CN109338219A

CN109338219A - 一种风电法兰用特厚钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN109338219A
Application number: CN201811313161.0A
Authority: CN
Inventors: 李文斌; 金耀辉; 李广龙; 陈华; 杨军; 赵坦; 王刚; 刘祥; 刘明
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2019-02-15
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: CN109338219B

Abstract

本发明公开一种屈服强度900MPa级不锈钢板，C:0.10％～0.20％，Si:0.35％～0.55％，Mn:0.65％～0.95％，P:≤0.020％，S:≤0.020％，Cr:15.0％～17.0％，Ni:0.8％～1.5％，Mo:1.0％～1.5％，N:0.010％～0.015％，Als:0.015％～0.035％，余量为Fe及不可避免杂质。

Description

一种风电法兰用特厚钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于金属材料制备领域，特别涉及到一种风电法兰用特厚钢板及其生产方法。

背景技术

随着风电技术的日趋成熟，依靠风力发电来增加能源供应的方式越来越受到世界各国家的青睐。申请号：CN201710936745.2，公开了一种风电用特厚钢板及其生产方法，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10～0.18％、Si：0.20～0.50％、Mn：0.90～1.65％、P≤0.020％、S≤0.010％、Ni：0～0.25％、Cr：0.02～0.15％、Mo：0.02～0.30％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述钢板生产方法包括冶炼、电渣重熔、加热、轧制、退火和热处理工序。本发明采用电渣重熔处理，经过合理的控制轧制和热处理工艺，实现生产200-440mm大厚度钢板的良好综合性能，同时又降低了生产成本，且规格范围广，满足了不断扩大的市场需求。但其含有0.02～0.30％Ni，并采用电渣重熔的工艺生产，必然导致生产周期长，生产成本高。

申请号CN201611057154.X，公开了一种海上风电管桩用特厚EH36钢，化学成分按质量百分比计为C：0.15～0.18％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.40～1.60％，P≤0.0070％，S≤0.0030％，Nb：0.050～0.070％，V：0.015～0.030％，Ti：0.008～0.020％，Al：0.030～0.050％，Ni：0.15～0.40％，Cr：0.10～0.20％余量为Fe。生产工艺流程：转炉—LF精炼—RH真空脱气—Ca处理—连铸—脱氢—轧制—空气冷却—高温热矫直—正火。获得了单重大、高强度、高冲击韧性、厚度公差小、平直度良好的表面无缺陷的海上风电管桩用90～120mm的EH36钢板，能满足-40℃夏比冲击功≥120J。但该发明对厚度120mm以上和-50℃低温要求的高性能钢板未有解决方案。

申请号CN201110285075.5，公开了一种高性能特厚钢板的制造方法，所述钢板按照质量百分比成分如下：C为0.14％、Si为0.31％、Mn为1.45％、P为0.02％、S为0.003％、Nb+V+Ti为0.020％，余量为Fe，步骤如下：(1)控制含碳当量冶炼；(2)采用Nb、V、Ti微合金化，钢包炉精炼后进行真空处理；(3)采用动态轻压下技术直弧型连铸机浇注板坯；(4)控制钢坯内部夹杂物；(5)加热；在轧机上进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制工艺采用奥氏体再结晶轧制工艺，第二阶段轧制工艺采用奥氏体未再结晶区轧制工艺；(6)加速冷却。生产厚度规格90～100mm高性能特厚钢板的屈服强度≥380MPa，抗拉强度≥520MPa，延伸率≥20％，-20℃冲击功≥150J。该发明对厚度100mm以上和-20℃以下低温要求的高性能钢板未有解决方案。

由以上现有技术可知，目前可用于风电的特厚板存在如下不足：产品厚度规格较小，适用范围窄；产品不适应-50℃超低温韧性使用要求；生产工艺复杂，生产效率低。

发明内容

针对目前现有技术的缺陷，本发明的目的在于基于上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种生产厚度200-350mm、-50℃低温性能冲击的风电法兰用特厚钢板及其生产方法。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种风电法兰用特厚钢板，其特征在于：化学成分按重量百分含量，C0.12～0.16％、Si0.10～0.35％、Mn1.2～1.4％、P≤0.020％，S≤0.005％，Als0.015～0.040％，RE0.02％～0.04％，其余为Fe以及不可避免的杂质，钢板厚度200-350mm。

本发明选择以上合金元素种类及其含量是因为：

碳：在特厚板钢的化学成分设计中，碳对钢的强度、韧性、焊接性能、冶炼成本影响很大。为了使钢板具有良好的焊接性能、较好的低温冲击韧性，必须降低钢中的含碳量，使其控制在中下限。因为碳是较强的固溶强化元素，能显著提高钢板强度，但碳含量过高，不利于焊接和渗碳体等第二相难控制，会使韧性、塑性和钢板焊接性能明显恶化，本发明的碳含量定为0.12～0.16％。

锰：锰是提高强度和韧性的有效元素，它是弱碳化物形成元素，它在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响，还可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢板强度和韧性有益。同时还能固溶强化铁素体和增加钢的淬透性。一般用低碳高锰类型的钢作为焊接结构钢时，锰/碳比值越大(达2.5以上)，钢的低温韧性就越好。锰含量过高时，则钢硬化而延展性变坏，本发明的锰含量定为1.2～1.4％。

硅：硅起到脱氧剂的作用，同时有固溶强化作用，还可以极大的延缓碳化物的形成，滞后渗碳体的长大，增加了奥氏体稳定性。但是硅含量高，钢种易出现夹杂物，钢材易生锈，热轧生产中铁锈容易被轧入钢板表层，同时硅都显示出对多线程焊接时局部脆性区域有危害性，本发明的硅含量定为0.10-0.35％。

磷：磷是钢中的有害元素，虽然它是固溶强化效果最好的元素之一，但是磷偏析晶界，恶化韧性，含量直接影响到钢板的塑性和韧性。磷对钢是非常有害的元素。应尽量减少其含量，应该尽量控制其含量到最低。

硫：硫是钢中的有害元素。硫化锰、氧化物夹杂或碳化物等第二相颗粒的存在都会降低钢的塑性和强韧性，降低钢的延伸率。硫化锰有一定塑性，随轧制方向拉长延伸，加大了钢的各向异性，这对钢的横向性能非常不利。硫形成的硫化铁使钢在热轧和焊接中产生热脆裂纹，含硫较高时，抗硫化氢腐蚀能力大为下降，尽量控制其含量最低。

铝：铝是脱氧元素，可作为氮化铝形成元素，有效地细化晶粒，其含量不足0.01％时，效果较小；超过0.07％时，脱氧作用达到饱和；再高则对母材及焊接热影响区韧性有害。所以，在特厚板中将铝含量限定在0.015％～0.04％的范围内。

稀土：加入钢中有多种有利作用，如稀土与0、S有很强的亲和力，脱氧能力比A1、Mg、Ti强，与Ca相近，能有效地提高钢材洁净度；稀土加入钢中生成球状稀土硫化物或硫氧化物，取代长条形硫化锰夹杂。改变夹杂物的性质、形态和分布。从而起到夹杂物变质的作用，进而提高钢的韧塑性，尤其是横向冲击韧性及低温韧性，本发明稀土含量限定在0.02％～0.04％范围内。

以上是添加各种元素的含量范围以及作用，本发明以填加微量稀土生产高性能特厚钢板为基本特征，提供一种200-350mm厚度、-50℃低温冲击功大于等于120J的法兰用特厚钢板及其生产方法，其所用的生产工艺特征如下：

生产工艺流程：钢水冶炼—炉外精炼—钢坯浇铸—加热—锻造—堆垛缓冷—热处理—探伤—取样检验—检查—入库。

冶炼工艺特征：钢水经冶炼后送到LF炉进行精炼处理、VD脱气，降低有害气体O、H、N等以及S的有害作用，LF炉添加铝粒1-2.5公斤/吨，VD真空度40-70Pa，保持15-40分钟，浇铸温度1560-1580℃，在浇筑过程中喂稀土丝，增加外来形核源，使铸坯内部柱状晶区减小，中心等轴晶区扩大，提高了铸坯的凝固组织质量。

锻造工艺特征：加热温度控制在1220～1250℃以保证细小的奥氏体晶粒，起到轧后细化晶粒的作用。锻造时优先在钢坯长度方向进行，锻压率不小于30％，然后再钢坯的宽度方向进行锻压，压下率不小于25％，最后在钢坯的厚度方向进行锻压，压下率不小于50％，得到200-350mm厚度的特厚钢板，再进行碾环制造法兰。

热处理工艺特征：锻后钢板进行正火处理，加热温度为880-920℃，保温时间为1.5-2.0min/mm。

按上述方案生产的法兰用特厚钢板具有以下有益效果：1、能生产厚度200～350mm的法兰用特厚钢板，一级探伤合格；2、具有良好的低温性能，－50℃冲击功AKv≥50J。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

本发明的化学成分及生产工艺，其熔炼成分如表1,本发明的实际工艺参数如表2,本发明的实物性能检验结果如表3。

表1熔炼成分，Wt％

编号	C	Si	Mn	P	S	ALs	RE
								1#	0.12	0.10	1.40	0.01	0.0032	0.04	0.02
2#	0.13	0.22	1.20	0.01	0.002	0.03	0.03
								3#	0.15	0.20	1.34	0.011	0.0021	0.035	0.04
4#	0.16	0.35	1.20	0.01	0.0015	0.015	0.02

表2本发明实际工艺参数

表3本发明实物检验结果

Claims

1.一种风电法兰用特厚钢板，其特征在于：化学成分按重量百分含量为C0.12～0.16％、Si0.10～0.35％、Mn1.2～1.4％、P≤0.020％，S≤0.005％，Als0.015～0.040％，RE0.02％～0.04％，其余为Fe以及不可避免的杂质，钢板厚度200-350mm。

2.一种根据权利要求1所述的风电法兰用特厚钢板的生产方法，包括钢水冶炼、炉外精炼、钢坯浇铸、锻造和热处理，其特征在于：

所述炉外精炼：钢水经冶炼后送到LF炉进行精炼处理、VD脱气，LF炉添加铝粒1-2.5公斤/吨，VD真空度40-70Pa，保持15-40分钟，浇铸温度1560-1580℃，在浇铸过程中喂稀土丝；

所述的锻造：加热温度控制在1220～1250℃，锻造时在钢坯长度方向进行，锻压率不小于30％，然后再钢坯的宽度方向进行锻压，压下率不小于25％，最后在钢坯的厚度方向进行锻压，压下率不小于50％，得到200-350mm厚度的特厚钢板；

所述的热处理：锻后钢板进行正火处理，加热温度为880-920℃，保温时间为1.5-2.0min/mm。