CN111809117B - 一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢,属于钢铁材料技术领域,所述海上风电用钢的化学成分以质量分数计为:C:0.040~0.070%、Si:0.20~0.30%、Mn:1.30~1.60%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni:0.10~0.20%、Nb:0.015~0.025%、Ti:0.01~0.02%,Mo:0.05~0.15%,N≤0.005%,其余为Fe和不可避免杂质。所述海上风电用钢断裂韧性高,时效敏感性低,有利于提升海上风电用钢的安全性。本发明还提供了一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法。
Description
技术领域
本发明属于钢铁材料技术领域,涉及一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢及其生产方法。
背景技术
随着世界风力发电技术的快速发展,风电机组朝着大型化、高效率的方向发展。风电机组单机容量持续增大的趋势带来了风电塔架的持续增高,而风电塔架高度的增加势必带来其重量和所受风载的增大,因此对风电用钢的厚度和强度提出了更高的要求;同时,风电塔筒在制作过程中,需要进行卷曲的冷变形,钢铁材料在经受一定的冷变形后导致钢板的强度升高,塑性及韧性降低,为了保证塔筒的安全性,要求钢板具有较低的时效敏感性;此外,塔筒不仅要承受风机叶轮捕捉到风能,还要承受设备不同部位温度变化造成的热应力和设备本身的重量及风力直接作用在设备上所产生的载荷,因此对制作后塔筒的断裂韧性提出了较高的要求,如DNV RP2Z标准对钢板焊接接头的CTOD性能要求在-10℃下>0.25mm。因此,为提高海上风电运行的安全性,迫切需要开发具有较好断裂韧性和低时效敏感性的大厚度海上风电用钢。
高断裂韧性是指对脆性裂纹形成的抵抗能力或者是对已有脆性裂纹扩展的抵抗能力,其中已有脆性裂纹可以是组织缺陷中产生的疲劳裂纹生长到一定尺寸之后,当外部施加一定的盈利之后,由生长的疲劳裂纹产生脆性裂纹。而材料抵抗脆性裂纹形成和扩展的能力是使用BS 7448标准或ASTM 1209标准中规定的CTOD(裂纹尖端张开位移)试验方法来进行测试。
当前的高断裂韧性钢板的技术,如日本JFE钢铁的《多层焊接接头CTOD特性优良的厚钢板及其制造方法》,采用TMCP工艺生产的钢板进行多道次焊接,利用析出物和小的夹杂物在焊接过程中抑制粗晶区长大,从而改善了钢板焊后焊接接头的CTOD性能,钢板的屈服强度≥500MPa,且合金元素含量较高,导致成本高;宝钢在《具有优良焊接接头CTOD性能的超高强度海洋工程用钢及其制造方法》一文中,提及到一种采用调质工艺生产690MPa高断裂韧性钢板的生产方法;韩国浦项钢铁《具有优异的低温冲击韧性和CTOD特性的厚钢板及其制造方法》一文中,提及到一种采用TMCP工艺生产420MPa级高断裂韧性钢板的方法,钢板合金含量较高,且未对焊后钢板的CTOD进行研究。
钢板在实施冷变形,经过一段时间后,将发生自然时效,造成钢材的强度和屈强比提高,韧性下降,称之为应变时效。而作为风电用钢塔筒在成型过程中需要进行卷筒的冷加工过程,后在钢板的服役过程中要求钢板仍能满足强度、塑性及韧性的要求,这就要求钢板具有较低的应变时效敏感性。当材料的应变时效敏感性较高时,应变时效后钢板的强度升高,且钢板的韧脆转变温度提高,在低温服役环境下,收到撞击或者塑性变形后,极易发生裂纹起裂、扩展甚至失稳断裂,对海上风电安全性造成比较严重的威胁,由此,要求海上风电用钢具有较低的应变时效敏感性。
当前低应变时效敏感性钢板的生产技术中,《一种低应变时效敏感性焊接结构用钢及其制备工艺》中采用C-Si-Mn-Nb-V-Ti成分设计,生产的H型钢,可满足-20℃的低应变时效敏感性的要求,未明确钢板的-40℃的低温时效敏感性;《一种低应变时效敏感性焊接结构用钢及其生产方法》中采用两阶段控轧工艺生产的460MPa级低屈强比及低时效敏感性钢板,且其时效敏感性仅明确至-20℃,未进一步论述钢板的-40℃时效敏感性;《一种抗低温应变时效脆性的超高强度船板及其生产方法》中采用TMCP工艺生产的460MPa级低应变时效敏感性钢板,钢板的低温时效敏感性可满足-60℃要求,但钢板最大厚度仅为50mm,无法满足大厚度海上风电用钢的要求。
现有生产大厚度海上风电用钢技术,主要解决解决两个方面的问题:首先,受制于钢坯的压缩比,传统生产大单重、特厚钢板为模铸钢锭工艺和复合坯工艺,典型的专利如《一种大厚度、大单重低合金高强度结构钢的生产方法》、《一种离岸风电塔筒用大单重厚钢板制造工艺方法》,上述工艺采用模铸和复合坯作为坯料来增加钢板的压缩比,但与连铸坯直接生产相比,具有工序周期长,成本高的缺点;其次,现有生产技术采用正火的热处理工艺,典型专利如《一种超低温韧性优异的海上风电用宽厚钢板的制造方法》、《一种厚规格海工钢及生产方法》,但采用正火工艺生产的海上风电用钢流程较长,钢板成分采用高Ceq设计,焊接性较差。且上述工艺中未对钢板的断裂韧性及时效敏感性进行研究。
综上,为保证海上风电设备的安全,满足大厚度海上风电用钢高断裂韧性和低时效敏感性的要求,同时解决模铸及复合坯生产大单重特厚海上风电用钢成材率低和生产周期长,以及轧后正火热处理焊接性差成本高的问题,需要开发一种利用连铸+TMCP工艺生产大厚度、高断裂韧性及低时效敏感性的海上风电用钢及其方法。
发明内容
为了解决海上风电用钢的断裂韧性和时效敏感性的技术问题,本发明提供了一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢,所述海上风电用钢断裂韧性高,时效敏感性低,有利于提升海上风电用钢的安全性。
本发明还提供了一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法。
本发明通过以下技术方案实现:
一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢,所述海上风电用钢的化学成分以质量分数计为:
C:0.040~0.070%、Si:0.20~0.30%、Mn:1.30~1.60%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni:0.10~0.20%、Nb:0.015~0.025%、Ti:0.01~0.02%,Mo:0.05~0.15%,N≤0.005%,其余为Fe和不可避免杂质。
进一步的,所述海上风电用钢采用连铸工艺生产,连铸坯厚度为200~400mm,成品厚度为40~130mm。
一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,包括:
钢水连铸成连铸坯,所述钢水化学成分与所述的海上风电用钢化学成分相同;
将连铸坯进行加热、轧制、预矫直后进行轧后冷却;
对轧后冷却的钢板进行热矫直。
其中,所述连铸坯的加热温度为1170~1200℃,在炉时间180~540min。
进一步的,所述轧制工艺采用两阶段控轧工艺,包括再结晶区轧制和未再结晶区轧制。
进一步的,所述再结晶区轧制的开轧温度为1070~1150℃,累计压下率≥50%,其中单道次压下率>10%的道次数量在两道次以上,且最大单道次压下率≥16%,道次间隔在10s以上,中间坯待温厚度为1.8~3.0倍成品厚度;待温至790~840℃进行所述未再结晶区轧制,终轧温度为750~810℃,未再结晶累计压下率≥40%。
进一步的,所述预矫直工艺为:轧制所得钢板入七辊预矫直,辊缝设计为成品目标厚度减去0.5mm。
进一步的,所述轧后冷却工艺采用UFC+ACC联动冷却或ACC单独冷却,终冷温度400~550℃,冷速3~20℃/s。
进一步的,所述热矫直工艺中,辊缝与成品目标厚度一致,视板形改善状态,矫直1~3次。
进一步的,所述钢板热矫直完成后,钢板下线进行堆冷,堆冷温度≥350℃,堆冷时间>24h。
本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
1.本发明一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢,通过对钢板化学成分及制备工艺进行改进,可以保证钢板的CTOD性能最大厚度拓展至130mm,且CTOD值≥1.0mm@-10℃,经35KJ/cm的埋弧焊后,钢板的CGHAZ粗晶区CTOD值≥0.5mm@-10℃,与现有技术相比,保证钢板的低温时效性能,在7%应变时效下,250℃保温1h后,-40℃时效冲击敏感性≤20%。
2.本发明一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,采用连铸坯直接轧制生产工艺交货期缩短15天以上,且成材率在88%以上,且连铸坯最大单重32吨,钢板最大厚度130mm,本发明生产工艺还可降低合金元素的添加,降低钢板的合金成本及热处理成本,同时较低的Ceq有利于钢板焊接性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是实施例4制得的100mm海上风电用钢厚度1/4位置的金相组织。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例,具体阐述本发明,本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解,这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明,而非限制本发明。
在整个说明书中,除非另有特别说明,本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此,除非另有定义,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾,本说明书优先。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等,均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题,总体思路如下:
本发明对钢的化学成分及制备工艺进行改进,采用低碳、少量Ni元素、适量Mo元素和微合金化的成分设计,通过两阶段控轧+控冷工艺,生产的海上风电用钢具有流程短、高断裂韧性、低时效敏感性及成本低的优点,可满足国内外大型远海海上风电的建设需求。
具体的,本发明一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢,所述海上风电用钢的化学成分以质量分数计为:
C:0.040~0.070%、Si:0.20~0.30%、Mn:1.30~1.60%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni:0.10~0.20%、Nb:0.015~0.025%、Ti:0.01~0.02%,Mo:0.05~0.15%,N≤0.005%,其余为Fe和不可避免杂质。
本发明的成分设计思路如下:
(1)碳元素:为保证钢板的相变及固溶强化效果,要求钢板的碳含量下限为0.04%:同时,为避免碳元素含量过高导致的钢板中珠光体含量过高导致的低温韧性问题,以及碳元素含量过高导致钢板的时效敏感性差的问题,因此碳元素的上限为0.07%;
(2)硅元素:Si是作为脱氧元素并且是为了得到充分的母材强度而添加的成分,因此,Si的添加含量下限为0.20%,但是过高的Si元素会降低钢板的焊接性,且钢板低温韧性变差,因此Si元素含量上限设定为0.30%;
(3)锰元素:Mn是保证钢板母材及焊接接头强度的重要元素,因此Mn元素下限设定为1.30%;同时Mn元素含量过高,会导致钢板的淬透性显著升高,尤其在焊接热影响区的硬度提高,焊接接头的韧性显著降低,因此需设定Mn元素含量上限为1.60%;
(4)磷及硫元素,这两种元素作为夹杂元素,为了保证钢板母材及焊接接头的韧性,控制P≤0.010%及S≤0.003%。
(5)镍元素,Ni作为一种显著改善钢板韧性的元素,对提高钢板的母材及焊接接头的低温韧性有较好的改善效果,需要控制Ni元素含量下限为0.10%;同时Ni作为一种贵重金属元素,结合韧化效果和成本,控制Ni元素含量上限为0.20%;
(6)铌元素,Nb作为微合金化元素,在轧制过程中发挥其抑制再结晶效果,同时发挥其析出强化效果,因此控制其含量下限为0.015%;同时,Nb抑制再结晶的效果是一柄双刃剑,在大厚度钢板生产时Nb抑制再结晶的作用会导致钢板在粗轧阶段的再结晶不充分,导致原奥氏体晶粒尺寸不均匀,因此控制其元素上限为0.025%。而且Nb元素的加入,形成的Nb(C,N)化物,会固定钢板中游离的C及N元素,有利于钢板中低时效敏感性的控制。
(7)钛元素,Ti的析出物在连铸过程中析出,且固溶温度较高,在加热过程中可抑制奥氏体晶粒长大;同时Ti元素有较强的析出强化效果,因此为了保证抑制晶粒长大和析出强化效果,其下限设定为0.01%;同时,随着Ti元素含量的升高,其析出物的尺寸增大,抑制晶粒长大和析出强化效果变差,因此Ti元素上限为0.02%。而且Ti元素的加入同样有固定C及N的作用,有利于钢板的低时效敏感性的控制。
(8)钼元素,Mo元素具有较强的溶质拖曳作用,抑制奥氏体在加热过程中的晶粒长大,同时Mo有促进针状铁素体相变的作用,因此Mo元素的下限设定为005%;同时,Mo元素为贵重金属元素,结合其强化效果和合金成本考虑,设定钢板的Mo元素上限为0.1%。
(9)氮元素,一方面N元素的加入和微合金化元素形成析出,提高钢板的强度;同时为了保证钢板的低时效敏感性,因此需控制N元素的含量,结合以上,N元素含量上限为0.005%。
本发明一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,包括:
(1)钢水的冶炼及连铸,所述钢水化学成分与所述的海上风电用钢化学成分相同:
铁水和/或废钢经过初炼炉冶炼,即通过转炉吹炼或电炉冶炼成为钢水,C%控制到0.02%-0.03%,P%控制到成品目标值0.003%以下,出钢过程中加入脱氧剂和所需合金进行脱氧合金化,然后运送至LF炉进行精炼,在LF精炼过程中对除钛以外的钢水成分进行调整至目标值,保证LF出站温度不小于液相线以上40-70℃,LF结束后进行VD真空脱气,保证真空结束后钢中氢含量小于2ppm。真空结束进行软吹,软吹时间为8-15min。控制铸机辊缝精炼不大于±0.5mm,中间包钢水过热度控制在10-30℃,保持拉速稳定,结晶器液面波动不大于±3mm,连铸坯厚度200~400mm,铸坯低倍检验中心偏析结果优于C类1.0级。
(2)将连铸坯加热至1170~1200℃,在炉时间180~540min,然后采用两阶段控轧工艺进行轧制,包括再结晶区轧制和未再结晶区轧制,再结晶区轧制的开轧温度为1070~1150℃,累计压下率≥50%,其中单道次压下率>10%的累计压下率>30%,且最大单道次压下率≥16%,道次间隔在10s以上,中间坯待温厚度为1.8~3.0倍成品厚度;待温至790~840℃进行所述未再结晶区轧制,终轧温度为750~810℃,未再结晶累计压下率≥40%。
(3)轧制所得钢板入七辊预矫直,辊缝设计为成品目标厚度减去0.5mm,预矫直后进行轧后冷却,轧后冷却工艺采用UFC+ACC联动冷却或ACC单独冷却,终冷温度400~550℃,冷速3~20℃/s。
(4)对轧后冷却的钢板进行热矫直,辊缝与成品目标厚度一致,视板形改善状态,矫直1~3次,热矫直完成后,钢板快速下线至缓冷坑堆冷,堆冷温度≥350℃,堆冷时间>24h。
本发明的工艺原理如下:冶炼过程中控制N元素含量,保证既能满足析出强化效果,同时避免游离N对时效敏感性的影响;在连铸过程中采用动态轻压下和电磁搅拌技术,避免或减轻钢板心部的偏析,提高钢板心部质量;在轧制过程中,合理分配钢板的待温厚度,既保证钢板原奥氏体晶粒再结晶细化,同时具有足够的未再结晶累计压下率以提供相变驱动力;粗轧阶段采用低速大压下工艺,促进变形向钢板心部渗透,同时提高钢板再结晶的比例,以细化其原始奥氏体的晶粒尺寸;精轧阶段保证钢板在未再结晶区轧制,轧后钢板入预矫直,改善钢板头部及尾部板形;入加速冷却装置进行加速冷却,通过冷却速度及终冷温度的配合,获得理想的组织类型;为了避免厚规格钢板表面急冷部分产生过冷组织而在钢板的厚度截面方向有较大的内应力,同时促进厚规格钢板内部H的逸保证其内部质量,钢板应快速下线堆冷,且拆垛温度在150℃以内。
本工艺参数设定的原则如下:钢坯加热温度一方面保证钢板在粗轧阶段发生比较充分的再结晶,同时避免加热过程中晶粒的长大,连铸坯加热至1170~1200℃,在炉时间180~540min;粗轧阶段为了保证其再结晶晶粒细化效果,因此需要进行高温大压下轧制,其中单道次压下率>10%的道次在两道次以上,且最大单道次压下率≥16%,道次间隔在10s以上,其中间隔时间为保证钢板发生足够的静态再结晶;为了满足粗轧再结晶晶粒细化和精轧未再结晶区增加相变驱动力的兼顾,钢板的待温厚度设定为1.8~3.0倍成品厚度;为了避免混晶区轧制和两相区轧制,钢板开轧温度设定为790~840℃,终轧温度为750~810℃;为了保证钢板保证钢板具有较好的强韧性匹配和良好的断裂韧性,应控制钢板的组织类型为多相组织,具体为块状铁素体+针状铁素体,且块状铁素体含量约为5~15%因此设定钢板的开冷温度为730~800℃,终冷温度400~550℃,冷速3~20℃/s。
本发明的优点在于:1)与现有的模铸及复合板生产技术相比,采用连铸坯直接轧制生产工艺交货期缩短15天以上,且成材率在88%以上,且连铸坯最大单重32吨,钢板最大厚度130mm;2)与正火热处理的交货状态相比,采用TMCP工艺可降低合金元素的添加,降低钢板的合金成本及热处理成本,同时较低的Ceq有利于钢板焊接性能;3)与现有技术相比,保证钢板的CTOD性能最大厚度拓展至130mm,且CTOD值≥1.0mm@-10℃,经35KJ/cm的埋弧焊后,钢板的CGHAZ粗晶区CTOD值≥0.5mm@-10℃;4)与现有技术相比,保证钢板的低温时效性能,在7%应变时效下,250℃保温1h后,-40℃时效冲击敏感性≤20%。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢及其生产方法进行详细说明。
实施例
本发明一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢,所述海上风电用钢的化学成分以质量分数计为:
C:0.040~0.070%、Si:0.20~0.30%、Mn:1.30~1.60%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni:0.10~0.20%、Nb:0.015~0.025%、Ti:0.01~0.02%,Mo:0.05~0.15%,N≤0.005%,其余为Fe和不可避免杂质。
具体的,实施例1-5的钢板化学成分如表1所示:
表1实施例1~5化学成分
实施例 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Nb | Ti | Mo | N |
1 | 0.06 | 0.25 | 1.35 | 0.007 | 0.002 | 0.11 | 0.023 | 0.016 | - | 0.004 |
2 | 0.05 | 0.23 | 1.37 | 0.008 | 0.003 | 0.12 | 0.023 | 0.015 | - | 0.004 |
3 | 0.045 | 0.25 | 1.35 | 0.006 | 0.002 | 0.11 | 0.020 | 0.014 | - | 0.005 |
4 | 0.046 | 0.26 | 1.45 | 0.006 | 0.002 | 0.18 | 0.017 | 0.014 | 0.09 | 0.004 |
对比例1 | 0.06 | 0.24 | 1.40 | 0.006 | 0.002 | 1.10 | 0.030 | 0.010 | - | 0.004 |
5 | 0.044 | 0.24 | 1.45 | 0.006 | 0.002 | 0.18 | 1.018 | 1.015 | 0.11 | 0.004 |
对比例2 | 0.06 | 0.24 | 1.45 | 0.006 | 0.002 | - | 1.016 | 1.015 | - | 0.004 |
本发明一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,包括:
(1)钢水连铸得到连铸坯,所述钢水化学成分与所述的海上风电用钢化学成分相同:
(2)将连铸坯加热至1170~1200℃,在炉时间180~540min,然后采用两阶段控轧工艺进行轧制,包括再结晶区轧制和未再结晶区轧制,再结晶区轧制的开轧温度为1070~1150℃,累计压下率≥50%,其中单道次压下率>10%的累计压下率>30%,且最大单道次压下率≥16%,道次间隔在10s以上,中间坯待温厚度为1.8~3.0倍成品厚度;待温至790~840℃进行所述未再结晶区轧制,终轧温度为750~810℃,未再结晶累计压下率≥40%。
(3)轧制所得钢板入七辊预矫直,辊缝设计为成品目标厚度减去0.5mm,预矫直后进行轧后冷却,轧后冷却工艺采用UFC+ACC联动冷却或ACC单独冷却,终冷温度400~550℃,冷速3~20℃/s。
(4)对轧后冷却的钢板进行热矫直,辊缝与成品目标厚度一致,视板形改善状态,矫直1~3次,热矫直完成后,钢板快速下线至缓冷坑堆冷,堆冷温度≥350℃,堆冷时间>24h。
具体的,实施例1-5海上风电用钢的生产工艺中涉及的工艺参数如表2所示:
表2实施例1~5工艺参数
实施例1~5经发明工艺制备后,钢板的力学性能、断裂韧性及应变时效性能,其中拉伸检验方向为横向,冲击为纵向,时效应变为5%,保温温度为250℃,保温时间为1h,CTOD检验按照GBT-21143-2007进行,结果如表3所示。
由上表力学性能检验结果可见,本专利涉及的一种高断裂韧性和低应变时效敏感性海上风电用钢,40~130mm具有较好的低温韧性冲击韧性,-10℃断裂韧性CTOD>1.0mm,-40℃钢板表面位置的应变时效敏感系数<10%,可表明本发明钢板具有较好的断裂韧性和低时效敏感性。
对上述实施例4进行焊接试验,焊接采用埋弧焊的方式,焊接电流为650±20A,电压为32±2V,焊接速度为35±1cm/min,焊接热输入为35KJ/cm;钢板预热温度为120℃,道间温度控制在130~200℃。焊后钢板进行探伤,焊缝无缺陷,后对焊接接头的CGHAZ(粗晶区)进行CTOD试验,-10℃焊接接头CTOD值分别为0.59mm、0.65mm及0.56mm,钢板焊接接头具有较好的断裂韧性。
由图1可知:100mm钢板的组织类型为多边形铁素体+针状铁素体混合组织,且多边形铁素体含量为10%。其中90%的针状铁素体保证了钢板具有较高的强度和较好的韧性,同时10%的软相多边形铁素体保证了钢板具有较好的裂纹尖端塑性变形能力,从而实现了钢板母材具有较高的断裂韧性。
最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢,其特征在于,所述海上风电用钢的化学成分以质量分数计为:
C:0.040~0.070%、Si:0.20~0.30%、Mn:1.30~1.60%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni:0.10~0.20%、Nb:0.015~0.025%、Ti:0.01~0.02%,Mo:0.05~0.15%,N≤0.005%,其余为Fe和不可避免杂质;
所述海上风电用钢的制备方法包括:
将含所述化学成分的钢水连铸成连铸坯;
将连铸坯进行加热、轧制、预矫直后进行轧后冷却;
对轧后冷却的钢板进行热矫直;
其中,所述连铸坯厚度为200~400mm,成品厚度为40~130mm;
所述轧制工艺采用两阶段控轧工艺,包括再结晶区轧制和未再结晶区轧制;所述再结晶区轧制的开轧温度为1070~1150℃,累计压下率≥50%,其中单道次压下率>10%的累计压下率>30%,且最大单道次压下率≥16%,道次间隔在10s以上,中间坯待温厚度为1.8~3.0倍成品厚度;待温至790~840℃进行所述未再结晶区轧制,终轧温度为750~810℃,未再结晶累计压下率≥40%;
所述轧后冷却工艺采用UFC+ACC联动冷却或ACC单独冷却,终冷温度400~550℃,冷速3~20℃/s。
2.一种如权利要求1所述的高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,其特征在于,包括:
钢水连铸成连铸坯,所述钢水的化学成分以质量分数计为:C:0.040~0.070%、Si:0.20~0.30%、Mn:1.30~1.60%、P≤0.010%、S≤0.003%、Ni:0.10~0.20%、Nb:0.015~0.025%、Ti:0.01~0.02%,Mo:0.05~0.15%,N≤0.005%,其余为Fe和不可避免杂质;
将连铸坯进行加热、轧制、预矫直后进行轧后冷却;
对轧后冷却的钢板进行热矫直。
3.根据权利要求2所述的一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,其特征在于,所述连铸坯的加热温度为1170~1200℃,在炉时间180~540min。
4.根据权利要求2所述的一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,其特征在于,所述轧制工艺采用两阶段控轧工艺,包括再结晶区轧制和未再结晶区轧制。
5.根据权利要求4所述的一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,其特征在于,所述再结晶区轧制的开轧温度为1070~1150℃,累计压下率≥50%,其中单道次压下率>10%的累计压下率>30%,且最大单道次压下率≥16%,道次间隔在10s以上,中间坯待温厚度为1.8~3.0倍成品厚度;待温至790~840℃进行所述未再结晶区轧制,终轧温度为750~810℃,未再结晶累计压下率≥40%。
6.根据权利要求2所述的一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,其特征在于,所述预矫直工艺为:轧制所得钢板入七辊预矫直,辊缝设计为成品目标厚度减去0.5mm。
7.根据权利要求2所述的一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,其特征在于,所述轧后冷却工艺采用UFC+ACC联动冷却或ACC单独冷却,终冷温度400~550℃,冷速3~20℃/s。
8.根据权利要求2所述的一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,其特征在于,所述热矫直工艺中,辊缝与成品目标厚度一致,视板形改善状态,矫直1~3次。
9.根据权利要求2所述的一种高断裂韧性低时效敏感性海上风电用钢的生产方法,其特征在于,所述钢板热矫直完成后,钢板下线进行堆冷,堆冷温度≥350℃,堆冷时间>24h。
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