CN102433495A

CN102433495A - 一种稀土处理的耐蚀风电用钢板

Info

Publication number: CN102433495A
Application number: CN2011104162213A
Authority: CN
Inventors: 袁晓鸣; 杨雄; 张秀飞; 史文义; 刘莉; 王荣; 苏丽丽; 张�杰
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd; Inner Mongolia Baotou Steel Union Co Ltd
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本发明涉及一种稀土处理的耐蚀风电用钢板，其特征是：所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.05～0.09％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.20～1.60％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Nb：0.01～0.03％、RE：0.01～0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质；按所述的的化学成分冶炼，并浇铸成钢锭，将钢锭制造成所述钢板。其优点是：通过合理的化学成分设计，并经过稀土处理后得到了一种屈服强度大于345MPa，具有良好塑性、低温冲击韧性和耐腐蚀性能的风电用钢板。

Description

一种稀土处理的耐蚀风电用钢板

技术领域

本发明属于低合金高强度钢领域，特别涉及一种稀土处理的耐蚀风电用钢板。

背景技术

随着国家能源战略政策的调整，风力发电作为清洁和可再生能源越来越受到国家的重视，风力发电设备制造业亦蒸蒸日上，蓬勃发展，风电钢板用量呈现不断增加的趋势，强度级别提高也很快，与此同时，复杂的使用工况环境不仅要求钢板具有高强高韧性能，还要求钢板具有良好的耐腐蚀性能和其它特殊性能。

目前国内公开的同级别钢板制造方法如下：

中国专利CN101824525A公开了“一种热轧钢板生产方法”，该热轧钢板化学成分重量百分比为C：0.10～0.22％，Si：≤0.35％，Mn：0.60％～0.80％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，余量为Fe和不可避免杂质元素组成。用常规连铸方法将其浇铸成200mm厚的连铸板坯，加热至1150℃～1200℃进行粗轧，粗轧后中间板坯厚度在30mm～36mm，采用无芯移送热卷箱卷取，终轧温度范围为830℃～870℃，精轧后以40～50℃/s的冷速冷却到650～700℃，然后以10～20℃/s的冷速通过层流冷却到540～580℃的温度范围内卷取。采用本方法生产的Q345低合金高强度热轧钢板具有成本低、力学性能稳定、强韧性匹配良好等特点。

中国专利CN102151696A公开了“一种Q345钢板的控温轧制方法”将Q345钢板坯在推钢式加热炉中于预热段、加热段、均热段后出炉，并除去氧化皮；在1000～1050℃进行第一阶段轧制，总变形量为50～60％，然后空冷或水冷待温；待降至900～950℃时进行第二阶段轧制，总变形量为20～40％，终轧温度为800～850℃，然后快速水冷或空冷。本发明通过采用第一、第二阶段的控制轧制，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制相结合：在较高温度下对奥氏体再结晶区内进行大的加工变形量，通过奥氏体晶粒的形变、再结晶的反复进行使得奥氏体再结晶晶粒细化；待温之后的轧制，是在未再结晶区内进行充分的变形，保证奥氏体在再结晶区的总变形量的前提下，能实现单道次较大变形的轧制。

上述公开专利均获得了力学性能稳定、强韧性匹配良好的Q345钢板，不足之处是均未涉及钢的耐腐蚀性能。

发明内容

基于上述不足，本发明的目的是提供一种屈服强度大于345MPa，具有良好塑性、低温冲击韧性和耐腐蚀性能的稀土处理的耐蚀风电用钢板。本发明的突出优势在于通过加入稀土改变夹杂物形态，并使其交流阻抗的极化电阻增大，极化曲线的腐蚀电位正移，降低了腐蚀电流密度，抵制了均匀腐蚀，显著改善钢的耐蚀性，提高钢板的抗HIC和SSC性能。

本发明的技术方案：

本发明的化学成分按重量百分比为C：0.05～0.09％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.20～1.60％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Nb：0.01～0.03％、RE(Ce)：0.01～0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。

按所述的的化学成分冶炼，并浇铸成钢锭，将钢锭制造成所述钢板。

本发明选择的主要合金元素及其含量在本发明钢中的作用：

碳(C)：碳对钢的强度、低温冲击韧性、焊接性能产生显著影响。碳含量过低会使NbC生成量降低，影响控轧效果，也会增大冶炼控制难度，碳含量过高，又会使钢冷却过程中贝氏体的生产量减少，因此，本发明设定的最佳碳含量为0.05～0.09％。

硅(Si)：本发明中硅含量控制在0.25～0.50％，硅主要以固溶强化形式提高钢的强度，超过0.5％时，会造成钢的韧性下降。

锰(Mn)：本发明中锰含量控制在1.20～1.60％，锰的成本低廉，并且锰能促使贝氏体的转变，其固溶强化作用会使钢的抗拉强度大幅度上升，因此本发明中把锰作为主要合金元素。

磷和硫(P、S)：由于钢中的P、S含量必须控制在较低的范围，只有冶炼纯净钢，才能保证本发明钢的性能。本发明钢P含量控制在0.020％以下，S含量控制在0.010％以下。

铌(Nb)：Nb在钢中可形成细小的碳化物和氮化物，抑制奥氏体晶粒的长大，在轧制过程中可提高再结晶温度，抑制奥氏体的再结晶，保持形变效果以细化铁素体晶粒。Nb在铁素体中沉淀析出，提高钢的强度以及在焊接过程中阻止热影响区晶粒的粗化等，但塑性和韧性有所下降。大量研究结果表明，Nb、V、Ti在钢中是通过晶粒细化影响强度和塑性，Nb的作用最为显著。本发明钢Nb含量控制在0.01～0.03％。

稀土(RE)：稀土铈(Ce)的加入，使钢的内锈层致密，而且与基体的结合力变强，不易脱离，可以阻止大气中O₂和H₂O的扩散，从而降低了腐蚀速度。在Mn-Nb系低合金高强度钢中加入稀土可以显著改善钢的冷弯性能、冲击性能、低温冲击韧性和耐磨性，大大改善了钢的加工性能并提高其使用寿命。本发明钢稀土(Ce)的加入量控制在0.01～0.03％。

本发明的制造方法、主要工艺参数及原理分析如下：

1、加热和轧制：

加热温度1180～1220℃，保温时间为120～180分。采用两阶段控制轧制工艺，在奥氏体再结晶区轧制时，开轧温度1160～1200℃，至少有1～2道次压下率控制在20～40％，在奥氏体未再结晶区轧制时，开轧温度910～940℃，至少有2道次压下率大于15％，累积压下率大于60％，目的是为了保证其在未再结晶区有足够的变形量，在变形的奥氏体内有更高密度的位错累计，为铁素体相变提供更有利的形核条件。较大的变形也有利于Nb的碳氮化合物的析出，由于变形诱导析出的作用，较大的道次变形率将有利于析出物的形成并且使其更加细小和弥散，同时，细小和弥散的析出物及其钉扎作用为铁素体提供高密度的形核地点并且阻止其长大和粗化，这对于钢的强度与韧性都起到有利的作用。将终轧温度控制在未再结晶区的低温段，即终轧温度为860～890℃。

2、冷却

轧制结束后，钢板进入加速冷却装置，终冷温度600～650℃，出水后冷床空冷。由于钢板在轧制过程中积累了密度很高的位错和极高的应变能，高密度的位错将与Nb的析出物Nb(CN)粒子相互作用，在轧制完成至加速冷却的空冷(驰豫)过程中，这种相互作用促使在奥氏体晶粒内部形成大量细小的多边形位错胞结构，Nb原子在位错墙上的偏聚以及大量微细Nb(CN)在位错胞壁上的析出，稳定了这种具有一定取向差的多边形胞状结构，最终得到晶粒细小且均匀的铁素体+珠光体组织。

本发明的有益效果为：

通过合理的化学成分设计，并经过稀土处理后，采取上述工艺可以得到一种屈服强度大于345MPa，具有良好塑性、低温冲击韧性和耐腐蚀性能的风电用钢板。

附图说明

图1为本发明实施例4钢板的金相组织图。

具体实施方式

以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例1

按表1所示的化学成分冶炼，并浇铸成钢锭，将钢锭加热至1220℃，保温150分钟，在实验轧机上进行第一阶段轧制，开轧温度为1170℃，至少有1～2道次压下率控制在20～40％，当中间坯厚度为36mm时，在辊道上待温至940℃，随后进行第二阶段轧制，终轧温度为880℃，成品钢板厚度为12mm。轧制结束后，钢板进入加速冷却(ACC)装置，终冷温度650℃，出水后冷床冷却。

实施例2

实施方式同实施例1，其中加热温度为1200℃，保温150分钟，第一阶段轧制的开轧温度为1160℃，中间坯待温厚度为54mm，第二阶段轧制的开轧温度为925℃，终轧温度为883℃，成品钢板厚度为18mm，轧制结束后，钢板进入加速冷却(ACC)装置，终冷温度645℃，出水后冷床冷却。

实施例3

实施方式同实施例1，其中加热温度为1200℃，保温150分钟；第一阶段轧制的开轧温度为1180℃，中间坯待温厚度为72mm；第二阶段轧制的开轧温度为920℃，终轧温度为870℃，成品钢板厚度为24mm；终冷温度为635℃。

实施例4

实施方式同实施例1，其中加热温度为1200℃，保温150分钟；第一阶段轧制的开轧温度为1180℃，中间坯待温厚度为78.4mm；第二阶段轧制的开轧温度为920℃，终轧温度为890℃，成品钢板厚度为28mm；终冷温度为625℃。

表1本发明实施例1～4的化学成分(wt％)

实施	C	Si	Mn	P	S	Nb	RE(Ce)
								1	0.05	0.40	1.42	0.014	0.002	0.026	0.015
2	0.06	0.32	1.40	0.012	0.005	0.021	0.018
								3	0.07	0.49	1.28	0.008	0.002	0.027	0.021
4	0.07	0.48	1.26	0.015	0.003	0.027	0.025

对本发明实施例1～4的钢板试样进行力学性能检验，检验结果见表2，HIC和SSC检验结果见表3。

表2本发明实施例1～4的钢板的力学性能

实施例	厚度(mm)	R_el(MPa)	Rm(MPa)	A(％)	-40℃纵向Akv(J)
						1	12	460	525	28.0	246、251、267
2	18	430	505	32.0	261、250、218
						3	24	450	525	28.5	179、182、188
4	28	435	515	25.5	256、230、248

表3HIC和SSC检验结果

Claims

1.一种稀土处理的耐蚀风电用钢板，其特征是：所述钢板的化学成分按重量百分比为C：0.05～0.09％、Si：0.25～0.50％、Mn：1.20～1.60％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Nb：0.01～0.03％、RE：0.01～0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质；按所述的的化学成分冶炼，并浇铸成钢锭，将钢锭制造成所述钢板；其制造方法如下：

1)、加热和轧制：

(a)、在加热过程中，加热温度为1180～1220℃，保温时间为120～180分；

(b)、轧制：轧制分为第一阶段和第二阶段轧制：

第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，轧制过程中，开轧温度为1160～1200℃，至少有1～2道次压下率控制在20～40％；

第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度910～940℃，至少有2道次压下率大于15％，累积压下率大于60％，终轧温度为860～890℃；

2)、冷却：

在冷却过程中，钢板进入加速冷却装置，终冷温度600～650℃，出水后冷床空冷。

2.根据权利要求1所述的稀土处理的耐蚀风电用钢板，其特征是：所述稀土元素为稀土铈(Ce)。