CN112342459B - 一种耐低温风电法兰用钢及其轧制方法 - Google Patents

一种耐低温风电法兰用钢及其轧制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐低温风电法兰用钢及其轧制方法，提供的耐低温风电法兰用钢的化学成分按质量百分比计包括：C 0.15～0.20％、Si 0.15～0.35％、Mn 1.25～1.50％、P≤0.020％、S≤0.015％、Al≤0.020‑0.050％、Cr≤0.30％、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm、[N]≤120ppm、Al/N≥2、CE≤0.43，其余为Fe和不可避免的杂质。该耐低温风电法兰用钢具有优良的耐低温冲击韧性，能够有效保证风电机组长期稳定运行。

Description

一种耐低温风电法兰用钢及其轧制方法
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种耐低温风电法兰用钢及其轧制方法。
背景技术
随着风力发电的迅猛增长，市场对风电塔筒的需求量也愈来愈大，而对风电塔筒关键连接件-塔筒法兰的重要性也越来越得到重视。
风电塔筒法兰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，对生产制造有很严格的要求。主要原因是法兰要在野外可靠使用20年以上，经受各种极恶劣天气和复杂的风力交变载荷，长期承受着拉伸、弯曲及剪切等作用力，如果产品没有优越的抗低温冲击性能，企业没有稳定的质量保证能力是很难想象，都将给风电机组长期稳定的运行带来难以预料的灾难。
在复杂低温条件下工作的风电法兰用钢要求具有较高的强度、高的低温冲击韧性、良好的表面质量、内部质量和优良的成型性能，尤其是低温冲击性能需要进一步提高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题一个或多个，本发明一个方面提供一种耐低温风电法兰用钢，其化学成分按质量百分比计包括：C 0.15～0.20％、Si 0.15～0.35％、Mn 1.25～1.50％、P≤0.020％、S≤0.015％、Al≤0.020-0.050％、Cr≤0.30％、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm、[N]≤120ppm、Al/N≥2、CE≤0.43，其余为Fe和不可避免的杂质。
上述耐低温风电法兰用钢的化学成分按质量百分比计包括：C 0.17～0.19％、Si0.20～0.30％、Mn 1.30～1.40％、P≤0.020％、S≤0.015％、Al 0.025-0.035％、Cr≤0.25％、Cu≤0.25％、Ni≤0.20％、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm、[N]≤120ppm、Al/N≥2、CE≤0.43，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明另一方面提供了上述的耐低温风电法兰用钢的轧制方法，其包括以下工艺步骤：铸坯加热—高压水除磷—Ф850开坯机—Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制；其中：
铸坯加热工艺步骤中，预热段≤850℃，加热一段1080～1180℃，加热二段1120～1220℃，均热段1130～1220℃，加热段采用缓慢加热，禁止过烧或者过热，保证连铸坯内外温度均匀；
在Ф850开坯机和Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制工艺步骤中，Ф850开坯机开轧温度控制在1050～1180℃，Ф700mm轧机开轧温度控制在930～1150℃，终轧温度控制在≥850℃以上，入缓冷坑温度控制在520～600℃。
基于以上技术方案提供的耐低温风电法兰用钢的轧制方法获得了力学性能优良的耐低温风电法兰用钢，实施例结果表明，该耐低温风电法兰用钢的力学性能满足：屈服强度Rp0.2≥360MPa，抗拉强度：512～540MPa，延伸率A≥30.5％，Z≥33.0％，均满足技术协议要求。制备得到的热轧态耐低温风电法兰用钢的低温冲击韧性满足(-50℃)：≥68J，相对于现有技术的风电法兰用钢，具有更加优良的耐低温韧性，能够有效保证风电机组长期稳定运行。
具体实施方式
本发明旨在提供一种耐低温风电法兰用钢及其轧制方法，以获得具有优良力学性能，尤其是优良耐低温冲击韧性的风电法兰用钢。
提供的耐低温风电法兰用钢的化学成份按质量百分比计包括：C 0.15～0.20％、Si 0.15～0.35％、Mn 1.25～1.50％、P≤0.020％、S≤0.015％、Al≤0.020-0.050％、Cr≤0.30％、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm、[N]≤120ppm、Al/N≥2、CE≤0.43，其余为Fe和不可避免的杂质；在一个优选实施方式中，该耐低温风电法兰用钢的化学成份按质量百分比计包括：C 0.17～0.19％、Si 0.20～0.30％、Mn 1.30～1.40％、P≤0.020％、S≤0.015％、Al 0.025-0.035％、Cr≤0.25％、Cu≤0.25％、Ni≤0.20％、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm、[N]≤120ppm、Al/N≥2、CE≤0.43，其余为Fe和不可避免的杂质。
提供的耐低温风电法兰用钢的生产方法包括以下工艺步骤：
连铸坯生产工艺：高炉铁水—铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—VD真空处理—连铸；该工艺步骤可以按照常规生产风电法兰用钢工艺步骤进行；
轧制工艺：铸坯加热—高压水除磷—Ф850开坯机—Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制—锯切(取样)—堆垛(冷却、热收集)—检查—修磨—打捆—入库—发货；
其中为保证连铸坯成品成分满足用户要求的前提下，确定合理的连铸坯规格：耐低温风电法兰热轧圆钢规格为Φ100mm—Φ200mm，采用的连铸坯型Φ270mm-Φ430mm、280*380mm、320*415mm；
铸坯加热工艺步骤中，根据连铸坯不同规格确定不同的加热制度，预热段≤850℃，加热一段1080～1180℃，加热二段1120～1220℃，均热段1130～1220℃，加热段采用缓慢加热，禁止过烧或者过热，保证连铸坯内外温度均匀；
Ф850开坯机和Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制工艺步骤中：Ф850开坯机开轧温度控制在1050～1180℃，Ф700mm轧机开轧温度控制在930～1150℃，终轧温度控制在≥850℃以上，入缓冷坑温度控制在520～600℃；
最后根据技术协议要求，对其热轧圆钢进行热轧态性能检验，相关性能按照检验填入质保书。
以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。
根据下表1所列的实施例1-实施例3的化学成分，按照以上提供的方法生产法兰用钢。
表1：实施例1-3的法兰用钢的化学成分及含量(％)
实施例 C Si Mn P S Ni Al Al/N Cu Cr
实施例1 0.17 0.20 1.40 0.015 0.009 0.20 0.025 2.2 0.23 0.20
实施例2 0.18 0.30 1.36 0.016 0.010 0.20 0.035 2.1 0.22 0.21
实施例3 0.19 0.24 1.30 0.012 0.008 0.19 0.029 2.1 0.22 0.23
1)铸坯加热工艺
连铸坯根据不同规格根据热力学公式确定合理的加热时间和加热速度，如下表2所示。
表2：加热温度和均热时间
Figure BDA0002663065620000031
2)Ф850开坯机和Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制工艺
为了保证产品质量和轧制顺行，采用均匀轧制，严格杜绝提温轧制。具体参数见表3。
表3：开轧温度、终轧温度和入缓冷坑温度
Figure BDA0002663065620000032
3)表面质量
热轧圆钢表面未发现表面裂纹等缺陷，完全满足技术协议要求。
4)性能检验
根据技术协议，对热轧圆钢进行力学性能和低温冲击检验，具体如下表4和表5所示。
表4：力学性能
Figure BDA0002663065620000041
表5：冲击检验结果(热轧态)单位：J
Figure BDA0002663065620000042
由上表4和表5可见，通过本发明方法获得的耐低温风电法兰用钢的力学性能满足：屈服强度Rp0.2≥360MPa，抗拉强度：512～540MPa，延伸率A≥30.5％，Z≥33.0％，均满足技术协议要求。且制备得到的热轧态耐低温风电法兰用钢的低温冲击韧性满足(-50℃)：≥68J，相对于现有技术的风电法兰用钢，具有更加优良的耐低温韧性，能够有效保证风电机组长期稳定运行。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种耐低温风电法兰用钢，其特征在于，所述耐低温风电法兰用钢的化学成分按质量百分比计为：C 0.15～0.20%、Si 0.15～0.35%、Mn 1.25～1.50%、P≤0.020%、S≤0.015%、Al0.020-0.050%、Cr 0.20～0.23%、Cu 0.22～0.23%、Ni 0.19～0.20%、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm、[N]≤120ppm、Al/N≥2、CE≤0.43，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述耐低温风电法兰用钢的轧制方法包括以下工艺步骤：铸坯加热—高压水除鳞—Ф850开坯机—Ф700mm×3＋Ф550mm×4连轧机组轧制；其中：
铸坯加热工艺步骤中，预热段≤850℃，加热一段1080～1180℃，加热二段1120～1220℃，均热段1130～1220℃，加热段采用缓慢加热，禁止过烧或者过热，保证连铸坯内外温度均匀；
在Ф850开坯机和Ф700mm×3＋Ф550mm×4连轧机组轧制工艺步骤中，Ф850开坯机开轧温度控制在1050～1180℃，Ф700mm轧机开轧温度控制在930～1150℃，终轧温度控制在≥850℃以上，入缓冷坑温度控制在520～600℃；
所述耐低温风电法兰用钢的力学性能满足：屈服强度Rp0.2≥360MPa，抗拉强度：512～540MPa，延伸率A≥30.5%，Z≥33.0%；-50℃低温冲击韧性≥68J。
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