一種屈服強(qiáng)度≥440MPa的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種風(fēng)電鋼及其生產(chǎn)方法，具體地屬于一種高強(qiáng)度耐蝕正火態(tài)風(fēng)電鋼 及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 2015年3月，國(guó)家發(fā)改委、外交部、商務(wù)部聯(lián)合發(fā)布了《推動(dòng)共建絲銅之路經(jīng)濟(jì)帶和 21世紀(jì)海上絲銅之路的愿景與行動(dòng)》。該方案提出，積極推動(dòng)水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能等清 潔、可再生能源合作，推進(jìn)能源資源就地就近加工轉(zhuǎn)化合作，形成能源資源合作上下游一體 化產(chǎn)業(yè)鏈。從方案看出，關(guān)于能源及基礎(chǔ)設(shè)施的提法，都與風(fēng)電有著密切的關(guān)系。借助"一帶 一路"，國(guó)內(nèi)的風(fēng)電等可再生能源產(chǎn)業(yè)在未來(lái)5年將迎來(lái)快速發(fā)展和全面國(guó)際化的戰(zhàn)略機(jī)遇 期。反過(guò)來(lái)，風(fēng)電等可再生能源產(chǎn)業(yè)也是我國(guó)"一帶一路"戰(zhàn)略實(shí)施中的主力軍。
[0003] 在"一帶一路"戰(zhàn)略實(shí)施中，對(duì)于風(fēng)電鋼的性能要求應(yīng)為更為嚴(yán)格及整體高性能 化，尤其對(duì)于延伸率、低溫性能要求更高。運(yùn)是因?yàn)?絲銅之路經(jīng)濟(jì)帶圈定有新疆、陜西、甘 肅、寧夏、青海、內(nèi)蒙古、黑龍江、西藏等13個(gè)省市，其中有許多地方如黑龍江風(fēng)力較大，具有 較好的發(fā)電能力，但在冬季風(fēng)電塔需服役于極低溫度環(huán)境，風(fēng)電塔在該地建設(shè)需要更優(yōu)異 的低溫強(qiáng)初性。此外，高性能的風(fēng)電產(chǎn)品，既能體現(xiàn)國(guó)家生產(chǎn)制造能力，又開拓海外市場(chǎng)。
[0004] 圍繞運(yùn)一戰(zhàn)略，人們著手進(jìn)行研究，從現(xiàn)有技術(shù)中人們研究的情況來(lái)看，關(guān)于 420M化級(jí)正火鋼和風(fēng)電鋼有許多報(bào)道，如經(jīng)檢索后： 中國(guó)專利公開號(hào)為CN101413049A的文獻(xiàn)，公開了一種屈服強(qiáng)度為420M化正火可焊接細(xì) 晶粒鋼板的制備方法，該發(fā)明采用控社+正火工藝，該發(fā)明鋼的低溫沖擊性能較好，但其屈 服強(qiáng)度在425~465MPa，富余量不大，且該發(fā)明鋼對(duì)耐蝕性能沒(méi)有要求。
[0005] 中國(guó)專利公開號(hào)為CN103540848A的文獻(xiàn)，公開了一種420M化級(jí)正火態(tài)特厚規(guī)格結(jié) 構(gòu)用鋼板及其制造方法。該發(fā)明鋼采用正火+加速冷卻工藝，所生產(chǎn)鋼板屈服強(qiáng)度略高于 420MPa，富余量小，延伸率在22.5%~26%較低。
[0006] 中國(guó)專利公開號(hào)為CN102899569A的文獻(xiàn)，公開了一種超低溫初性優(yōu)異的海上風(fēng)電 用寬厚鋼板制造方法。該發(fā)明鋼采用控社控冷+正火工藝，生產(chǎn)出鋼板屈服強(qiáng)度在355~ 410MPa，抗拉強(qiáng)度在470~550MPa，延伸率在26%~36%，-60 °C沖擊功100~240J。該發(fā)明鋼為 355MPa級(jí)鋼，不能滿足跟高強(qiáng)度級(jí)別鋼使用，限制了使用范圍。
[0007] 中國(guó)專利公開號(hào)為CN102433495A的文獻(xiàn)，公開了一種稀±處理的耐蝕風(fēng)電用鋼 板。該發(fā)明鋼采用兩階段社制，屈服強(qiáng)度在430~460M化，沖擊初性良好，具有一定的耐蝕性 能，但其屈服強(qiáng)度富余量一般，且若一經(jīng)正火，其強(qiáng)度將大幅下降，無(wú)法達(dá)到420M化級(jí)。
[000引從W上專利公開的420M化級(jí)正火鋼和風(fēng)電鋼可W看出，采用正火熱處理工藝，且 能滿足強(qiáng)度在420MPa級(jí)別的發(fā)明鋼，但其強(qiáng)度富余量不大，延伸率A較低，低溫沖擊功也較 低，并未予考慮鋼的耐腐蝕性能，而是用在海上時(shí)采用防腐涂層的方式，導(dǎo)致后期維護(hù)工作 量大。無(wú)法滿足使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種正火后屈服強(qiáng)度含440MPa，抗拉強(qiáng)度:520~ 680MPa，延伸率A > 30%，-50°CKV2 > 200J的屈服強(qiáng)度> 440M化的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼及生產(chǎn) 方法。
[0010] 實(shí)現(xiàn)上述目的的措施： 一種屈服強(qiáng)度含440M化的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼，其組分及重量百分比含量為：C:0.06~ 0.13%；Si：0.22-0.38%；Mn：0.98-1.25%；P： <0.015%；S： <0.008%；Als:0.030-0.040%；Nb： 0.040~0.070〇/〇; V: 0.05~0.08〇/〇; Cr: 0.40~0.48〇/〇; Ni : 0.20~0.25〇/〇;并滿足公式：0.115〇/〇 < Nb+V <0.122〇/〇;0.65〇/〇<Cr±Ni<0.69〇/〇;Pcm<0.23。
[0011] 一種屈服強(qiáng)k> 440M化的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼，其組分及重量百分比含量為：C: 0.06~0.13〇/〇;Si:0.22~0.38〇/〇;Mn:0.98~1.25〇/〇;P: < 0.015〇/〇;S: < 0.008〇/〇;Als:0.030~ 0.040%; Nb: 0.040~0.07%; V: 0.05~0.08%; Cr: 0.31~0.39%; Cu: 0.10~0.16%; Ni : 0.10~0.19〇/〇; 并滿足公式：0.1 〇6〇/〇 < Nb+V < 0.134〇/〇; 0.59〇/〇 < Cr+Cu+Ni < 0.66〇/〇; Pcm<0.23。
[0012] 一種屈服強(qiáng)度> 440M化的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼，其組分及重量百分比含量為：C: 0.06~0.13〇/〇;Si:0.22~0.38〇/〇;Mn:0.98~1.25〇/〇;P: < 0.015〇/〇;S: < 0.008〇/〇;Als:0.030~ 0.040%;師：0.040~0.07%; V: 0.05~0.08%; Cr: 0.49~0.55%; Cu: 0.19~0.25%;并滿足公式： 0.120〇/〇 < Nb+V < 0.126〇/〇; 0.72〇/〇 < Cr+Cu < 0.74〇/〇; Pcm<0.23。
[0013] 生產(chǎn)一種屈服強(qiáng)度含440M化的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼的方法，其步驟： 1) 冶煉并連鑄成巧后，將鑄巧加熱到1220~1260°C，并保溫5~6小時(shí)； 2) 社制工藝:兩階段社制，控制精社開社溫度為840~910°C，終社溫度為780~850°C，總 壓下率50%~78〇/〇; 3) 水冷工藝:社制后進(jìn)行層流，返紅溫度控制在600~700°C，冷卻速度控制在15~25°C ; 4) 正火工藝:鋼板正火溫度為870~920°C，保溫時(shí)間為板厚巧5~35min。
[0014] 本發(fā)明中各元素及主要工藝的機(jī)理及作用 C是提高鋼材強(qiáng)度最有效的元素，隨著碳含量的增加，鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨之提 高，但延伸率和沖擊初性下降，而且在本專利中，C含量還會(huì)影響Cr的收得率。當(dāng)C含量低于 0.06%時(shí)，正火后強(qiáng)度性能達(dá)不到要求，若C含量高于0.13%鋼板中化的收得率差，且化m會(huì)超 過(guò)0.23。因此，本發(fā)明C選擇在0.06~0.13〇/〇。
[0015] Si是煉鋼脫氧的必要元素，W固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng)度，當(dāng)Si含量低于0.22% 時(shí)，強(qiáng)度性能偏低，當(dāng)Si含量高于0.38%時(shí)，鋼的初性下降，且Pcm會(huì)超過(guò)0.23。因此，本發(fā)明 Si 選擇在 0.22 ~0.38〇/〇。
[0016] Mn是重要的強(qiáng)初化元素，隨著Mn含量的增加，鋼的強(qiáng)度明顯增加，改善鋼的加工性 能，而沖擊轉(zhuǎn)變溫度幾乎不發(fā)生變化，含1%的Mn大約可提高抗拉強(qiáng)度IOOM化。Mn含量低于 0.98%時(shí)，正火后強(qiáng)度性能較低，當(dāng)Mn含量高于1.25%時(shí)，鋼中偏析會(huì)較明顯，影響耐蝕性能， 且對(duì)Pcm值不利。因此，本發(fā)明Mn選擇在0.98~1.25%。
[0017] P、S是鋼中難W避免的有害雜質(zhì)元素。高P會(huì)導(dǎo)致偏析，影響鋼組織均勻性，降低鋼 的塑性;S易形成硫化物夾雜對(duì)低溫初性不利，且會(huì)造成性能的各向異性，同時(shí)嚴(yán)重影響鋼 的應(yīng)變時(shí)效。因此，應(yīng)嚴(yán)格限制鋼中的P、S含量，本發(fā)明P控制在含0.015%，S控制在< 0.008% O
[0018] Nb可延遲奧氏體再結(jié)晶，降低相變溫度，晶粒細(xì)化作用明顯，并可改善低溫初性。 Nb通過(guò)固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、析出強(qiáng)化等機(jī)制來(lái)獲得要求的強(qiáng)度。當(dāng)Nb含量低于0.040%時(shí)， 細(xì)化晶粒效果不理想，當(dāng)Nb含量大于0.070%時(shí)，容易產(chǎn)生晶間裂紋。因此，本發(fā)明師選擇在 0.040~0.070〇/〇。
[0019] Als通常作為鋼中的脫氧劑。但Als含量低于0.030%時(shí)，脫氧不充分，當(dāng)Als含量高 于0.040%時(shí)，氧化侶夾雜物增加，降低鋼的潔凈度。因此，本發(fā)明Als選擇在0.030~0.040%。
[0020] V是一種強(qiáng)烈的碳化物形成元素。V在鋼中有細(xì)化晶粒的作用，且V4C3經(jīng)過(guò)適當(dāng)熱 處理后可W高度彌散析出，均勻分布在晶粒內(nèi)部的結(jié)晶面上，起到析出強(qiáng)化作用。當(dāng)V含量 低于0.05%時(shí)，正火后強(qiáng)度無(wú)法滿足指標(biāo)要求；當(dāng)V含量高于0.08%時(shí)，初性會(huì)下降明顯。因 此，本發(fā)明V選擇在0.05~0.08〇/〇。
[0021] Cr、Cu、Ni均能高鋼的強(qiáng)度，對(duì)鋼的耐腐蝕性能均有積極的影響。由于Cr成本相對(duì) 低廉，因此Cr是本發(fā)明鋼中主要的提高鋼板耐腐蝕性能元素。加入Cu和Ni是為了保證鋼板 具有一定耐蝕性能情況下，具有較好的低溫初性。本發(fā)明中限定Cr+Cu+Ni的量是因?yàn)槿鬝 種合金過(guò)量，會(huì)使鋼板初性尤其是低溫沖擊初性差，且容易出現(xiàn)抗拉強(qiáng)度超標(biāo)的現(xiàn)象。因 此，本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的限定。
[0022] 在本發(fā)明中為何要限定一下幾個(gè)元素之和，即： 0.115%卽b+V < 0.122%，當(dāng)Nb+V含量低于0.115%時(shí)，細(xì)化晶粒效果不明顯，當(dāng)含量高于 0.122時(shí)，細(xì)化晶粒效果增加不明顯； 0.65% < Cr±Ni含0.69%，當(dāng)化+Ni含量低于0.65%時(shí)，腐蝕速率增加效果明顯，當(dāng)化+Ni含 量高于0.69%時(shí)，腐蝕速率會(huì)再一次上升，且不利于Pcm的控制。
[0023] 在本發(fā)明中，之所W采用熱社+正火工藝是因?yàn)殇摪迨褂铆h(huán)境大多在海洋環(huán)境，正 火后均勻的組織能改善耐蝕性能。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用熱社+正火狀態(tài)交貨，生產(chǎn)鋼板正火后屈服強(qiáng)度> 440MPa，抗拉強(qiáng)度:520~680MPa，延伸率A > 30%，-50°CKV2 > 200J，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電塔 工程鋼結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面對(duì)本發(fā)明予W詳細(xì)描述： 表1為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的取值列表； 表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的主要工藝參數(shù)列表； 表3為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例性能檢測(cè)情況列表。
[00%]本發(fā)明各實(shí)施例按照W下生產(chǎn)工藝生產(chǎn)： 1) 冶煉并連鑄成巧后，將鑄巧加熱到1220~1260°C，并保溫5~6小時(shí)； 2) 社制工藝:兩階段社制，控制精社開社溫度為840~910°C，終社溫度為780~850°C，總 壓下率50%~78〇/〇; 3) 水冷工藝:社制后進(jìn)入層流，返紅溫度控制在600~700°C，冷卻速度控制在15~25°C ; 4) 正火工藝:鋼板正火溫度為870~920°C，保溫時(shí)間為板厚巧5~35min。
[0027]表1本發(fā)明實(shí)施例與比較例的化學(xué)成分列表(wt%)

表2本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的主要工藝參數(shù)列表

從表3可W看出，本發(fā)明鋼板進(jìn)行常溫拉伸實(shí)驗(yàn)性能，-50°C縱向沖擊試驗(yàn)和96h的周浸 腐蝕試驗(yàn)，并與對(duì)比鋼對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明鋼屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均優(yōu)于對(duì)比鋼，本發(fā)明鋼延 伸率A高于對(duì)比鋼且均不低于30%，說(shuō)明本發(fā)明鋼具有良好的塑初性。本發(fā)明-50°C沖擊功值 較高在200JW上，優(yōu)于對(duì)比鋼，說(shuō)明本發(fā)明鋼具有更為優(yōu)異的低溫初性。由表3還W發(fā)現(xiàn)，本 發(fā)明鋼耐蝕速率要明顯低于對(duì)比鋼。總之，本發(fā)明鋼具有更為優(yōu)異的機(jī)械性能和耐蝕性能。
[0028] 本發(fā)明鋼采用熱社+正火工藝，同一鋼板上性能穩(wěn)定均勻，具有優(yōu)良低溫初性，高 延伸率，焊接性能和耐蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電塔工程鋼結(jié)構(gòu)。
[0029] 上述實(shí)施例僅為最佳例舉，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種屈服強(qiáng)度2 440MPa的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.06~ 0.13%；Si：0.22~0.38%；Mn：0.98~1.25%；P： <0.015%；S： <0.008%；Als:0.030-0.040%；Nb： 0 · 040~0 · 070%; V:0 · 05~0 · 08%;Cr:0 · 40~0 · 48%;Ni :0 · 20~0 · 25%;并滿足公式：0 · 115% < Nb+V <0.122%;0.65%<Cr土 Ni <0.69%;Pcm<0.23。2. 一種屈服強(qiáng)度2 440MPa的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.06~ 0.13%；Si：0.22~0.38%；Mn：0.98~1.25%；P： <0.015%；S： <0.008%；Als:0.030-0.040%；Nb： 0 · 040~0 · 07%; V: 0 · 05~0 · 08%; Cr: 0 · 31~0 · 39%;Cu: 0 · 10~0 · 16%;Ni : 0 · 10~0 · 19%;并滿足公 式：0·106% < Nb+V < 0·134%;0·59% < Cr+Cu+Ni < 0·66%;Pcm<0·23 〇3. 一種屈服強(qiáng)度2 440MPa的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.06~ 0.13%；Si：0.22~0.38%；Mn：0.98~1.25%；P： <0.015%；S： <0.008%；Als:0.030-0.040%；Nb： 0 · 040~0 · 07%; V: 0 · 05~0 · 08%; Cr: 0 · 49~0 · 55%; Cu: 0 · 19~0 · 25%;并滿足公式：0 · 120% < Nb+V < 0 · 126%; 0 · 72% < Cr+Cu < 0 · 74%;Pcm<0 · 23。4. 生產(chǎn)權(quán)利要求1至3所述的一種屈服強(qiáng)度2 440MPa的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼的方法，其步 驟： 1) 冶煉并連鑄成坯后，將鑄坯加熱到1220~1260°C，并保溫5~6小時(shí)； 2) 乳制工藝:兩階段乳制，控制精乳開乳溫度為840~910°C，終乳溫度為780~850°C，總 壓下率50%~78%; 3) 水冷工藝:乳制后進(jìn)行層流，返紅溫度控制在600~700 °C，冷卻速度控制在15~25°C; 4) 正火工藝:鋼板正火溫度為870~920 °C，保溫時(shí)間為板厚+25~35min。
【專利摘要】一種屈服強(qiáng)度≥440MPa的正火態(tài)耐蝕風(fēng)電鋼，其組分及重量百分比含量為：C：0.06~0.13%；Si：0.22~0.38%；Mn：0.98~1.25%；P：≤0.015%；S：≤0.008%；Als：0.030~0.040%；Nb：0.040~0.070%；V：0.05~0.08%；Cr：0.40~0.48%；Ni：0.20~0.25%。生產(chǎn)步驟：冶煉并連鑄成坯后加熱；兩階段軋制；水冷；正火。本發(fā)明采用熱軋+正火狀態(tài)交貨，生產(chǎn)鋼板正火后屈服強(qiáng)度≥440MPa，抗拉強(qiáng)度：520~680MPa，延伸率A≥30%，-50℃KV2≥200J，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電塔工程鋼結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】C22C38/02, C22C38/04, C21D1/28, C22C38/18, C22C38/06, C21D8/02, C22C38/08, C22C38/12
【公開號(hào)】CN105714191
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610301109
【發(fā)明人】范巍, 童明偉, 陳顏堂, 張開廣, 郭斌, 孔君華
【申請(qǐng)人】武漢鋼鐵股份有限公司