CN114657446A - 一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，所述超高强钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.38‑0.45%，Si：0.17‑0.37%，Mn：0.50‑0.80%，P≤0.020%，S≤0.005%，Cr：0.90‑1.20%，Mo：0.15‑0.25%，Cu≤0.20%，Ni≤0.30%，Al：0.030‑0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，包括：铁水→转炉/电炉冶炼→LF→RH→铸坯缓冷→合型轧制，采用本发明制得的超高强钢的屈服强度RP0.2为1060‑1120MPa，Rm为1210‑1290MPa，延伸率A≥14%，断面收缩率Z≥54%，冲击功Aku2≥120J，洛氏硬度HRC为60‑67。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料制造技术领域，特别是一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法。
背景技术
地脚螺栓，就是为了把设备紧固在混凝土基础上用的螺丝杆件。一般用于铁路、公路、电力企业、工厂、矿山、桥梁、塔吊、大跨度钢结构和大型建筑等基础设施，拥有较强的稳固性。由于地脚螺栓是把机器设备和大地、基础连接起来，所以地脚螺栓通常是埋设在大地或者基础的混凝土中。因此，地脚螺栓用钢材需要具有良好的机械性能及可加工性，同时还需具有高强度和韧性、淬透性，以及较高的疲劳极限和抗低温冲击能力。
但是，用作风电方面的地脚螺栓因长期处在野外，极易受外部环境影响而产生材料性能下降。尽管有些地脚螺栓不直接与介质接触，但由于各种原因，具有腐蚀性的介质很可能被传递到地脚螺栓上，从而使地脚螺栓发生腐蚀。因此，用于风电设备的地脚螺栓，除了保持原有的各项性能外，要重点考虑地脚螺栓的抗腐蚀能力，才能保证风电工程的安全性。因此，研发一种风电专用地脚螺栓用钢材，对延长风电设备检修周期及使用寿命非常重要。
发明内容
本发明的目的就是针对风电设备地脚螺栓对钢材性能的需求，提供一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法。
本发明的一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，所述超高强钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.38-0.45%，Si：0.17-0.37%，Mn：0.50-0.80%，P≤0.020%，S≤0.005%，Cr：0.90-1.20%，Mo：0.15-0.25%，Cu≤0.20%，Ni≤0.30%，Al：0.030-0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，包括：铁水→转炉/电炉冶炼→LF→RH→铸坯缓冷→合型轧制，其中：
（1）转炉出钢温度：1580-1620℃；终点成分要求：[C]0.06%-0.15%，[P]≤0.013%；出钢过程中，加入铝锭2.3-2.8Kg/t，保证钢水脱氧效果良好；
（2）根据氩后化学成分，加入适量的硅锰、硅铁、高碳铬铁、钼铁以及适量的铜铁、镍板，调节合金化学成分至设计范围；合金及脱氧材料均在出钢1/3时加入，出钢4/5前加完，吹氩时间≥3min，让钢水与合金充分接触，不允许钢液大翻，氩后温度≥1540℃；
（3）LF进站温度≥1530℃；进入精炼炉后，喂铝线800-1000m，均匀化15min后，取精炼第①样，要求Alt控制在0.070-0.080%，如果偏低，适当补加铝粒，将Al调整至设计范围；再加入石灰5.3-8.0kg/t、适量石英砂直接调渣至碱度为3.0-4.0，调渣完毕根据钢中C、Si含量加入电石0.65-1.00kg/t及其它脱氧剂（硅锰球）进行扩散脱氧；白渣保持时间≥15min，精炼后期，钢中各种成分调整到位后，同时要求Al控制在0.035-0.050%，若不合格，则继续调整Al含量至0.035-0.050%；
（4）RH真空精炼：极限真空度＜67Pa，极限真空保压时间≥15min；真空处理结束后，加入钙铁线2.5-3.5m/t；钙处理结束后，软吹时间≥10min，且吹氩强度适中，避免渣面有明显波动造成钢液面裸露，钢水被污染；
（5）连铸：采用钢包保护套管进行氩封保护浇注，配置电磁搅拌设备及对应的拉速和配水量，且要求方坯堆冷时间≥24h；
（6）轧钢阶段：开轧温度1080-1120℃；终轧温度950-1020℃；冷床保温罩开启角度30°，加快冷床步进速度，保证钢材剪切温度≥400℃；钢材及时坑冷，保证Φ50mm及以上规格圆钢入坑温度≥400℃，Φ50mm以下规格圆钢入坑温度≥350℃，第一时间盖好缓冷盖，缓冷时间≥24h方可起坑。
本发明钢材轧制过程的工艺原理如下：
①加热钢坯，在1130-1180℃范围保温45-55min，使含碳含氧的CrMo化合物回溶到奥氏体中，随后轧制成不同规格圆钢；
②利用开轧时挤压变形条件，在1080-1120℃阶段让钢中的粗大奥氏体晶粒充分细化；
③再利用高温条件，在950-1020℃让钢中的Al与含氧的Cr的化合物发生置换反应，生产部分Al2O3，起到钢材钝化效果，进一步提高耐蚀性；
④控制圆钢随后冷却速度0.50-0.70℃/s，钢材及时入坑缓冷，保证Φ50mm及以上规格圆钢入坑温度≥400℃，Φ50mm以下规格圆钢入坑温度≥350℃，第一时间盖好缓冷盖，缓冷时间≥24h方可起坑。
所述超高强钢的屈服强度RP0.2为1060-1120MPa，Rm为1210-1290MPa，延伸率A≥14%，断面收缩率Z≥54%，冲击功Aku2≥120J，洛氏硬度HRC为60-67。
本发明钢种主要用作风电设备的地脚螺栓，除了高强度、韧性、抗疲劳以及低温冲击功外，还需要考虑地脚螺栓的周围环境，也就是抗腐蚀能力。本发明中各组分的作用及控制的理由如下：
硫： 硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。同时，如果硫含量过高，说明脱氧不够彻底，容易消耗钢中的铝，不能保证铝含量，所以，本钢种中硫的设计范围为≤0.005%。磷：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。为防止造成“冷脆”，本发明钢种中P含量控制在0.020%以内。铬：在结构钢，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是耐腐蚀钢的重要合金元素。
铝：用作炼钢时的脱氧剂，细化晶粒，抑制低碳钢的时效，改善钢在低温时的韧性，特别是降低了钢的脆性转变温度；研究表明，适量的铝可改变氧化皮的结构，使钢在980℃以下具有抗氧化性。当铝与铬配合使用时，其抗氧化性能有更大的提高。但是脱氧时加铝过多，将促进钢的石墨化倾向，高温强度和韧性降低，本发明钢种的Cr含量在0.90-1.12%，所以设计Al含量在0.030-0.045%。
抗腐蚀的金属元素较多，但是铝是最经济最好用于添加的合金元素。铝本身是一种活波性较锌、铁、铜等元素更强的金属，金属铝甚至在没有保护环境的情况下可以直接与水反应，置换出水中的氢。平常说铝有很好的抗腐蚀性，主要是暴露在空气中的铝表面能迅速与空气中的氧作用，生产一层很薄的氧化层，而这氧化层较稳定，防止了铝表面的进一步被氧化腐蚀，从而具有良好的抗腐蚀性能。本发明中选择铝元素作为抗腐蚀性能的主要元素，一方面考虑到铝良好的抗腐蚀性能，还考虑到铝与铬配合使用会发挥更大的抗腐蚀能力，结合钢中Cr含量以及Cr元素特点，在钢中添加一定比例的铝含量，在轧制过程中采用控轧控冷工艺，利用Cr2O3（钢中含Cr化合物）+2Al=2Cr+Al2O3（生成条件：高温），获得一部分Al2O3，起到钝化作用，提高钢材本身的抗腐蚀性；在外界腐蚀环境下，多余的Al还可以继续与空气中氧作用，在螺栓表面形成一层氧化膜，形成钝化作用，提高耐蚀性，最终获得符合客户需求的材质。
本发明的有益效果如下：
（1）与现有技术相比，本发明技术特点是只需进行微量元素成分体系设计，无需改造任何生产设备、无需对现有生产工艺作重大调整。
（2）本发明中将Al元素作为合金元素加入，并规定相应的Al元素含量范围，为耐蚀钢成分标准制定提供基础。
（3）本发明钢种与常规地脚螺栓用钢相比，控制钢中Al与Cr的置换条件，改善了钢的耐蚀性，减少其他辅助工序（喷漆或其他），降低成本，即节约能源、保护环境、又提高了产品的性价比和市场竞争力。
所以，本发明通过应用Al元素对钢材性能不同方面的影响，将钢中Al元素作为有益合金元素加以利用，采用合理的工序流程，达到了同时提高钢的耐蚀性目的。
具体实施方式
为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。
下表1为本发明各实施例超高强钢的化学成分（wt%）取值列表；
下表2为本发明各实施例超高强钢力学性能测试结果列表。
本发明的一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢，所述超高强钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.38-0.45%，Si：0.17-0.37%，Mn：0.50-0.80%，P≤0.020%，S≤0.005%，Cr：0.90-1.20%，Mo：0.15-0.25%，Cu≤0.20%，Ni≤0.30%，Al：0.030-0.045%，O：0.0009-0.0012%，N：0.0034-0.0045%，H：0.0007-0.0009%，其余为Fe和不可避免的杂质。
表1 本发明各实施例超高强钢的化学成分（wt%）取值列表：
实施例1
本实施例的高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，包括：铁水→转炉/电炉冶炼→LF→RH→铸坯缓冷→合型轧制，其中：
（1）出钢温度：1615℃；终点成分要求：[C]：0.08%，[P]：0.013%；出钢过程中，加入铝锭2.8Kg/t，保证钢水脱氧效果良好；
（2）根据氩后化学成分，加入合适的硅锰、硅铁、高碳铬铁、钼铁；合金及脱氧材料均在出钢1/3时加入，出钢4/5前加完，吹氩时间5min，让钢水与合金充分接触，不允许钢液大翻，氩后温度1547℃；
（3）进站温度1534℃；进入精炼炉后，喂铝线1000m，均匀化15min后，取精炼第①样Alt：0.080%；再加入适量的石灰6.5kg/t、石英砂等原材料直接调渣，调渣完毕根据钢中C、Si含量加入电石及其它脱氧剂（硅锰球），进行扩散脱氧；白渣保持时间16min，精炼后期，钢中各种成分调整到位后，Alt：0.050%；
（4）RH真空精炼，极限真空保压度＜67Pa，极限真空保压时间15min；真空处理结束后，加入钙铁线2.5m/t；钙处理结束后，软吹时间10min，且吹氩强度适中，避免渣面有明显波动造成钢液面裸露，钢水被污染；
（5）连铸过程中，钢包保护套管进行氩封保护浇注，配置电磁搅拌设备及对应的拉速和配水量，方坯堆冷时间25h；
（6）轧钢阶段：开轧温度1089℃；终轧温度970℃；冷床保温罩开启角度30°，加快冷床步进速度，钢材规格Φ65mm，剪切温度470℃，钢材及时坑冷，缓冷时间24h方起坑。
①加热钢坯，在1130℃范围保温55min，使含碳含氧的CrMo化合物回溶到奥氏体中，随后轧制成不同规格圆钢；
②利用开轧时挤压变形条件，在1080℃阶段让钢中的粗大奥氏体晶粒充分细化；
③再利用高温条件，在950℃让钢中的Al与含氧的Cr的化合物发生置换反应，生产部分Al2O3，起到钢材钝化效果，进一步提高耐蚀性；
④控制圆钢随后冷却速度0.50℃/s，钢材及时入坑缓冷，钢材规格Φ65mm，剪切温度470℃，钢材及时坑冷，缓冷时间24h方起坑。
实施例2
本实施例的高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，包括：铁水→转炉/电炉冶炼→LF→RH→铸坯缓冷→合型轧制，其中：
（1）出钢温度：1608℃；终点成分要求：[C]：0.12%，[P]：0.012%；出钢过程中，加入铝锭2.4Kg/t，保证钢水脱氧效果良好；
（2）根据氩后化学成分，加入合适的硅锰、硅铁、高碳铬铁、钼铁；合金及脱氧材料均在出钢1/3时加入，出钢4/5前加完，吹氩时间≥3min，让钢水与合金充分接触，不允许钢液大翻，氩后温度1549℃；
（3）进站温度1538℃；进入精炼炉后，喂铝线850m，均匀化15min后，取精炼第①样，Alt：0.073%，；再加入适量的石灰6.5kg/t、石英砂等原材料直接调渣，调渣完毕根据钢中C、Si含量加入电石及其它脱氧剂，进行扩散脱氧；白渣保持时间15min，精炼后期，钢中各种成分调整到位后，Alt：0.041%；
（4）RH真空精炼，极限真空保压度＜67Pa，极限真空保压时间15min；真空处理结束后，加入钙铁线3.2m/t；钙处理结束后，软吹时间10min，且吹氩强度适中，避免渣面有明显波动造成钢液面裸露，钢水被污染；
（5）连铸过程中，钢包保护套管进行氩封保护浇注，配置电磁搅拌设备及对应的拉速和配水量，方坯堆冷时间24h；
（6）轧钢阶段：开轧温度1091℃；终轧温度981℃；冷床保温罩开启角度30°，加快冷床步进速度，钢材规格Φ55mm，剪切温度440℃，钢材及时坑冷，缓冷时间24h方起坑。
①加热钢坯，在1139℃范围保温50min，使含碳含氧的CrMo化合物回溶到奥氏体中，随后轧制成不同规格圆钢；
②利用开轧时挤压变形条件，在1091℃阶段让钢中的粗大奥氏体晶粒充分细化；
③再利用高温条件，在981℃让钢中的Al与含氧的Cr的化合物发生置换反应，生产部分Al2O3，起到钢材钝化效果，进一步提高耐蚀性；
④控制圆钢随后冷却速度0.54℃/s，钢材及时入坑缓冷，钢材规格Φ55mm，剪切温度440℃，钢材及时坑冷，缓冷时间24h方起坑。
实施例3
本实施例的高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，包括：铁水→转炉/电炉冶炼→LF→RH→铸坯缓冷→合型轧制，其中：
（1）出钢温度：1595℃；终点成分要求：[C]：0.10%，[P]：0.011%；出钢过程中，加入铝锭2.6Kg/t，保证钢水脱氧效果良好；
（2）根据氩后化学成分，加入合适的硅锰、硅铁、高碳铬铁、钼铁；合金及脱氧材料均在出钢1/3时加入，出钢4/5前加完，吹氩时间≥3min，让钢水与合金充分接触，不允许钢液大翻，氩后温度1546℃；
（3）进站温度1535℃；进入精炼炉后，喂铝线900m，均匀化15min后，取精炼第①样Alt：0.076%，；再加入适量的石灰6.5kg/t、石英砂等原材料直接调渣，调渣完毕根据钢中C、Si含量加入电石及其它脱氧剂，进行扩散脱氧；白渣保持时间15min，精炼后期，钢中各种成分调整到位后，Alt：0.036%；
（4）RH真空精炼，极限真空保压度＜67Pa，极限真空保压时间15min；真空处理结束后，加入钙铁线2.7m/t；钙处理结束后，软吹时间10min，且吹氩强度适中，避免渣面有明显波动造成钢液面裸露，钢水被污染；
（5）连铸过程中，钢包保护套管进行氩封保护浇注，配置电磁搅拌设备及对应的拉速和配水量，方坯堆冷时间25h；
（6）轧钢阶段：
①加热钢坯，在1162℃范围保温45-55min，使含碳含氧的CrMo化合物回溶到奥氏体中，随后轧制成不同规格圆钢；
②利用开轧时挤压变形条件，在1089℃阶段让钢中的粗大奥氏体晶粒充分细化；
③再利用高温条件，在1019℃让钢中的Al与含氧的Cr的化合物发生置换反应，生产部分Al2O3，起到钢材钝化效果，进一步提高耐蚀性；
④控制圆钢随后冷却速度0.61℃/s，钢材及时入坑缓冷，钢材规格Φ50mm，剪切温度420℃，钢材及时坑冷，缓冷时间24h方起坑。
实施例4
本实施例的高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，包括：铁水→转炉/电炉冶炼→LF→RH→铸坯缓冷→合型轧制，其中：
（1）出钢温度：1603℃；终点成分要求：[C]：0.13%，[P]：0.012%；出钢过程中，加入铝锭2.3Kg/t，保证钢水脱氧效果良好；
（2）根据氩后化学成分，加入合适的硅锰、硅铁、高碳铬铁、钼铁；合金及脱氧材料均在出钢1/3时加入，出钢4/5前加完，吹氩时间≥3min，让钢水与合金充分接触，不允许钢液大翻，氩后温度1551℃；
（3）进站温度1539℃；进入精炼炉后，喂铝线800m，均匀化15min后，取精炼第①样Alt：0.070%；再加入适量的石灰6.5kg/t、石英砂等原材料直接调渣，调渣完毕根据钢中C、Si含量加入电石及其它脱氧剂，进行扩散脱氧；白渣保持时间16min。精炼后期，钢中各种成分调整到位后，Alt：0.035%；
（4）RH真空精炼，极限真空保压度＜67Pa，极限真空保压时间15min；真空处理结束后，加入钙铁线3.5m/t；钙处理结束后，软吹时间10min，且吹氩强度适中，避免渣面有明显波动造成钢液面裸露，钢水被污染；
（5）连铸过程中，钢包保护套管进行氩封保护浇注，配置电磁搅拌设备及对应的拉速和配水量，求方坯堆冷时间24h；
（6）轧钢阶段：开轧温度1089℃；终轧温度1023℃；冷床保温罩开启角度30°，加快冷床步进速度，钢材规格Φ35mm，剪切温度430℃，钢材及时坑冷，缓冷时间24h方起坑；
①加热钢坯，在11180℃范围保温45min，使含碳含氧的CrMo化合物回溶到奥氏体中，随后轧制成不同规格圆钢；
②利用开轧时挤压变形条件，在1120℃阶段让钢中的粗大奥氏体晶粒充分细化；
③再利用高温条件，在1020℃让钢中的Al与含氧的Cr的化合物发生置换反应，生产部分Al2O3，起到钢材钝化效果，进一步提高耐蚀性；
④控制圆钢随后冷却速度0.70℃/s，钢材及时入坑缓冷，钢材规格Φ35mm，剪切温度360℃，钢材及时坑冷，缓冷时间24h方起坑。
表2 本发明各实施例钢材力学性能测试结果列表
从上表2可以看出，采用本发明成分及工艺方法制得的超高强钢，屈服强度RP0.2为1060-1120MPa，Rm为1210-1290MPa，延伸率A≥14%，断面收缩率Z≥54%，冲击功Aku2≥120J，洛氏硬度HRC为60-67，性能方面完全满足风电设备用地脚螺栓用钢材的使用需求。
Claims (2)
1.一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，其特征在于所述超高强钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.38-0.45%，Si：0.17-0.37%，Mn：0.50-0.80%，P≤0.020%，S≤0.005%，Cr：0.90-1.20%，Mo：0.15-0.25%，Cu≤0.20%，Ni≤0.30%，Al：0.030-0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，包括：铁水→转炉/电炉冶炼→LF→RH→铸坯缓冷→合型轧制，其中：
（1）转炉出钢温度：1580-1620℃；终点成分要求：[C]0.06%-0.15%，[P]≤0.013%；出钢过程中，加入铝锭2.3-2.8Kg/t，保证钢水脱氧效果良好；
（2）根据氩后化学成分，加入适量的硅锰、硅铁、高碳铬铁、钼铁以及适量的铜铁、镍板，调节合金化学成分至设计范围；合金及脱氧材料均在出钢1/3时加入，出钢4/5前加完，吹氩时间≥3min，让钢水与合金充分接触，不允许钢液大翻，氩后温度≥1540℃；氩后控制关键成分：P≤0.015%，Alt：0.050-0.080%；
（3）LF进站温度≥1530℃；进入精炼炉后，喂铝线800-1000m，均匀化15min后，取精炼第①样，要求Alt控制在0.070-0.080%，如果偏低，适当补加铝粒，将Al调整至设计范围；再加入石灰5.3-8.0kg/t、适量石英砂直接调渣至碱度为3.0-4.0，调渣完毕根据钢中C、Si含量加入电石0.65-1.00kg/t及硅锰球进行扩散脱氧；白渣保持时间≥15min，精炼后期，钢中各种成分调整到位后，同时要求Al控制在0.035-0.050%，若不合格，则继续调整Al含量至0.035-0.050%；
（4）RH真空精炼：极限真空度＜67Pa，极限真空保压时间≥15min；真空处理结束后，加入钙铁线2.5-3.5m/t；钙处理结束后，软吹时间≥10min，且吹氩强度适中，避免渣面有明显波动造成钢液面裸露，钢水被污染；
（5）连铸：采用钢包保护套管进行氩封保护浇注，配置电磁搅拌设备及对应的拉速和配水量，且要求方坯堆冷时间≥24h；
（6）轧钢阶段：开轧温度1080-1120℃；终轧温度950-1020℃；冷床保温罩开启角度30°，加快冷床步进速度，保证钢材剪切温度≥400℃；钢材及时坑冷，保证Φ50mm及以上规格圆钢入坑温度≥400℃，Φ50mm以下规格圆钢入坑温度≥350℃，第一时间盖好缓冷盖，缓冷时间≥24h方可起坑。
2.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，其特征在于：所述超高强钢的屈服强度RP0.2为1060-1120MPa，Rm为1210-1290MPa，延伸率A≥14%，断面收缩率Z≥54%，冲击功Aku2≥120J，洛氏硬度HRC为60-67。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112359264A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-02-12 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种高强度高韧性风电螺栓用钢的生产方法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112359264A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-02-12 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种高强度高韧性风电螺栓用钢的生产方法 |
| CN113881888A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-04 | 中天钢铁集团有限公司 | 一种高强度耐延迟断裂冷镦钢生产工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| GB/T3077-2015: "《中华人民共和国国家标准 合金结构钢》", 10 December 2015, 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会 * |
| 朱曾渝: "《新编中学化学手册》", 30 November 1998, 上海科学技术文献出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116287941A (zh) * | 2023-03-25 | 2023-06-23 | 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 | 一种高强度风电螺栓用钢的生产方法 |
| CN116287941B (zh) * | 2023-03-25 | 2024-01-12 | 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 | 一种高强度风电螺栓用钢的生产方法 |
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