CN113584408B - 风电用结构钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种风电用结构钢板及其生产方法。钢板的化学成分：C:0.075%~0.115%，Si:0.11%~0.19%，Mn:1.39%~1.49%，Cr:0.08%~0.16%，Ni:0.08%~0.16%，Nb:0.012%~0.018%，Ti:0.008%~0.016%，Alt:0.025%~0.045%，其余为铁，碳当量0.355%~0.370%。钢板由连铸坯依序经过加热、再结晶区轧制、非再结晶区轧制、两相区轧制和冷床空气冷却制备而成。该钢板为多边形铁素体、形变诱导铁素体和贝氏体构成的复相组织，不仅成本低、生产节奏高，且焊接性能、强韧性、板形均优异。

Description

风电用结构钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种风电用结构钢板及其生产方法。
背景技术
风电用结构钢主要用于制造风力发电塔塔架塔筒结构。随着风力发电机容量从1500kW增加至3000kW，其风机风轮直径从70米增加至90米，风力发电塔的塔筒的高度从65米增加至100米，对风电用结构钢板也提出了较高的要求，要求钢板具有高强度、高韧性、优良的焊接性能、良好板形。
目前，风电用结构钢板的技术中：有些在化学成分方面采用高C和Mo、V、稀土成分体系，存在焊接性能差、合金成本高的问题；有些在生产工艺方面采用控轧控冷技术，其中的水冷冷却使得钢板板形较差，且钢板的心部和表面的组织性能差异较大；有些在生产工艺方面采用TMCP+回火或正火的离线热处理工艺，导致不仅生产成本较高，而且生产周期较长；再者，有些在钢板的性能方面，偏重于单方面的性能提升，而导致部分性能较差，比如韧性好但强度低、或者强度高但韧性差、等等。
因此，如何在成本低、生产流程短的情况下，得到强度、韧性、焊接性能、板形等方面综合性能优异的钢板，是风电用结构钢发展中的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电用结构钢板的生产方法，以及一种采用该生产方法制备而成的风电用结构钢板，通过低碳、低合金的化学成分体系基础上，采用三阶段控制轧制+空冷冷却技术，取消了现有的离线热处理、控制冷却中的水冷工艺，解决了现有技术存在的成本高、生产流程长、钢板综合性能差的问题。
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结构钢板的生产方法，钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.075%~0.115%，Si:0.11%~0.19%，Mn:1.39%~1.49%，P:0.008%~0.015%，S:0.002%~0.008%，Cr:0.08%~0.16%，Ni:0.08%~0.16%，Nb:0.012%~0.018%，Ti:0.008%~0.016%，Alt:0.025%~0.045%，N:0.0020%~0.0055%，其余为铁和不可避免的杂质，碳当量CEV:0.355%~0.370%，其中CEV=[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15；所述生产方法包括：
（1）加热工序
连铸坯在加热炉中加热至均热温度max(TNbC,TNbN)~max(TNbC,TNbN)+30℃，而后保温25~45min，其中TNbC、TNbN分别表示NbC、NbN的溶解温度，max(TNbC,TNbN)表示为TNbC和TNbN二者中较大的一个；
（2）三阶段控制轧制工序
连铸坯出加热炉后，依次经过再结晶区轧制、非再结晶区轧制、两相区轧制，制成钢板；在再结晶区轧制阶段，开轧温度为1000℃~1100℃，终轧温度为Tnr+30℃~980℃，Tnr表示奥氏体再结晶温度；在非再结晶区轧制阶段，开轧温度为840℃~Tnr-30℃，终轧温度为Ar3＋20℃~820℃，Ar3表示奥氏体向铁素体转变的温度；在两相区轧制阶段，开轧温度为680℃~Ar3-20℃，终轧温度为650℃~670℃，且前两道次的压下率≥12%、最后一道次的压下率≤5%；
（3）空冷冷却工序
钢板离开轧机后，直接上冷床进行空气冷却，得到钢板成品。
优选地，在加热工序中，将连铸坯加热至均热温度的加热时间为1.0min/mm×H(mm)~1.1min/mm×H(mm)，H(mm)表示连铸坯的厚度且单位为mm。
优选地，采用公式lg{[Nb][C]}γ=-5600/TNbC+1.74+(1380/TNbC-0.027)×[C]计算得到TNbC；
以及/或者，采用公式lg{[Nb][N]}γ=2.8-8500/TNbN计算得到TNbN；
以及/或者，Tnr采用如下公式计算得到，
Figure 139699DEST_PATH_IMAGE001
。
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结构钢板，钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.075%~0.115%，Si:0.11%~0.19%，Mn:1.39%~1.49%，P:0.008%~0.015%，S:0.002%~0.008%，Cr:0.08%~0.16%，Ni:0.08%~0.16%，Nb:0.012%~0.018%，Ti:0.008%~0.016%，Alt:0.025%~0.045%，N:0.0020%~0.0055%，其余为铁和不可避免的杂质，碳当量CEV:0.355%~0.370%，其中CEV=[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15；所述钢板由连铸坯经由以下三个工序制备而成：
（1）加热工序
连铸坯在加热炉中加热至均热温度max(TNbC,TNbN)~max(TNbC,TNbN)+30℃，而后保温25~45min，其中TNbC、TNbN分别表示NbC、NbN的溶解温度，max(TNbC,TNbN)表示为TNbC和TNbN二者中较大的一个；
（2）三阶段控制轧制工序
连铸坯出加热炉后，依次经过再结晶区轧制、非再结晶区轧制、两相区轧制，制成钢板；在再结晶区轧制阶段，开轧温度为1000℃~1100℃，终轧温度为Tnr+30℃~980℃，Tnr表示奥氏体再结晶温度；在非再结晶区轧制阶段，开轧温度为840℃~Tnr-30℃，终轧温度为Ar3＋20℃~820℃，Ar3表示奥氏体向铁素体转变的温度；在两相区轧制阶段，开轧温度为680℃~Ar3-20℃，终轧温度为650℃~670℃，且前两道次的压下率≥12%、最后一道次的压下率≤5%；
（3）空冷冷却工序
钢板离开轧机后，直接上冷床进行空气冷却，得到钢板成品。
作为一实施方式的进一步改进，钢板的组织为多边形铁素体、形变诱导铁素体和贝氏体构成的复相组织。
作为一实施方式的进一步改进，多边形铁素体占比≤10%，形变诱导铁素体占比70~80%，贝氏体占比10~20%。
作为一实施方式的进一步改进，钢板的屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥600MPa，延伸率≥30%，屈强比≤0.77。
作为一实施方式的进一步改进，钢板的-40℃冲击功KV2≥270J，-60℃冲击功KV2≥260J。
作为一实施方式的进一步改进，钢板的不平度上限为2mm/m。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
（1）采用低碳低合金的化学成分体系，不含Mo等昂贵合金，不仅大大降低了合金成本，而且还可以避免因高碳所引起的焊接性能差的问题；
（2）在化学成分的基础上，采用三阶段控制轧制+空冷冷却技术，取消了现有的离线热处理，大大缩短了生产流程，且避免因水冷冷却导致的钢板板形差、心部和表面的组织性能差异大等问题，所获得的钢板具有强度高、低温韧性好、焊接性能优异、板形良好的优点。
附图说明
图1是实施例1中钢板的金相组织图；
图2是实施例2中钢板的金相组织图；
图3是对比例1中钢板的金相组织图；
图4是对比例2中钢板的金相组织图。
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结构钢板的生产方法，以及采用该生产方法制备而成的钢板。所述钢板适用于制造风力发电塔塔架塔筒结构。本发明中，在化学成分优化设计的基础上，结合生产工艺控制方案，整体上在低成本、短生产流程的情况下，实现了钢板在强度、韧性、焊接性能和板形等方面的综合优化，利于改善风力发电行业的发展。
具体地，在化学成分方面，本发明中，钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.075%~0.115%，Si:0.11%~0.19%，Mn:1.39%~1.49%，P:0.008%~0.015%，S:0.002%~0.008%，Cr:0.08%~0.16%，Ni:0.08%~0.16%，Nb:0.012%~0.018%，Ti:0.008%~0.016%，Alt:0.025%~0.045%，N:0.0020%~0.0055%，其余为铁和不可避免的杂质，碳当量CEV:0.355%~0.370%，其中CEV=[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15。
如此，通过采用低碳低合金的化学成分体系，不含Mo等昂贵合金，不仅大大降低了合金成本，而且还可以避免因高碳所引起的焊接性能差的问题。
本发明一实施方式中各化学成分的作用及控制具有以下特征：
C：C是钢中最经济的强化元素，起固溶强化效果，同时，C与Nb、Ti等结合起析出强化作用，但过高的C会导致低温韧性和焊接性能变差，本发明中C含量范围控制为0.075%~0.115%；
Si：Si在钢中可起固溶强化效果，但过多的Si易在板坯表面产生Fe2SiO4，不利于钢板表面质量的控制，本发明中Si含量范围控制为0.11%~0.19%；
Mn：Mn在钢中起固溶强化作用，是除C之外最经济的强化元素，但易形成偏析，降低钢板低温韧性和Z向拉伸性能，本发明中Mn含量范围控制为1.39%~1.49%；
P：P是钢中的杂质元素，过高的P易产生中心偏析，降低钢板低温韧性，过低的P会增加炼钢成本性，本发明中P含量范围控制为0.008%~0.015%；
S：S是钢中的杂质元素，易形成MnS夹杂，降低钢的低温韧性，过低的S会增加炼钢成本，本发明中S含量范围控制为0.002%~0.008%；
Nb：Nb是钢中重要的细化晶粒元素，在轧制过程中形成NbC、NbN析出物，细化再结晶晶粒；添加过高的Nb，首先，会导致合金成本增加；其次，在正常加热过程中，Nb不能完全固溶；再次，Nb的析出强化对屈强比不利；本发明中Nb含量范围控制为0.012%~0.018%；
Ti：Ti是钢中的固氮元素，添加过量时，容易在铸坯心部形成TiC、TiN析出物，影响钢板低温韧性，本发明中Ti含量范围控制为0.008%~0.016%；
Cr：Cr在钢中起固溶强化作用，同时，可推迟珠光体转变，降低贝氏体的转变温度，Cr含量过高时，对低温韧性不利，本发明中Cr含量范围控制为0.08%~0.16%；
Ni：Ni在钢中起固溶强化作用，且对低温韧性有益，含量过高时，使合金成本增加，本发明中Ni含量范围控制为0.08%~0.16%；
Al：Al是钢中的脱氧元素，过多的Al易使钢中的Al2O3夹杂物增加，影响钢的低温韧性，本发明中Al含量范围控制为0.025%~0.045%；
N：N是钢中的杂质元素，降低钢板的塑韧性，过低的N将增加炼钢成本，本发明中N含量范围控制为0.0020%~0.0055%。
本实施方式中，在上述化学成分的基础上，配合生产技术改进，使所得钢板在强度、韧性、焊接性能和板形等方面取得全面优化。具体地，钢板的生产方法中，将连铸坯依次经过加热工序、三阶段控制轧制工序、空冷冷却工序，即可得到钢板成品。其中，可以理解的，连铸坯的化学成分与钢板的化学成分相同，均符合前文所述的化学成分。
下面对钢板的生产方法中的加热工序、三阶段控制轧制工序、空冷冷却工序依序进行详细介绍。
（1）加热工序
将连铸坯在加热炉中加热至均热温度max(TNbC,TNbN)~max(TNbC,TNbN)+30℃，而后保温25~45min。其中，TNbC、TNbN分别表示NbC、NbN的溶解温度，max(TNbC,TNbN)表示为TNbC和TNbN二者中较大的一个。
也即，对连铸坯进行加热，控制均热温度不小于NbC的溶解温度，也不小于NbN的溶解温度，同时还控制均热温度不大于max(TNbC,TNbN)+30℃，并且还维持均热温度下保温25~45min。例如，若TNbC＞TNbN，则均热温度控制为TNbC~TNbC+30℃；若TNbC＜TNbN，则均热温度控制为TNbN~TNbN+30℃。
由此，本发明中，通过基于NbC、NbN的溶解温度来控制均热温度的范围，并且通过对均热温度的保温时间控制，使得连铸坯中的Nb的碳/氮化物完全溶解，以利于后续再结晶区轧制过程中的析出。
优选地，NbC的溶解温度TNbC可以采用如下公式①计算得到：
lg{[Nb][C]}γ=-5600/TNbC+1.74+(1380/TNbC-0.027)×[C]……公式①
其中，γ表示奥氏体，{[Nb][C]}γ表示奥氏体中Nb和C的浓度积，奥氏体中Nb和C的浓度分别取值为连铸坯中Nb和C的实际质量百分比。如此，基于连铸坯中Nb和C的实际质量百分比，来计算得到TNbC。在具体实施时，可在加热工序之前对连铸坯取样，检测连铸坯中化学成分含量，包括Nb的实际质量百分比（如公式中用[Nb]表示）以及C的实际质量百分比（如公式中用[C]表示），而后根据前述公式①计算得到TNbC，再参照TNbC确定加热工序中的均热温度控制方案。
同样的，NbN的溶解温度TNbN可以采用如下公式②计算得到：
lg{[Nb][N]}γ=2.8-8500/TNbN……公式②
也即，基于连铸坯中Nb和N的实际质量百分比，来计算得到TNbN。在具体实施时，可在加热工序之前对连铸坯取样，检测连铸坯中化学成分含量，包括Nb的实际质量百分比（如公式中用[Nb]表示）以及N的实际质量百分比（如公式中用[N]表示），而后根据前述公式②计算得到TNbN，再参照TNbN确定加热工序中的均热温度控制方案。
如此，本优选实施方式，除了基于NbC、NbN的溶解温度来控制均热温度之外，同时还进一步基于连铸坯的化学成分的实际含量来确定NbC、NbN的溶解温度，进而建立了化学成分的实际含量与均热温度的匹配关系，使得均热温度的控制范围更合理，进一步保证连铸坯中的Nb的碳/氮化物完全溶解，以利于后续再结晶区轧制过程中的析出。当然，TNbC采用公式①计算得到、TNbN通过公式②计算得到，这仅为本发明的一优选的方案，本发明中TNbC、TNbN的确定方式并非局限于此，如在变化实施方式中，也可以TNbC、TNbN分别可以基于经验所得或其它方式获得。
优选地，将连铸坯加热至均热温度的加热时间为1.0min/mm×H(mm)~1.1min/mm×H(mm)，H(mm)表示连铸坯的厚度且单位为mm。
如此，本优选实施方式，通过合理控制加热时间，进而有效控制连铸坯的升温速率。当加热时间过短时，连铸坯心部不能得到有效烧透，同时，Nb的析出物不能得到有效溶解；当加热时间过长，则连铸坯烧损严重，氧化皮增多，同时，生产节奏较慢。
（2）三阶段控制轧制工序
连铸坯出加热炉之后即开始进行控制轧制，将连铸坯依次采用再结晶区轧制、非再结晶区轧制、两相区轧制，制成钢板。
在再结晶区轧制阶段，开轧温度为1000℃~1100℃，终轧温度为Tnr+30℃~980℃，Tnr表示奥氏体再结晶温度；在非再结晶区轧制阶段，开轧温度为840℃~Tnr-30℃，终轧温度为Ar3＋20℃~820℃，Ar3表示奥氏体向铁素体转变的温度；在两相区轧制阶段，开轧温度为680℃~Ar3-20℃，终轧温度为650℃~670℃，且前两道次的压下率≥12%、最后一道次的压下率≤5%。
如此，本发明中，控制轧制工艺中采用再结晶区轧制+非再结晶区轧制+两相区轧制的方案，在再结晶区轧制阶段，使得连铸坯在再结晶区进行轧制，避免混晶，同时配合轧制过程中Nb的碳/氮化物的析出来阻止再结晶晶粒的长大，细化再结晶晶粒；接下来在非再结晶区轧制阶段，将等轴晶粒变形压扁，形成较多的变形带并积聚较多的能量，以利于后续冷却相变做准备；最后关键的，采用两相区轧制，利用大变形来诱导铁素体相变，在变形带上或晶界/内发生铁素体相变，得到细小的铁素体晶粒，同时保证轧后所得钢板板形，如此，为后续空冷冷却工序奠定基础，尤其是基于两相区轧制阶段来实现最终钢板的组织控制，为钢板的综合性能提升打好基础。
其中，优选地，奥氏体再结晶温度Tnr可以采用如下公式③计算得到：
Figure 738171DEST_PATH_IMAGE001
……公式③
也即，基于连铸坯中Nb、C、V、Ti、Al、Si的实际质量百分比，来计算得到Tnr。在具体实施时，同样可在前述的加热工序之前对连铸坯取样，检测连铸坯中化学成分含量，包括Nb的实际质量百分比（如公式中用[Nb]表示）、C的实际质量百分比（如公式中用[C]表示）、V的实际质量百分比（如公式中用[V]表示）、Ti的实际质量百分比（如公式中用[Ti]表示）、Al的实际质量百分比（如公式中用[Al]表示）以及Si的实际质量百分比（如公式中用[Si]表示），而后根据前述公式③计算得到Tnr。如此，建立了化学成分的实际含量与三阶段控制轧制工序中若干轧制温度的匹配关系，从而充分发挥各个合金元素的作用和功效，实现轧制工艺与化学成分的充分匹配，进一步提升最终所得钢板的综合性能。当然，Tnr通过公式③计算得到为本发明的一优选的方案，本发明中Tnr并非局限于此，例如基于经验所得或其它方式得到Tnr。
另外，如前所述，Ar3表示奥氏体向铁素体转变的温度，其具体可以如现有已知技术，采用差示扫描量热仪（DSC）按照JY/T 0589.3-2020行业标准进行试验并测量，当然，不限于此。
（3）空冷冷却工序
前述三阶段控制轧制工序中轧制而成的钢板，离开轧机之后直接上冷床进行空气冷却，冷却至室温即得到钢板成品。
如此，本发明在前述化学成分和三阶段控制轧制的情况下，采用空气冷却的方式得到强度高、低温韧性好和板形良好的钢板，不再如现有技术一样在超快冷系统上进行水冷冷却，以避免了水冷冷却所导致的板形差、心部和表面的组织性能差异大等缺陷。从原理上来讲，在前述化学成分和三阶段控制轧制的情况下，轧制过程中已发生铁素体相变，产生了较多细小的形变诱导铁素体，保证了钢板的屈服强度；钢板中大量铁素体相的产生，碳向过冷奥氏体中扩散并聚集，使得过冷奥氏体的CCT曲线发生改变，无法再进行铁素体向珠光体相变，进而在空冷条件下过冷奥氏体发生贝氏体相变，从而保证钢板具有较高的抗拉强度、较低的屈强比；并且避免了低温韧性、板形、以及心部和表面的均匀性的劣化。
具体而言，本发明中，空冷冷却工序中，冷却至室温之后，钢板的组织为多边形铁素体、形变诱导铁素体和贝氏体构成的复相组织，其中，多边形铁素体占比≤10%，形变诱导铁素体占比70~80%，贝氏体占比10~20%。
并且，钢板的屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥600MPa，延伸率≥30%，屈强比≤0.77，-40℃冲击功KV2≥270J，-60℃冲击功KV2≥260J，不平度上限为2mm/m。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）采用低碳低合金的化学成分体系，不含Mo等昂贵合金，不仅大大降低了合金成本，而且还可以避免因高碳所引起的焊接性能差的问题；
（2）在化学成分的基础上，采用三阶段控制轧制+空冷冷却技术，取消了现有的离线热处理，解决了由于离线热处理工序造成的生产工序长、成本高等问题，具有工艺流程短、生产成本低等优点；且避免因水冷冷却导致的钢板板形差、心部和表面的组织性能差异大等问题；
（3）在化学成分的基础上，采用三阶段控制轧制+空冷冷却技术，实现钢板组织的优化，使所得钢板具有强度高、低温韧性好、焊接性能优异、板形良好的优点，并满足低成本、高生产节奏的需求，促进风电用结构钢板的技术整体进步。
下面提供本发明的2个实施例，来对本发明的技术方案进一步说明。当然，这2个实施例仅为本实施方式所含众多变化实施例中的一部分，而非全部。
实施例1
提供一种钢板，钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.08%，Si:0.15%，Mn:1.48%，P:0.012%，S:0.004%，Cr:0.12%，Ni:0.12%，Nb:0.014%，Ti:0.014%，Alt:0.035%，N:0.0042%，其余为铁和不可避免的杂质，碳当量CEV:0.359%。
钢板的生产方法包括以下三个工序。
（1）加热工序
采用的连铸坯的化学成分以质量百分比计包括：C:0.08%，Si:0.15%，Mn:1.48%，P:0.012%，S:0.004%，Cr:0.12%，Ni:0.12%，Nb:0.014%，Ti:0.014%，Alt:0.035%，N:0.0042%，其余为铁和不可避免的杂质，碳当量CEV:0.359%。
采用如前文的公式①计算得到TNbC为1171℃，采用如前文的公式②计算得到TNbN为1209℃，采用如前文的公式③计算得到Tnr为909℃，并采用差示扫描量热仪（DSC）按照JY/T0589.3-2020行业标准进行试验并测量得到Ar3为771℃。
将连铸坯在加热炉中加热，控制均热温度为1209℃~1239℃，并在均热温度保温25~45min，并且，将连铸坯加热至均热温度的加热时间满足为1.0min/mm×H(mm)~1.1min/mm×H(mm)，H(mm)表示连铸坯的厚度且单位为mm。
（2）三阶段控制轧制工序
连铸坯出加热炉后，依次经过再结晶区轧制、非再结晶区轧制、两相区轧制，制成钢板。
再结晶区轧制阶段，开轧温度控制为1000℃~1100℃，终轧温度控制为939℃~980℃；非再结晶区轧制阶段，开轧温度控制为840℃~879℃，终轧温度控制为791℃~820℃；两相区轧制阶段，开轧温度为680℃~751℃，终轧温度为650℃~670℃，且前两道次的压下率≥12%、最后一道次的压下率≤5%。
（3）空冷冷却工序
钢板离开轧机之后，直接上冷床进行空气冷却，至室温，得到钢板成品。
对冷却至室温的钢板成品进行取样检测，包括：（1）金相组织检测，所得金相组织图如图1所示，检测发现，钢板的组织为多边形铁素体、形变诱导铁素体和贝氏体构成的复相组织，其中，多边形铁素体占比10%，形变诱导铁素体占比78%，贝氏体占比12%；（2）力学性能检测，检测结果显示，钢板的屈服强度为466MPa，抗拉强度为611MPa，屈强比为0.77，延伸率为31%，另外，-40℃冲击功KV2的三个取样检测结果为316J、304J和310J，而-60℃冲击功KV2的三个取样检测结果为284J、290J和291J；（3）按照GB/T709-2019标准进行不平度检测，钢板的不平度≤2mm/m，也即最大不超过2mm/m。
实施例2
提供一种钢板，钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.10%，Si:0.15%，Mn:1.42%，P:0.011%，S:0.004%，Cr:0.12%，Ni:0.12%，Nb:0.014%，Ti:0.014%，Alt:0.035%，N:0.0039%，其余为铁和不可避免的杂质，碳当量CEV:0.369%。
钢板的生产方法包括以下三个工序。
（1）加热工序
采用的连铸坯的化学成分以质量百分比计包括：C:0.10%，Si:0.15%，Mn:1.42%，P:0.011%，S:0.004%，Cr:0.12%，Ni:0.12%，Nb:0.014%，Ti:0.014%，Alt:0.035%，N:0.0039%，其余为铁和不可避免的杂质，碳当量CEV:0.369%。
采用如前文的公式①计算得到TNbC为1190℃，采用如前文的公式②计算得到TNbN为1203℃，采用如前文的公式③计算得到Tnr为919℃，并采用差示扫描量热仪（DSC）按照JY/T0589.3-2020行业标准进行试验并测量得到Ar3为771℃。
将连铸坯在加热炉中加热，控制均热温度为1203℃~1233℃，并在均热温度保温25~45min，并且，将连铸坯加热至均热温度的加热时间满足为1.0min/mm×H(mm)~1.1min/mm×H(mm)，H(mm)表示连铸坯的厚度且单位为mm。
（2）三阶段控制轧制工序
连铸坯出加热炉后，依次经过再结晶区轧制、非再结晶区轧制、两相区轧制，制成钢板。
再结晶区轧制阶段，开轧温度控制为1000℃~1100℃，终轧温度控制为949℃~980℃；非再结晶区轧制阶段，开轧温度控制为840℃~889℃，终轧温度控制为791℃~820℃；两相区轧制阶段，开轧温度为680℃~751℃，终轧温度为650℃~670℃，且前两道次的压下率≥12%、最后一道次的压下率≤5%。
（3）空冷冷却工序
钢板离开轧机之后，直接上冷床进行空气冷却，至室温，得到钢板成品。
对冷却至室温的钢板成品进行取样检测，包括：（1）金相组织检测，所得金相组织图如图2所示，检测发现，钢板的组织为多边形铁素体、形变诱导铁素体和贝氏体构成的复相组织，其中，多边形铁素体占比9%，形变诱导铁素体占比80%，贝氏体占比11%；（2）力学性能检测，检测结果显示，钢板的屈服强度为478MPa，抗拉强度为618MPa，屈强比为0.77，延伸率为30%，另外，-40℃冲击功KV2的三个取样检测结果为279J、272J和272J，而-60℃冲击功KV2的三个取样检测结果为264J、293J和262J；（3）按照GB/T709-2019标准进行不平度检测，钢板的不平度≤2mm/m，也即最大不超过2mm/m。
另外，为了说明本发明的技术效果，在此提供2个对比例。
对比例1
提供一种钢板，所述钢板的化学成分与实施例1完全一致。具体地，制备该钢板所采用的连铸坯与实施例1所用连铸坯为同一炉钢水制备而成，相应的化学成分以及中心偏析、夹杂物等情况也就完全一致。
另外，该对比例1中的钢板生产过程中，加热工序、三阶段控制轧制工序也与实施例1完全相同，区别仅在于：对比例1中的钢板在离开轧机之后，并未如实施例1一样直接上冷床进行空气冷却，而是进入超快冷系统进行水冷冷却，其中水压为0.2MPa、冷却速度为10~15℃/s、终冷温度为410℃~470℃，冷却完成后得到钢板成品。
对冷却至室温的钢板成品进行取样检测，包括：（1）金相组织检测，检测发现，钢板的组织为多边形铁素体、形变诱导铁素体和贝氏体构成的复相组织，其中，多边形铁素体占比7%，形变诱导铁素体占比67%，贝氏体占比26%；（2）力学性能检测，检测结果显示，钢板的屈服强度为533MPa，抗拉强度为741MPa，屈强比为0.72，延伸率为22%，另外，-40℃冲击功KV2的三个取样检测结果为262J、259J和251J，而-60℃冲击功KV2的三个取样检测结果为185J、188J和206J；（3）按照GB/T709-2019标准进行不平度检测，钢板的不平度≤6mm/m，也即最大达到6mm/m。
对比例2
提供一种钢板，所述钢板的化学成分与实施例2完全一致。具体地，制备该钢板所采用的连铸坯与实施例2所用连铸坯为同一炉钢水制备而成，相应的化学成分以及中心偏析、夹杂物等情况也就完全一致。
另外，该对比例2中的钢板生产过程中，加热工序、三阶段控制轧制工序也与实施例2完全相同，区别仅在于：对比例2中的钢板在离开轧机之后，并未如实施例2一样直接上冷床进行空气冷却，而是进入超快冷系统进行水冷冷却，其中水压为0.2MPa、冷却速度为10~15℃/s、终冷温度为400℃~460℃，冷却完成后得到钢板成品。
对冷却至室温的钢板成品进行取样检测，包括：（1）金相组织检测，检测发现，钢板的组织为多边形铁素体、形变诱导铁素体和贝氏体构成的复相组织，其中，多边形铁素体占比6%，形变诱导铁素体占比67%，贝氏体占比27%；（2）力学性能检测，检测结果显示，钢板的屈服强度为554MPa，抗拉强度为751MPa，屈强比为0.74，延伸率为23%，另外，-40℃冲击功KV2的三个取样检测结果为255J、252J和255J，而-60℃冲击功KV2的三个取样检测结果为190J、192J和198J；（3）按照GB/T709-2019标准进行不平度检测，钢板的不平度≤5mm/m，也即最大达到5mm/m。
由上述实施例以及结合对比例可以看出，本发明中结合化学成分设计、轧制工艺、冷却工艺的相互配合，在实现低成本、高生产节奏的同时，确保了钢板的强度和韧性的相互匹配，并保证了钢板的焊接性能和板形，达到了经济效益和钢板品质的综合改善。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风电用结构钢板的生产方法，其特征在于，钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.075%~0.115%，Si:0.11%~0.19%，Mn:1.39%~1.49%，P:0.008%~0.015%，S:0.002%~0.008%，Cr:0.08%~0.16%，Ni:0.08%~0.16%，Nb:0.012%~0.018%，Ti:0.008%~0.016%，Alt:0.025%~0.045%，N:0.0020%~0.0055%，其余为铁和不可避免的杂质，碳当量CEV:0.355%~0.370%，其中CEV=[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15；所述生产方法包括：
（1）加热工序
连铸坯在加热炉中加热至均热温度max(TNbC,TNbN)~max(TNbC,TNbN)+30℃，而后保温25~45min，其中TNbC、TNbN分别表示NbC、NbN的溶解温度，max(TNbC,TNbN)表示为TNbC和TNbN二者中较大的一个；
（2）三阶段控制轧制工序
连铸坯出加热炉后，依次经过再结晶区轧制、非再结晶区轧制、两相区轧制，制成钢板；在再结晶区轧制阶段，开轧温度为1000℃~1100℃，终轧温度为Tnr+30℃~980℃，Tnr表示奥氏体再结晶温度；在非再结晶区轧制阶段，开轧温度为840℃~Tnr-30℃，终轧温度为Ar3＋20℃~820℃，Ar3表示奥氏体向铁素体转变的温度；在两相区轧制阶段，开轧温度为680℃~Ar3-20℃，终轧温度为650℃~670℃，且前两道次的压下率≥12%、最后一道次的压下率≤5%；
（3）空冷冷却工序
钢板离开轧机后，直接上冷床进行空气冷却，得到屈服强度≥460MPa、-60℃冲击功KV2≥260J且不平度上限为2mm/m的钢板成品。
2.根据权利要求1所述的风电用结构钢板的生产方法，其特征在于，在加热工序中，将连铸坯加热至均热温度的加热时间为1.0min/mm×H(mm)~1.1min/mm×H(mm)，H(mm)表示连铸坯的厚度且单位为mm。
3.根据权利要求1所述的风电用结构钢板的生产方法，其特征在于，采用公式lg{[Nb][C]}γ=-5600/TNbC+1.74+(1380/TNbC-0.027)×[C]计算得到TNbC；
以及/或者，采用公式lg{[Nb][N]}γ=2.8-8500/TNbN计算得到TNbN；
以及/或者，Tnr采用如下公式计算得到，
Figure 262615DEST_PATH_IMAGE001
。
4.一种风电用结构钢板，其特征在于，采用权利要求1~3任一项所述的生产方法制备而成。
5.根据权利要求4所述的风电用结构钢板，其特征在于，钢板的组织为多边形铁素体、形变诱导铁素体和贝氏体构成的复相组织。
6.根据权利要求5所述的风电用结构钢板，其特征在于，多边形铁素体占比≤10%，形变诱导铁素体占比70~80%，贝氏体占比10~20%。
7.根据权利要求4所述的风电用结构钢板，其特征在于，钢板的屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥600MPa，延伸率≥30%，屈强比≤0.77。
8.根据权利要求4所述的风电用结构钢板，其特征在于，钢板的-40℃冲击功KV2≥270J，-60℃冲击功KV2≥260J。
9.一种风电用结构钢板，其特征在于，钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.075%~0.115%，Si:0.11%~0.19%，Mn:1.39%~1.49%，P:0.008%~0.015%，S:0.002%~0.008%，Cr:0.08%~0.16%，Ni:0.08%~0.16%，Nb:0.012%~0.018%，Ti:0.008%~0.016%，Alt:0.025%~0.045%，N:0.0020%~0.0055%，其余为铁和不可避免的杂质，碳当量CEV:0.355%~0.370%，其中CEV=[C]+[Mn]/6+([Cr]+[Mo]+[V])/5+([Cu]+[Ni])/15；所述钢板由连铸坯经由以下三个工序制备而成：
（1）加热工序
连铸坯在加热炉中加热至均热温度max(TNbC,TNbN)~max(TNbC,TNbN)+30℃，而后保温25~45min，其中TNbC、TNbN分别表示NbC、NbN的溶解温度，max(TNbC,TNbN)表示为TNbC和TNbN二者中较大的一个；
（2）三阶段控制轧制工序
连铸坯出加热炉后，依次经过再结晶区轧制、非再结晶区轧制、两相区轧制，制成钢板；在再结晶区轧制阶段，开轧温度为1000℃~1100℃，终轧温度为Tnr+30℃~980℃，Tnr表示奥氏体再结晶温度；在非再结晶区轧制阶段，开轧温度为840℃~Tnr-30℃，终轧温度为Ar3＋20℃~820℃，Ar3表示奥氏体向铁素体转变的温度；在两相区轧制阶段，开轧温度为680℃~Ar3-20℃，终轧温度为650℃~670℃，且前两道次的压下率≥12%、最后一道次的压下率≤5%；
（3）空冷冷却工序
钢板离开轧机后，直接上冷床进行空气冷却，得到屈服强度≥460MPa、-60℃冲击功KV2≥260J且不平度上限为2mm/m的钢板成品。
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