CN114875295A - 一种风电螺栓用钢的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种风电螺栓用钢的生产方法，钢的化学组成重量百分比为C=0.38%～0.45%、Si=0.17%～0.37%、Mn=0.85%～1.20%、Cr=1.20%～1.50%、Mo=0.25%～0.45%、Al=0.030%~0.070%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cu≤0.20%，N=0.0060%~0.0200%，其余为Fe和不可避免的杂质，工序包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸浇注、控制轧制和缓冷。轧制过程通过高温扩散工艺来均匀组织，并通过控轧控冷工艺来减轻材料带状组织，适用于制作圆钢直径为50‑80mm的大规格风电螺栓，且具有高强度和高韧性，热处理力学性能达到10.9级以上，‑40℃下KV2冲击韧性值≥80J，疲劳性能和耐氢致延迟断裂性能优良。

Description

一种风电螺栓用钢的生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种风电螺栓用钢的生产方法。

背景技术

随着保护环境的意识不断增强，人们开始寻求新型的发电方式来代替传统的发电方式。风能作为清洁能源的一种，对于环保和气候改善的作用非常重要，是受到世界各国重视的可再生能源之一。风力发电技术则是最成熟、最具规模的发电方式之一，其具有良好的开发条件和商业发展前景，目前在中国风电已成为国家第三大电源。

中国风电技术快速发展离不开一套健全的风电制造供应链，这条供应链几乎包括所有风电机组部件的制造生产的基础设施。但是，有些关键的零部件如叶片、轮毂、主轴、机架和连接用高强度螺栓等需要特殊的性能要求。其中，高强度螺栓连接作为风电设备中应用最广泛的连接方式之一，具有施工简便、可拆卸、受力好和耐疲劳等优点，也对产品的表面质量和内部质量均提出了严格要求。因此开发用于风电行业的螺栓用钢具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电螺栓用钢的制造方法，满足高强螺栓大规格机械性能。

本发明的技术方案：

一种风电螺栓用钢的制造方法，工艺路线为冶炼--连铸-热装-轧制-控制冷却-缓冷-入库，

关键工艺步骤包括：

（1）冶炼：转炉控制入炉铁水重量为120t±1吨，废钢重量为30±1吨；控制终点钢水目标成分C≥0.10%、P≤0.010%，留钢出钢，禁止下氧化渣，出钢过程加入复合脱氧剂造渣脱氧。

（2）精炼：LF碱度控制在6.0~8.0，LF炉精炼结束前喂铝线将钢水中的铝调整至0.070%~0.090%；软吹时间8min后喂入氮线将钢水中的N调整至0.0100%~0.0130%；出站前喂入钙线对钢水进行钙处理，其中连浇第1炉喂入钙线150m，连浇炉喂入钙线120m，然后加入覆盖剂对钢水进行保护；进RH抽真空到67Pa以下保真空时间15min后破空对钢水进行定氢控制氢含量≤1.5ppm，RH开启环流增氮；出站前软吹时间25~35min。

（3）连铸：采用弱冷，比水量为0.26 L/kg，中包过热度目标值15~25℃，通过轻压下工艺来微调各区配水，配合结晶器与末端电磁搅拌减弱连铸偏析，监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1100~1150℃，铸坯入垛堆冷24h。

（4）轧制：控制均热段加热温度1180~1200℃，第一道次与第二道次压下率大于60%；进行穿水控制轧制，超低温终轧温度650~700℃，累计压下率大于80%。

（5）轧后缓冷：轧后穿水强冷，控制上冷床温度760±30℃，冷床密排缓冷，控制出缓冷区温度在500℃以下。

本发明采用冶炼成分设计、大压下、控轧及缓冷等一系列轧制新技术，突破现有材料及工艺极限，充分发挥设备优势，生产组织为珠光体+铁素体为基体，热处理后强度在1080~1200MPa，面缩在50%以上，低温冲击（-40℃）V型在80J以上风电螺栓用钢，推进优质高合金钢的研发进程。钢的奥氏体晶粒度≥9级，适用于制作圆钢直径为50-80mm的大规格风电螺栓，且具有高强度和高韧性，热处理力学性能达到10.9级以上，疲劳性能和耐氢致延迟断裂性能优良。

本发明的突出特点和显著效果主要体现在：在不大幅提高Ni及Mo等贵重合金含量的前提下，通过提高钢中Mn、Cr含量、合理设定钢中Al、N的含量来细晶强化及提高淬透性；本发明采用大压下量的初轧技术，前两道次压下率达到60%，破碎晶粒；采用超低温终轧技术，终轧温度控制在650~700℃，进一步细化晶粒；轧后快速收集，进行缓冷，控制730~780℃到500℃之间的缓冷速率在0.05℃/S，确保原始组织无贝氏体等脆性组织；本发明利用一般钢厂现有设备和工艺条件，在不大量增加投资和生产成本的情况下创造工艺，满足性能与质量需求。

附图说明

图1本发明实施例1的圆钢的金相图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明。各实施例按转炉—精炼—连铸—轧制等工艺流程进行生产；各实施例钢的化学组成见表1 ，其余为Fe和不可避免的杂质；各实施例生产的圆钢金相组织结果见表2 。

实施例1：

关键工艺步骤及工艺参数：

（1）冶炼：转炉入炉铁水铁水重量为121吨，废钢重量为30吨；终点钢水C为0.15%、P为0.008%。

（2）精炼：LF炉精炼渣终渣碱度为6.5；RH软吹30min，出站温度为1545℃。

（3）连铸二冷比水量0.26L/kg，中包过热度24℃，监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1100~1120℃，微调二冷配水。

（4）轧制：铸坯加热时间240min，高温段温度控制在1120℃、时间75min，终轧温度680℃。

（5）轧后直接穿水冷却和控冷，进缓冷区温度770℃，出缓冷区温度280℃。

实施例2：

（1）冶炼：转炉入炉铁水重量为120吨，废钢重量为30.5吨；终点钢水C为0.12%、P为0.009%。

（2）精炼：LF炉精炼渣终渣碱度为7.0；RH软吹29min，出站温度为1545℃。

（3）轧后缓冷：连铸二冷比水量0.26L/kg，中包过热度22℃，监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1100~1120℃，微调二冷配水。

（4）轧制：铸坯加热时间240min，高温段温度控制在1120℃、时间75min，终轧温度690℃。

（5）轧后直接穿水冷却和控冷，进缓冷区温度780℃，出缓冷区温度280℃。

实施例3：

（1）冶炼：转炉入炉铁水重量为119吨，废钢重量为31吨；终点钢水C为0.16%、P为0.007%。

（2）精炼：LF炉精炼渣终渣碱度为6.8；RH软吹30min，出站温度为1545℃。

（3）轧后缓冷：连铸二冷比水量0.26L/kg，中包过热度25℃，监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1100~1120℃，微调二冷配水。

（4）轧制：铸坯加热时间240min，高温段温度控制在1120℃、时间75min，终轧温度670℃。

（5）轧后直接穿水冷却和控冷，进缓冷区温度760℃，出缓冷区温度280℃。

实施例4：

（1）冶炼：转炉入炉铁水重量为120.5吨，废钢重量为29.5吨；终点钢水C为0.11%、P为0.009%。

（2）精炼：LF炉精炼渣终渣碱度为7.0；RH软吹35min，出站温度为1545℃。

（3）轧后缓冷：连铸二冷比水量0.26L/kg，中包过热度21℃，监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1100~1120℃，微调二冷配水。

（4）轧制：铸坯加热时间240min，高温段温度控制在1120℃、时间75min，终轧温度680℃。

（5）轧后直接穿水冷却和控冷，进缓冷区温度760℃，出缓冷区温度280℃。

表1 各实施例钢的化学成分（%）

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表2 各实施例圆钢样品金相组织结果

。

Claims (1)

1.一种风电螺栓用钢的生产方法，其特征在于：钢的化学组成重量百分比为C= 0.38%～0.45%、Si= 0.17%～0.37%、Mn=0.85%～1.20 %、Cr=1.20%～1.50% 、Mo=0.25%～0.45%、Al=0.030%~0.070% 、P≤0.030%、S≤0.030%、Cu≤0.20%，N=0.0060~0.0200%，其余为Fe和不可避免的杂质，关键工艺步骤包括：

（1）冶炼：转炉控制入炉铁水重量为120±1t，废钢重量为30±1t；控制终点钢水目标成分C≥0.10%、P≤0.010%，留钢出钢，禁止下氧化渣，出钢过程加入复合脱氧剂造渣脱氧；

（2）精炼：LF碱度控制在6.0~8.0，LF炉精炼结束前喂铝线将钢水中的铝调整至0.070%~0.090%；软吹时间8min后喂入氮线将钢水中的N调整至0.0100%~0.0130%；出站前喂入钙线对钢水进行钙处理，其中连浇第1炉喂入钙线150m，连浇炉喂入钙线120m，然后加入覆盖剂对钢水进行保护；进RH抽真空到67Pa以下保真空时间15min后破空对钢水进行定氢控制氢含量≤1.5ppm，RH开启环流增氮；出站前软吹时间25~35min；

（3）连铸：采用弱冷，比水量为0.26 L/kg，中包过热度目标值15~25℃，通过轻压下工艺来微调各区配水，配合结晶器与末端电磁搅拌减弱连铸偏析，监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1100~1150℃，铸坯入垛堆冷24h；

（4）轧制：控制均热段加热温度1180~1200℃，第一道次与第二道次压下率大于60%；进行穿水控制轧制，超低温终轧温度650~700℃，累计压下率大于80%；

（5）轧后缓冷：轧后穿水强冷，控制上冷床温度760±30℃，冷床密排缓冷，控制出缓冷区温度在500℃以下。

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