CN114774781B - 一种稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢及其制备方法 - Google Patents

一种稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢及其制备方法，所述海上风电用钢的化学元素质量分数为：C：≤0.12％，Si：≤0.50％，Mn：≤1.6％，P≤0.025％，S≤0.010％，Nb：0.01～0.05％，Ti：≤0.05％，Al：0.020～0.050％，La：0.0020～0.025％，N≤0.004％，O≤0.003％，其余为铁和其他不可避免的杂质。本发明采用宽厚板连铸坯为热轧原料，进行加热、控轧控冷，最终得到具有优良耐疲劳性能的的海上风电用钢，该钢板疲劳强度较Q355E疲劳强度提升40％以上。

Description

一种稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢及其制备 方法
技术领域
本发明涉及高强度结构用钢领域，尤其涉及一种稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢及其制备方法。
背景技术
随着全球能源、资源和环境问题的出现，特别是全球气候变化日趋明显，风能特别是海上风力发电受到世界各国的高度重视，并在各国的共同努力下成为当前世界范围内发展速度最快的可再生能源之一。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，进而带来塔架所承受疲劳载荷的增加，因此对风电用钢的疲劳性能、断裂韧性和焊接性能提出了更高的要求。目前的海上风电用钢疲劳性能没有受到重视，针对这种情况，开发了一种稀土微合金化耐疲劳355MPa海上风电用钢，通过稀土处理提高耐疲劳性能，延长使用寿命，创造良好的经济效益。本文提供了一种稀土微合金化耐疲劳355MPa海上风电用钢的制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢及其制备方法，所制备的钢板具有良好的耐疲劳性能，提高了产品的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢，所述海上风电用钢的化学元素质量分数为：C：≤0.12％，Si：≤0.50％，Mn：≤1.6％，P≤0.025％，S≤0.010％，Nb：0.01～0.05％，Ti：≤0.05％，Al：0.020～0.050％，La：0.0020～0.025％，N≤0.004％，O≤0.003％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
进一步的，所述海上风电用钢的化学元素质量分数为：C：0.07％，Si：0.36％，Mn：1.35％，P:0.010％，S:0.005％，Nb：0.025％，Ti：0.012％，Al：0.024％，La：0.0025％，N:0.0029％，O:0.0021％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
进一步的，所述海上风电用钢的化学元素质量分数为：C：0.09％，Si：0.42％，Mn：1.42％，P:0.008％，S:0.0003％，Nb：0.030％，Ti：0.025％，Al：0.028％，La：0.0045％，N:0.0028％，O:0.0014％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
一种稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢的制备方法，包括如下步骤：
冶炼及连铸：铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉脱碳、脱磷，进行LF炉外精炼以及RH炉真空脱气，板坯连铸，板坯清理、缓冷，板坯质量检查；
加热及控轧控冷：加热至1180℃～1240℃出炉，高压水除鳞后进行轧制，粗轧开轧温度1080℃～1160℃，终轧温度980℃～1060℃，保证单道次压下率≥11％，累积压下率≥60％，待温厚度为成品厚度的2.4～3.6倍，精轧开轧温度875～905℃，保证单道次压下率≥12％，累积压下率≥63％，终轧温度范围为805℃～840℃，精轧后以8～18℃/s的冷速冷却到620～665℃，然后送往矫直机矫直。
进一步的，所述海上风电用钢的疲劳强度为390-450MPa。
进一步的，所述海上风电用钢的疲劳强度较Q355E疲劳强度提升40％以上。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
通过疲劳试验检测，海上风电用钢的疲劳强度为390-450MPa，其疲劳强度较Q355E疲劳强度提升40％以上
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明本发明实施例1显微组织照片。
具体实施方式
本发明的方法是采用宽厚板连铸坯为热轧原料，进行加热、控轧控冷，最终得到具有良好疲劳性能的钢板。该钢板的显微组织为铁素体+珠光体。
通过疲劳试验检测，该钢板疲劳强度较Q355E疲劳强度提升40％以上。
热轧原料成分设计方案如下：
元素质量分数为：C：≤0.12％，Si：≤0.50％，Mn：≤1.6％，P≤0.025％，S≤0.010％，Nb：0.01～0.05％，Ti：≤0.05％，Al：0.020～0.050％，RE(La)：0.0020～0.025％，N≤0.004％，O≤0.003％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
所述稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电钢的制备方法，包括如下步骤：
冶炼及连铸：铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉脱碳、脱磷，进行LF炉外精炼以及RH炉真空脱气，板坯连铸(电磁搅拌、轻压下)，板坯清理、缓冷，板坯质量检查。
加热及控轧控冷：加热至1180℃～1240℃出炉，高压水除鳞后进行轧制，粗轧开轧温度1080℃～1160℃，终轧温度980℃～1060℃，保证单道次压下率≥11％，累积压下率≥60％，待温厚度为成品厚度的2.4～3.6倍，精轧开轧温度875～905℃，保证单道次压下率≥12％，累积压下率≥63％，终轧温度范围为805℃～840℃，精轧后以8～18℃/s的冷速冷却到620～665℃，然后送往矫直机矫直。
通过疲劳试验检测，该钢板疲劳强度较Q355E疲劳强度提升40％以上。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
连铸坯的化学成分如下：
表1连铸坯化学成分单位：％
C Si Mn P S Alt Nb Ti La O N
0.07 0.36 1.35 0.010 0.005 0.024 0.025 0.012 0.0025 0.0021 0.0029
其制备方法包括：
冶炼及连铸：铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉脱碳、脱磷，进行LF炉外精炼以及RH炉真空脱气，板坯连铸(电磁搅拌、轻压下)，板坯清理、缓冷，板坯质量检查。
加热及控轧控冷：加热至1200℃出炉，高压水除鳞后进行轧制，粗轧开轧温度1127℃，终轧温度988℃，保证单道次压下率为≥11％，累积压下率64％，待温厚度为成品厚度的2.9倍，精轧开轧温度882℃，二阶段保证单道次压下率为≥12％，累积压下率66％，终轧温度为830℃，精轧后以13℃/s的冷速冷却到625℃，然后送往矫直机矫直。
通过耐腐蚀性试验检测，该钢板疲劳强度为395MPa，Q355E疲劳强度为270MPa，疲劳强度提升46.3％。
实施例2
连铸坯的化学成分如下：
表2连铸坯化学成分单位：％
其制备方法包括：
冶炼及连铸：铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉脱碳、脱磷，进行LF炉外精炼以及RH炉真空脱气，板坯连铸(电磁搅拌、轻压下)，板坯清理、缓冷，板坯质量检查。
加热及控轧控冷：加热至1220℃出炉，高压水除鳞后进行轧制，粗轧开轧温度1135℃，终轧温度995℃，保证单道次压下率为≥11％，累积压下率65％，待温厚度为成品厚度的3倍，精轧开轧温度887℃，二阶段保证单道次压下率为≥12％，累积压下率67％，终轧温度为835℃，精轧后以16℃/s的冷速冷却到600℃，然后送往矫直机矫直。
通过耐腐蚀性试验检测，该钢板疲劳强度为425MPa，Q355E疲劳强度为280MPa，疲劳强度提升51.8％。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢，其特征在于：所述海上风电用钢的化学元素质量分数为：C：≤0.12%，Si：≤0.50%，Mn：≤1.6%，P≤0.025%，S≤0.010%，Nb：0.01～0.05%，Ti：≤0.05%，Al：0.020～0.050%，La：0.0020～0.025%，N≤0.004%，O≤0.003%，其余为铁和其他不可避免的杂质；
包括如下步骤：
冶炼及连铸：铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉脱碳、脱磷，进行LF炉外精炼以及RH炉真空脱气，板坯连铸，板坯清理、缓冷，板坯质量检查；
加热及控轧控冷：加热至1180℃～1240℃出炉，高压水除鳞后进行轧制，粗轧开轧温度1080℃～1160℃，终轧温度980℃～1060℃，保证单道次压下率≥11%，累积压下率≥60%，待温厚度为成品厚度的2.4～3.6倍，精轧开轧温度875～905℃，保证单道次压下率≥12%，累积压下率≥63%，终轧温度范围为805℃～840℃，精轧后以8～18℃/s的冷速冷却到620～665℃，然后送往矫直机矫直；
所述海上风电用钢的疲劳强度为390-450MPa。
2.根据权利要求1所述的稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢，其特征在于：所述海上风电用钢的化学元素质量分数为：C：0.07%，Si：0.36%，Mn：1.35%，P:0.010%，S:0.005%，Nb：0.025%，Ti：0.012%，Al：0.024%，La：0.0025%，N:0.0029%，O:0.0021%，其余为铁和其他不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢，其特征在于：所述海上风电用钢的化学元素质量分数为：C：0.09%，Si：0.42%，Mn：1.42%，P:0.008%，S:0.0003%，Nb：0.030%，Ti：0.025%，Al：0.028%，La：0.0045%，N:0.0028%，O:0.0014%，其余为铁和其他不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的稀土微合金化耐疲劳355MPa级海上风电用钢，其特征在于：所述海上风电用钢的疲劳强度较Q355E疲劳强度提升40%以上。
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