CN107282905A - 一种用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法 - Google Patents

一种用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，在连铸过程中，结晶器电磁搅拌的电流控制在200A～300A、频率控制在3.0Hz～4.0Hz，二冷水电磁搅拌的电流控制在300A～400A、频率控制在5.0Hz～7.0Hz，凝固末端电磁搅拌的电流控制在400A～500A、频率控制在2Hz～4Hz。通过此种工艺极大的提高了大规格风电法兰用连铸圆坯的内部质量和表面质量。根据本发明的方法控制得到的圆坯加工成风电法兰成品，经超声波探伤后，完全能够满足风电法兰用钢的质量要求。

Description

一种用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法。
背景技术
随着国际能源危机的加剧，风力发电随之迅猛增长，市场对风电塔筒的需求量也愈来愈大，而风电塔筒的关键部件—塔筒法兰的重要性也越来越得到重视。
风电塔筒法兰用钢是风电塔筒的关键连接件、支撑件和受力件，是风力发电设备的重要部件，对加工成的产品要求超声波无损探伤合格率要求极高，这也就是说，要求原材料具有非常高的表面质量和内部质量。
目前，虽然有很多关于生产风电法兰用连铸圆坯的专利文献和专业文献，但是，风电法兰用大断面圆坯仍普遍存在中间裂纹、中心裂纹、中心缩孔、中心偏析等内部质量缺陷，而且随着该钢种的连铸圆坯断面的不断增大，生产过程及质量控制难度也随之加大，最终导致经加工完成后的产品探伤合格率严重偏低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，目的是进一步提高风电法兰用连铸圆坯的内部质量和表面质量。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，在连铸过程中，结晶器电磁搅拌的电流控制在200A～300A、频率控制在3.0Hz～4.0Hz，冷水段电磁搅拌的电流控制在300A～400A、频率控制在5.0Hz～7.0Hz，凝固末端电磁搅拌的电流控制在400A～500A、频率控制在2Hz～4Hz。
在所述连铸过程中，连铸钢丝的过热度控制在15℃～40℃。目的是减轻中心偏析，提高铸坯质量。
在所述连铸过程中，二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却，比水量控制在0.18L/kg钢～0.22L/kg钢，控制拉坯速度为0.24m/min～0.30m/min。采用气水雾化冷却，冷却效率高，冷却均匀，通过控制比水量，可以防止铸坯表面裂纹、中间裂纹以及偏析等缺陷的产生。拉坯速度是连铸工艺的重要参数，拉速过高会造成结晶器出口处坯壳厚度不足，从而不足以承受拉坯力和钢水静压力，以致坯壳被拉裂而产生漏钢问题。
在所述连铸过程中，采用浸入式水口和向结晶器内加入保护渣的方式对钢水进行保护，并且控制保护渣的碱度为0.70～0.80，熔化温度为1180℃～1195℃，粘度为1.75Pa·S～1.95Pa·S。目的是防止钢丝氧化，减少钢液的热损失以及净化钢液。
所述方法还包括采用连续矫直的方式对连铸得到的圆坯进行矫直的步骤，矫直应变率控制在0.20％以下。
在所述连铸过程中，向中间包中加入覆盖剂，覆盖剂为碱性覆盖剂(CaO大约为40-60％，SiO2为35-55％，Al2O3≤20％)。以减少钢水的热损失和防止钢水吸入空气。加入覆盖剂可以控制钢液温度波动幅度，以消除或降低钢液温度波动的影响。
在大包长水口与大包滑动水口的连接处设置岩棉垫，且通入氩气。以防止钢水的吸入空气氧化。
根据本发明用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，可有效地控制和提高风电法兰用钢的直径为600mm、700mm的连铸圆坯的诸如表面裂纹、皮下夹杂、中间裂纹、中心裂纹、中心缩孔、中心偏析等的表面质量和内部质量。另外，根据本发明的方法控制得到的圆坯加工成风电塔筒法兰成品，经超声波探伤后，完全能够满足风电塔筒法兰用钢的质量要求，例如，将根据本发明的方法控制得到的圆坯加工成风电塔筒法兰盘，经超声波探伤后，其超声波无损探伤合格率在99.6％以上。
本发明的有益效果：本发明采用三段电磁搅拌的先进工艺，合理优化设计电磁搅拌参数，第一段结晶器电磁搅拌能够均匀钢水温度，减少钢水过热，促进气体和夹杂物的上浮，增加等轴晶晶核，第二段二冷水电磁搅拌可进一步促使夹杂物的上浮，第三段凝固末端电磁搅拌可使铸坯获得中心宽大的等轴晶带，消除或减少中心疏松和中心偏析，通过此种工艺极大的提高了大规格风电法兰用连铸圆坯的内部质量和表面质量。根据本发明的方法控制得到的圆坯加工成风电法兰成品，经超声波探伤后，完全能够满足风电法兰用钢的质量要求，例如，将根据本发明的方法控制得到的圆坯加工成风电法兰盘，经超声波探伤后，其超声波无损探伤合格率在99.6％以上。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
本发明风电法兰用大规格连铸圆坯生产工艺流程为：电弧炉冶炼→LF炉精炼→RH真空脱气→连铸。
本发明风电法兰用大规格连铸圆坯的熔炼化学成分、主要生产工艺控制参数与性能的实施例如下：
(1)连铸钢水过热度：在连铸过程中，将连铸钢水的过热度控制在15℃～40℃。
(2)冷却方式：二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却，比水量控制在0.18L/kg钢～0.22L/kg钢。
(3)拉速：控制拉坯速度为0.24m/min～0.30m/min。
(4)电磁搅拌参数：结晶器电磁搅拌的电流控制在200A～300A、频率控制在3.0Hz～4.0Hz；二冷水电磁搅拌的电流控制在300A～400A、频率控制在5.0Hz～7.0Hz；凝固末端电磁搅拌的电流控制在400A～500A、频率控制在2Hz～4Hz。
下面通过优选的实施例进行详细说明：
实施例1
生产规格Φ600mm的风电法兰用连铸圆坯的连铸过程中，将连铸钢水过热度控制在25℃，连铸坯二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却，比水量控制在0.20L/kg钢，控制拉坯速度为0.26m/min，结晶器电磁搅拌的电流控制在200A、频率控制在3.5Hz；二冷水电磁搅拌的电流控制在350A、频率控制在5.5Hz；凝固末端电磁搅拌的电流控制在450A、频率控制在3.0Hz。向结晶器内加入保护渣，保护渣的碱度为0.75，熔化温度为1192℃，粘度为1.88Pa·S。采用连续矫直的方式对连铸得到的圆坯进行矫直，得到直径为Φ600mm的风电法兰用连铸圆坯。
直径为Φ600mm的Q345E风电法兰用连铸圆坯熔炼化学成分质量百分比(wt％)见表1，其低倍组织性能指标见表2。
表1 Q345E风电法兰用钢的熔炼化学成分质量百分比(wt％)
表2 Q345E风电法兰用钢低倍组织性能
序号 中心疏松 缩孔 中心裂纹 中间裂纹 皮下裂纹 皮下气泡
1 1.0 0.5 0.5 0 0 0
2 1.5 0 0.5 0 0 0
实施例2
生产规格Φ700mm的风电法兰用连铸圆坯的连铸过程中，将连铸钢水过热度控制在28℃，连铸坯二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却，比水量控制在0.2.1L/kg钢，控制拉坯速度为0.27m/min，结晶器电磁搅拌的电流控制在300A、频率控制在4.0Hz；二冷水电磁搅拌的电流控制在350A、频率控制在6.0Hz；凝固末端电磁搅拌的电流控制在450A、频率控制在4.0Hz。向结晶器内加入保护渣，保护渣的碱度为0.79，熔化温度为1197℃，粘度为1.92Pa·S。采用连续矫直的方式对连铸得到的圆坯进行矫直，得到直径为Φ700mm的风电法兰用连铸圆坯。
直径为Φ700mm的Q345E风电法兰用连铸圆坯熔炼化学成分质量百分比(wt％)见表3，其低倍组织性能指标见表4。
表3 Q345E风电法兰用钢的熔炼化学成分质量百分比(wt％)
表4 Q345E风电法兰用钢低倍组织性能
序号 中心疏松 缩孔 中心裂纹 中间裂纹 皮下裂纹 皮下气泡
1 1.0 0.5 0.5 0 0 0
2 0.5 0.5 0.5 0 0 0
根据本发明用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，可有效地控制和提高风电法兰用钢的直径为600mm、700mm的连铸圆坯的诸如表面裂纹、皮下夹杂、中间裂纹、中心裂纹、中心缩孔、中心偏析等的表面质量和内部质量。另外，根据本发明的方法控制得到的圆坯加工成风电塔筒法兰成品，经超声波探伤后，完全能够满足风电塔筒法兰用钢的质量要求，将根据本发明的方法控制得到的圆坯加工成风电塔筒法兰盘，经超声波探伤后，其超声波无损探伤合格率在99.6％以上。
以上对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，其特征在于，在连铸过程中，结晶器电磁搅拌的电流控制在200A～300A、频率控制在3.0Hz～4.0Hz，二冷水电磁搅拌的电流控制在300A～400A、频率控制在5.0Hz～7.0Hz，凝固末端电磁搅拌的电流控制在400A～500A、频率控制在2Hz～4Hz。
2.根据权利要求1所述用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，其特征在于，在所述连铸过程中，连铸钢丝的过热度控制在15℃～40℃。
3.根据权利要求1所述用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，其特征在于，在所述连铸过程中，二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却，比水量控制在0.18L/kg钢～0.22L/kg钢，控制拉坯速度为0.24m/min～0.30m/min。
4.根据权利要求1所述用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，其特征在于，在所述连铸过程中，采用浸入式水口和向结晶器内加入保护渣的方式对钢水进行保护，并且控制保护渣的碱度为0.70～0.80，熔化温度为1190℃～1200℃，粘度为1.75Pa·S～1.95Pa·S。
5.根据权利要求1所述用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，其特征在于，所述方法还包括采用连续矫直的方式对连铸得到的圆坯进行矫直的步骤，矫直应变率控制在0.20％以下。
6.根据权利要求1所述用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，其特征在于，在所述连铸过程中，向中间包中加入覆盖剂，覆盖剂为碱性覆盖剂。
7.根据权利要求1所述用于生产风电法兰用连铸圆坯的方法，其特征在于，在大包长水口与大包滑动水口的连接处设置岩棉垫，且通入氩气。
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