CN113564485B - 风电用钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种风电用钢板及其生产方法。钢板中：C:0.065%~0.095%，Si:0.1%~0.18%，Mn:1.5%~1.6%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb:0.02%~0.03%，Ti:0.01%~0.02%，Cr:0.13%~0.18%，Alt:0.02%~0.05%，N≤0.005%，9Cr≤Mn，8Al≤(Si+0.12Mn)≤12Al，余量为铁。所述生产方法采用TMCP技术，在转炉冶炼的出钢过程中依序添加FeSi、硅、金属锰、铝、石灰，每吨钢水添加铝(0.69+14[O])kg。本发明低成本、生产流程短，钢板的低温韧性、探伤和焊接性能优异，厚度效应小。
Description
技术领域
本发明属于合金钢生产技术领域，涉及一种风电用钢板及其生产方法。
背景技术
随着经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展绿色制造的要求，风电项目不断增多且发电机组功率不断增大，风电用钢板的需求量不断增大且所需钢板厚度不断增加，技术要求也随之加严。
现有TMCP技术在60mm以下的薄钢板的生产方面优势明显，但在厚钢板的生产方面却因为性能均匀性问题而无法直接适用，而在采用TMCP技术进行厚钢板的生产制造时，往往需要额外增加离线回火热处理工艺，导致生产工序长、成本高。
另外，厚钢板的其它现有生产技术中，例如可以添加大量的C、Cr、Nb、Ti、V等合金元素，不仅生产成本高，而且高合金含量导致生产难度增大；又例如采用正火工序、堆垛缓冷工序，也存在生产效率低、成本高、周期长的问题。
故此，开发一种低合金含量的钢板，在降低成本、提高生产效率的情况下保证钢板的综合性能，是影响风电用钢板发展的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电用钢板及其生产方法。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种风电用钢板，其化学成分以质量百分比计包括：C:0.065%~0.095%，Si:0.10%~0.18%，Mn:1.50%~1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb:0.020%~0.030%，Ti:0.010%~0.020%，Cr:0.13%~0.18%，Alt:0.020%~0.050%，N≤0.005%，并且9Cr≤Mn，8Al≤(Si+0.12Mn)≤12Al，余量为铁和不可避免的杂质。
进一步地，所述钢板的厚度为50mm~100mm。
进一步地，所述钢板的组织为准多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体构成的复相组织。
进一步地，所述钢板的1/4厚度处：准多边形铁素体面积占比10%~15%，针状铁素体面积占比65%~75%，粒状贝氏体面积占比15%~25%；
所述钢板的1/2厚度处：准多边形铁素体面积占比40%~50%，针状铁素体面积占比35%~45%，粒状贝氏体面积占比10%~15%。
进一步地，所述钢板的1/4厚度处与1/2厚度处的屈服强度差≤25MPa、抗拉强度差≤15MPa。
进一步地，所述钢板的-60℃低温冲击功≥200J。
进一步地，所述钢板的Z向拉伸断面收缩率≥65%。
进一步地，所述钢板的超声探伤级别满足NB/T 47013.3中的T1级要求。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种风电用钢板的生产方法，钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.065%~0.095%，Si:0.10%~0.18%，Mn:1.50%~1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb:0.020%~0.030%，Ti:0.010%~0.020%，Cr:0.13%~0.18%，Alt:0.020%~0.050%，N≤0.005%，并且9Cr≤Mn，8Al≤(Si+0.12Mn)≤12Al，余量为铁和不可避免的杂质；所述生产方法依序采用转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却，控制冷却工序结束后即制备出钢板成品；其中：
在所述转炉冶炼工序中，出钢过程中依序向钢水中添加FeSi、硅、金属锰、铝、石灰以进行脱氧合金化和钢包造渣，期间在添加金属锰之后、添加铝之前，检测钢水中自由氧的含量百分数[O]%，并按照每吨钢水控制铝的添加量为0.69+14[O]千克；
在所述控制轧制工序中，采用两阶段控制轧制，其中，第一阶段为再结晶区粗轧阶段，第二阶段为非再结晶区精轧阶段；
在所述控制冷却工序中，采用多功能间歇式冷却系统进行水冷冷却，控制钢板出水30s后返红温度为500±20℃。
优选地，在所述转炉冶炼工序中，出钢达到30吨以后向钢水中开始添加FeSi。
优选地，在所述控制轧制工序中，非再结晶区精轧阶段的第一道次打除鳞水，其余道次不打除鳞水。
优选地，在所述控制轧制工序中，非再结晶区精轧阶段的最后三道次的压下率小于9%且逐道次减小。
优选地，在所述连铸工序中，所得连铸坯厚度为320mm；所得钢板成品的厚度为50mm~100mm。
进一步地，所述钢板的组织为准多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体构成的复相组织；其中，进一步地，所述钢板的1/4厚度处：准多边形铁素体面积占比10%~15%，针状铁素体面积占比65%~75%，粒状贝氏体面积占比15%~25%；所述钢板的1/2厚度处：准多边形铁素体面积占比40%~50%，针状铁素体面积占比35%~45%，粒状贝氏体面积占比10%~15%。
进一步地，所述钢板的1/4厚度处与1/2厚度处的屈服强度差≤25MPa、抗拉强度差≤15MPa；-60℃低温冲击功≥200J；Z向拉伸断面收缩率≥65%；超声探伤级别满足NB/T47013.3中的T1级要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过化学成分的综合设计，采用低碳、低合金成分体系，同时通过Cr和Mn的含量关系、Al、Si、Mn的含量关系的设计，相对于现有技术中高合金的成分体系而言，大大降低了成本、提升焊接性能，保证了钢板的低温韧性和探伤性能，并减小钢板的厚度效应，从而利于厚钢板的高效生产；另外，在化学成分的综合设计基础上，进一步结合生产方法的改进，取消了现有技术中正火、回火热处理、堆垛缓冷等额外工序，以生产流程短、生产效率高的TMCP技术实现钢板的制备，并能进一步提升钢板的综合性能。
附图说明
图1是实施例4中钢板的1/4厚度处的金相组织图；
图2是实施例4中钢板的1/2厚度处的金相组织图。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
本发明一实施方式提供了一种风电用钢板，也即，该钢板可以用作风电设备的钢结构件，尤其是一种厚度为50mm~100mm的厚钢板，进一步可以为60mm~100mm的大厚板。
具体地，钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.065%~0.095%，Si:0.10%~0.18%，Mn:1.50%~1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb:0.020%~0.030%，Ti:0.010%~0.020%，Cr:0.13%~0.18%，Alt:0.020%~0.050%，N≤0.005%，并且9Cr≤Mn，8Al≤(Si+0.12Mn)≤12Al，余量为铁和不可避免的杂质。
如此，该钢板的化学成分的设计，采用低碳、低合金成分体系，同时通过Cr和Mn的含量关系、Al、Si、Mn的含量关系的设计，相对于现有技术中高合金的成分体系而言，大大降低了成本、提升焊接性能，保证了钢板的低温韧性和探伤性能，并减小钢板的厚度效应，从而利于厚钢板的生产。
其中，所述钢板中各个化学成分的作用进行说明如下。
C：为强化元素，但C含量较大时，比如C含量超过0.095%时，生产上需要在连铸工序时采用专用保护渣，导致液面波动较大，进而连铸坯容易产生纵裂，而C含量超过0.12%时，还会进一步使得钢材的低温韧性和焊接性能变差；本发明中，将C含量控制在0.065%~0.095%，且优选＜0.095%，结合其他元素的整体设计，不仅可以保证强化效果，还可以改善低温韧性和焊接性能，且无需在连铸工序中采用专用保护渣以消除液面波动大的问题。
Mn：为固溶强化元素，同时也会影响钢板芯部的低温韧性和Z向拉伸性能；在本发明中，将Mn含量控制在1.50%~1.60%，并结合其与C、Cr、Al、Si等元素的综合设计，一方面既弥补C含量低造成的强度损失，另一方面还避免MnS夹杂对钢板芯部低温韧性和Z向拉伸性能的劣化。
Si：本发明中，将Si含量控制在0.10%~0.18%，一方面避免Si含量高所引起的生产难度大的问题，另一方面通过与Mn、Al的有效配合，提升氧化铝夹杂物的控制效果。
Nb：对晶粒细化作用十分明显，本发明中将Nb含量控制在0.020%~0.030%，既保证晶粒细化效果的同时，又合理控制合金成本。
Ti：与Nb共同作用下，对晶粒细化作用十分明显，但容易劣化钢板芯部的低温韧性和Z向拉伸性能，在本发明中将Ti含量控制在0.010%~0.020%。
Cr：具有一定的固溶强化作用，同时也会影响钢板芯部的低温韧性，在本发明中将Cr含量控制在0.13%~0.18%，并且同时控制Cr含量和Mn含量满足9Cr≤Mn，如此，不仅可以弥补C含量低造成的强度损失，还可以降低MnS夹杂物的含量以避免劣化钢板芯部的低温韧性，同时还可以通过Mn和Cr的综合作用，来保证钢板在较大冷速范围内均能够形成针状铁素体组织，进而减小钢板的厚度效应，利于实现厚钢板的性能均匀性。
Al：为重要的脱氧元素，与Si脱氧配合，在本发明中将Al含量控制在0.020%~0.050%，并与Si和Mn的含量关系满足8Al≤(Si+0.12Mn)≤12Al，实现钢中氧化铝夹杂物的含量和尺寸的高效控制，进而保证钢板成品的低温韧性和探伤性能。
P、S和N：为杂质元素，在本发明中控制P≤0.015%、S≤0.005%、N≤0.005%，结合整体化学成分的设计，既保证了钢板的综合性能，又避免含量控制要求过低导致的生产难度大、生产成本高。
进一步地，本实施方式的钢板的组织为准多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体构成的复相组织。也即，该钢板的组织基本上由准多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体构成。
更进一步地，所述钢板的1/4厚度处：准多边形铁素体面积占比10%~15%，针状铁素体面积占比65%~75%，粒状贝氏体面积占比15%~25%；而所述钢板的1/2厚度处：准多边形铁素体面积占比40%~50%，针状铁素体面积占比35%~45%，粒状贝氏体面积占比10%~15%。如此，基于上述组织，可以保证钢板的综合性能优异。
其中，在该实施方式中，所述钢板的1/4厚度处与1/2厚度处的屈服强度差≤25MPa、抗拉强度差≤15MPa，也即厚度效应小，不同厚度处的强度差异远远小于现有的厚钢板。
进一步地，所述钢板的-60℃低温冲击功≥200J，优选地，在钢板的近表面（也即距离表面2mm）处、1/4厚度处和1/2厚度处均进行取样检测，-60℃低温冲击功都不低于200J。可见，钢板的低温韧性优异。
另外，所述钢板的Z向拉伸断面收缩率≥65%，超声探伤级别满足NB/T 47013.3中的T1级要求。
综合上述可见，本实施方式的钢板不仅合金成本低，而且避免了因合金元素高而造成的生产难度大、焊接性能差的问题，而且还可以保证钢板的低温韧性和探伤性能优异，并减小钢板的厚度效应，以利于实现厚钢板的高速生产。
本实施方式还进一步提供了所述钢板的生产方法，也即，采用所述生产方法可以制备上述的钢板成品。具体地，所述生产方法依序采用转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却，控制冷却工序结束后即制备出钢板成品，也即冷却后的钢板即钢板成品。其中：
在所述转炉冶炼工序中，出钢过程中依序向钢水中添加FeSi、硅、金属锰、铝、石灰以进行脱氧合金化和钢包造渣，期间在添加金属锰之后、添加铝之前，检测钢水中自由氧的含量百分数[O]%，并按照每吨钢水控制铝的添加量为0.69+14[O]千克，例如，自由氧的含量为0.057%，则[O]为0.057，每吨钢铝的添加量为1.488千克；
在所述控制轧制工序中，采用两阶段控制轧制，其中，第一阶段为再结晶区粗轧阶段，第二阶段为非再结晶区精轧阶段；
在所述控制冷却工序中，采用多功能间歇式冷却系统进行水冷冷却，控制钢板出水30s后返红温度为500±20℃。
如此，在前述化学成分的设计基础上，通过转炉冶炼中FeSi、硅、金属锰、铝、石灰的添加时机、添加顺序以及铝添加量的控制，实现先用Si脱氧，再使Si的氧化物与Mn元素结合形成易于上浮去除的复合夹杂物，从而先行去除钢水中的一部分自由氧，接下来再利用铝的添加，确保脱氧效果的同时，实现氧化铝夹杂物的含量和尺寸的进一步高效控制，以提升钢板成品的Z向拉伸性能和探伤性能；并且，在前述化学成分的设计基础上，取消了现有技术中正火、回火热处理、堆垛缓冷等额外工序，控制轧制工序中只需要满足再结晶区粗轧、非再结晶区精轧的宽松轧制温度条件，结合控制冷却工序中的返红温度的设置，即可以实现钢板成品的组织优化，制备得到综合性能优异的厚钢板，生产流程短、效率高、难度低。
进一步优选地，在所述转炉冶炼工序中，出钢达到30吨以后向钢水中开始添加FeSi。
另外，可以理解的，在所述连铸工序中，所得连铸坯的化学成分与所述钢板的化学成分完全一致。而且，本实施方式中，连铸坯的厚度为320mm，中心偏析优于B类1.5级，无中心疏松、裂纹、气泡、氧化铝夹杂等缺陷，如此可以进一步保证在较宽松的轧制条件下，得到探伤性能优异的钢板成品。
进一步优选地，在所述控制轧制工序中，非再结晶区精轧阶段的第一道次打除鳞水，其余道次不打除鳞水，从而使钢板在轧制过程中形成均匀的氧化膜薄膜，防止凹坑缺陷产生。
另外，非再结晶区精轧阶段的总道次数N根据钢板的厚度确定，N≥3，优选地，非再结晶区精轧阶段的最后三道次的压下率小于9%且逐道次减小。通过这些操作，可以进一步优化钢板的板形，避免控制冷却后的矫直工序。
再者，结合前文可知，本实施方式中，在较大冷速范围内均能够形成针状铁素体组织，如此，针对不同厚度的钢板，所述控制轧制工序可以采用相同的冷却水量、并以调整辊道速度0.4m/s~1.0m/s的方式来调控冷却方案，从而既保证返红温度的控制，又避免不同厚度钢板同时生产时频繁调整冷却水量而造成的工作量大、冷却温度异常的问题，也即本发明可以实现在同一产线以相同的冷却水量完成对不同厚度钢板的冷却，并能保证不同厚度钢板的综合性能。
综合前文所述，本实施方式的有益效果在于：通过化学成分的综合设计，采用低碳、低合金成分体系，同时通过Cr和Mn的含量关系、Al、Si、Mn的含量关系的设计，相对于现有技术中高合金的成分体系而言，大大降低了成本、提升焊接性能，保证了钢板的低温韧性和探伤性能，并减小钢板的厚度效应，从而利于厚钢板的生产；另外，在化学成分的综合设计基础上，进一步结合生产方法的改进，取消了现有技术中正火、回火热处理、堆垛缓冷等额外工序，以生产流程短、生产效率高的TMCP技术实现钢板的制备，并能进一步提升钢板的综合性能。
下面提供按照本发明予以实施的实施例1~4，结合对比例1~4，来对本发明进一步说明。可以理解的是，以下仅为本发明的部分优选的实施例，而并非本发明的全部实施情况，在前述实施方式的基础上进行的其它实施例，未脱离本发明的技艺宗旨。
实施例1~4和对比例1~4的钢板的化学成分如表1所示。
[表1]
实施例1~4和对比例1~4的钢板，其生产方法均为：依序采用转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却，控制冷却工序结束后即制备出钢板成品。其中：
在转炉冶炼工序中，出钢过程中依序向钢水中添加FeSi、硅、金属锰、铝、石灰以进行脱氧合金化和钢包造渣；期间在添加金属锰之后、添加铝之前，实施例1~4和对比例1~4均检测钢水中自由氧的含量百分数[O]%，检测结果以及铝的添加量分别如表2所示；
在连铸工序中，所得连铸坯的厚度为320mm，无中心疏松、裂纹、气泡、氧化铝夹杂等缺陷，实施例1~4和对比例1~4的连铸坯中心偏析分别如表2所示；
在所述加热工序中，连铸坯入步进式加热炉进行加热；
在所述控制轧制工序中，对出步进式加热炉的连铸坯，采用两阶段控制轧制制备成厚度如表2所示的钢板，其中，第一阶段为再结晶区粗轧阶段，第二阶段为非再结晶区精轧阶段；非再结晶区精轧阶段的第一道次打除鳞水，其余道次不打除鳞水；实施例1~4和对比例1~4的非再结晶区精轧阶段的最后三道次的压下率如表2所示（也即，非再结晶区精轧阶段的总道次数不小于3）；
在所述控制冷却工序中，采用多功能间歇式冷却系统（英文全称为multi-purposeinterrupt cooling，简称MULPIC）进行水冷冷却，实施例1~4和对比例1~4均控制冷却系统的A区的冷却水量为360 L/s 和420L/s、B~D区的冷却水量为350 L/s 和410L/s，辊道速度和钢板出水30s后返红温度则分别如表2所示。
[表2]
在实施例1~4和对比例1~4的各个钢板冷却后，进行取样检测：
（1）实施例1~4的金相组织检测结果显示，均为准多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体构成的复相组织；并且，钢板的1/4厚度处，准多边形铁素体面积占比10%~15%，针状铁素体面积占比65%~75%，粒状贝氏体面积占比15%~25%；钢板的1/2厚度处，准多边形铁素体面积占比40%~50%，针状铁素体面积占比35%~45%，粒状贝氏体面积占比10%~15%；其中，图1和图2示出了实施例4的金相组织图；
（2）实施例1~4和对比例1~4的超声探伤检测结果如表3所示，表中“符合”代表满足NB/T 47013.3中的T1级要求，“不符合”则代表不满足NB/T 47013.3中的T1级要求；
（3）实施例1~4和对比例1~4的钢板的1/4厚度处与1/2厚度处的屈服强度差和抗拉强度差，如表3所示；以及，实施例1~4和对比例1~4的钢板的近表面（也即距离表面2mm）处、1/4厚度处和1/2厚度处的-60℃低温冲击功检测结果，也如表3所示，其中每个检测位置示出了三个取样检测结果；另外，实施例1~4和对比例1~4的Z向拉伸断面收缩率，也如表3所示，其中示出了三个取样检测结果。
[表3]
从表中可见，本实施方式的钢板不仅成本低、工艺流程简单高效，而且所得钢板的低温韧性、探伤性能优异，且厚度上性能均匀性良好，利于在厚钢板中的推广和应用。
Claims (11)
1.一种风电用钢板，其特征在于，其化学成分以质量百分比计包括：C:0.065%~0.095%，Si:0.10%~0.18%，Mn:1.50%~1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb:0.020%~0.030%，Ti:0.010%~0.020%，Cr:0.13%~0.18%，Alt:0.020%~0.050%，N≤0.005%，并且9Cr≤Mn，8Al≤(Si+0.12Mn)≤12Al，余量为铁和不可避免的杂质；
所述钢板的组织为准多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体构成的复相组织；所述钢板的1/4厚度处：准多边形铁素体面积占比10%~15%，针状铁素体面积占比65%~75%，粒状贝氏体面积占比15%~25%；所述钢板的1/2厚度处：准多边形铁素体面积占比40%~50%，针状铁素体面积占比35%~45%，粒状贝氏体面积占比10%~15%。
2.根据权利要求1所述的风电用钢板，其特征在于，所述钢板的厚度为50mm~100mm。
3.根据权利要求1所述的风电用钢板，其特征在于，所述钢板的1/4厚度处与1/2厚度处的屈服强度差≤25MPa、抗拉强度差≤15MPa。
4.根据权利要求1所述的风电用钢板，其特征在于，所述钢板的-60℃低温冲击功≥200J。
5.根据权利要求1所述的风电用钢板，其特征在于，所述钢板的Z向拉伸断面收缩率≥65%。
6.根据权利要求1所述的风电用钢板，其特征在于，所述钢板的超声探伤级别满足NB/T47013.3中的T1级要求。
7.一种权利要求1~6任一项所述的风电用钢板的生产方法，其特征在于，依序采用转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却，控制冷却工序结束后即制备出钢板成品；其中：
在所述转炉冶炼工序中，出钢过程中依序向钢水中添加FeSi、硅、金属锰、铝、石灰以进行脱氧合金化和钢包造渣，期间在添加金属锰之后、添加铝之前，检测钢水中自由氧的含量百分数[O]%，并按照每吨钢水控制铝的添加量为0.69+14[O]千克；
在所述控制轧制工序中，采用两阶段控制轧制，其中，第一阶段为再结晶区粗轧阶段，第二阶段为非再结晶区精轧阶段；
在所述控制冷却工序中，采用多功能间歇式冷却系统进行水冷冷却，控制钢板出水30s后返红温度为500±20℃。
8.根据权利要求7所述的风电用钢板的生产方法，其特征在于，在所述转炉冶炼工序中，出钢达到30吨以后向钢水中开始添加FeSi。
9.根据权利要求7所述的风电用钢板的生产方法，其特征在于，在所述控制轧制工序中，非再结晶区精轧阶段的第一道次打除鳞水，其余道次不打除鳞水。
10.根据权利要求7所述的风电用钢板的生产方法，其特征在于，在所述控制轧制工序中，非再结晶区精轧阶段的最后三道次的压下率小于9%且逐道次减小。
11.根据权利要求7所述的风电用钢板的生产方法，其特征在于，在所述连铸工序中，所得连铸坯厚度为320mm；所得钢板成品的厚度为50mm~100mm。
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| KR20090070484A (ko) * | 2007-12-27 | 2009-07-01 | 주식회사 포스코 | 후물 고강도 고인성 강판 및 그 제조방법 |
| CN102676949A (zh) * | 2012-03-08 | 2012-09-19 | 江苏沙钢集团有限公司 | 煤浆输送管用热轧钢板及其制造方法 |
| CN105143487A (zh) * | 2013-08-30 | 2015-12-09 | 新日铁住金株式会社 | 耐酸性、耐压碎特性及低温韧性优异的厚壁高强度线管用钢板和线管 |
| CN112359191A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-12 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 同板强度差小的tmcp型桥梁钢板及其生产方法 |
| CN112322995A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-05 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 低屈强比高韧性tmcp型桥梁钢板及其生产方法 |
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