分比为: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,其余为Fe及不可避免的杂质进行控制。
本发明采用连铸的方法生产风电法兰用钢,其生产工艺为:把钢水浇在结晶器上进行连铸,中包过热度15±5℃,拉速:0.475m/min,比水量:0.80L/kg,电搅:900A、5Hz、30s-3-30s,连铸浇钢要求全程保护浇铸,大包开浇后1min内套上保护管;浇钢过程中控制塞棒吹氩量,铸坯下线后要求堆冷≥48h。
其整体的工艺流程为:优质铁水、KR铁水预处理、120吨顶底复吹转炉、吹氩处理、LF炉精炼、VD真空脱气处理、连铸、堆冷、检验、入库。
KR铁水预处理工艺:到站铁水必须扒前渣与扒后渣,保证液面渣层厚度≤20mm,铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%,保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃;
复吹转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.005%、P≤0.080%,铁水温度≥1270℃,铁水装入量误差按±1t来控制,废钢严格采用优质边角料,过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制,造渣碱度R按2.8-3.2控制,出钢目标P≤0.012%、C≥0.05%、S≤0.012%,出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石;出钢前用挡渣塞挡前渣出钢,出钢结束前必须采用挡渣锥挡渣,保证渣层厚度≤30mm,转炉出钢过程中要求全程吹氩;
吹氩处理工艺:氩站一次性加入铝线,在Ar站要求强吹Ar 3min,流量300-500NL/min,钢液面裸眼直径控制在400~600mm,离Ar站温度不得低于1570℃;
LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩,吹氩强度根据不同环节需要进行调节;加入精炼渣料,碱度按4.0-6.0控制,精炼脱氧剂以电石、铝线、铝粒、硅铁粉为主,加入量根据钢水中氧含量及渣白情况适量加入;加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热,加热时间按两次控制,一加热10-12min、二加热8-10min,二加热过程中要求根据造渣情况,补加脱氧剂,并要求粘渣次数大于6次;离站前加入硅钙线,加硅钙线前必须关闭氩气,上钢温度1610±10℃;
VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下,保压时间必须≥18min,破真空后软吹3-5min或不吹,钢水不得裸露;正常在线包抽真空时间:(抽真空前钢水温度-目标离站温度)/1.7min;覆盖剂,保证铺满钢液面,加覆盖剂前必须关闭氩气,上钢温度1560±5℃;
连铸工艺:浇钢前保证铸机设备状况良好,中包过热度15±5℃,拉速:0.475m/min,比水量:0.80L/kg,电搅:900A、5Hz、30s-3-30s,连铸浇钢要求全程保护浇铸,大包开浇后1min内必须套保护管,中包浇注过程中必须保证钢液面不见红;浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量,保证结晶器液面波动轻微。铸坯下线后要求堆冷≥48h。
生产连铸坯所需主要成分按重量百分比为: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、0≤0.002、As+Cu+Cu≤0.1,其余为Fe及不可避免的杂质;实施时,可按技术要求选择。
对按照本发明工艺要求所生产的连铸坯锻件锻造后,按照TS0148做冲击检验和DIN EN 10228-3做无损探伤检测、JB4730-2005做表面磁粉探伤检验。检验结果见表1、表2。
试验结果表明,此发明工艺生产的连铸坯锻造后的风电法兰,具有高强度、高韧性,且锻件各部位性能均符合JB/T5000.8-1998《重型机械通用技术条件-锻件》,可完全代替模铸锭。
本发明工艺克服了传统的使用模铸锭锻造风电法兰生产周期长、成本高的缺点,可以生产性能稳定的风电法兰,弥补了用模铸锭锻造风电法兰成材率较低的不足。此发明工艺成分要求不高、工艺操作简单,生产流程短、能耗低,便于在大生产中推广,可广泛应用于风电法兰的锻造。
表1冲击试验结果:
注:冲击功及冲击韧性是平均值。
表2无损探伤检验结果:
Claims (3)
1、一种风电法兰用钢,其特征在于所述风电法兰用钢的成分按重量百分比为: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,其余为Fe及不可避免的杂质。
2、一种制造如权利要求1所述风电法兰用钢的生产工艺,其特征在于把钢水浇在结晶器上进行连铸,中包过热度15±5℃,拉速:0.475m/min,比水量:0.80L/kg,电搅:900A、5Hz、30s-3-30s,连铸浇钢要求全程保护浇铸,大包开浇后1min内套上保护管;浇钢过程中控制塞棒吹氩量,铸坯下线后要求堆冷≥48h。
3、根据权利要求2所述风电法兰用钢的生产工艺,其特征在于所述的连铸坯厚度≥300mm。
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