本發(fā)明屬于冶金行業(yè)鋼鐵制造，具體涉及一種風電緊固件鋼及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、用于制造風電緊固件的鋼材化學成分設計一般為crmo類合金鋼，代表鋼種為gb/t3077-2015標準42crmoa，42crmoa的化學成分設計為c：0.38～0.45％、mn：0.50～0.80％、si：0.17～0.37％、mo：0.15～0.25％、cr：0.90～1.20％、ni：≤0.30％、p：≤0.020％、s：≤0.020％、cu：≤0.20％，其余含量為fe及不可避免雜質(zhì)。

2、但采用目前成分設計生產(chǎn)的材料在調(diào)質(zhì)熱處理后其低溫沖擊功-45℃、akv2一般只能達到27-35j(平均值為30j)左右，對于低溫沖擊功要求高(低溫沖擊功-45℃akv2≥35j)的用戶采用gb/t?3077-2015標準42crmoa成分設計難以滿足需要，經(jīng)常需風電緊固件熱處理廠對不合格材料通過二次調(diào)質(zhì)熱處理行挽救，不但造成較大的成本浪費，也大大降低了緊固件廠的生產(chǎn)效率，成為風電緊固件行業(yè)的痛點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，提供一種風電緊固件鋼及其生產(chǎn)方法，通過化學成分設計，改善材料組織均勻性、提高材料層錯能，改善材料的缺口敏感性，進而提高材料的低溫沖擊性能。

2、為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取如下方案；

3、首先提供一種風電緊固件鋼，由下列重量百分比的成分組成：

4、c：0.38～0.45％、mn：0.50～0.80％、si：0.17～0.37％、mo：0.15～0.25％、cr：0.90～1.20％、ni：0.30～0.50％、p：≤0.020％、s：≤0.020％、cu：≤0.20％，其余含量為fe及不可避免雜質(zhì)；所述風電緊固件鋼的低溫沖擊功-45℃、akv2不低于50j。

5、本發(fā)明的成分設計是在gb/t?3077-2015產(chǎn)品標準42crmoa成分的基礎上創(chuàng)造性的添加了ni元素，并進一步控制ni元素含量為0.30％～0.50％。鎳是提高鋼低溫韌性最有效的元素；鎳和鐵能無限固溶，是形成和穩(wěn)定奧氏體的元素，可提高鋼的淬透性能，改善鋼調(diào)質(zhì)熱處理后材料組織的均勻性，改善材料的低溫韌性。同時，鎳可以提高材料的層錯能，促進低溫時螺旋位錯交滑移，使裂紋擴展消耗功增加，改善低溫狀況下鋼的沖擊韌性。而且，鎳還能強化鐵素體并細化和增多珠光體，提高鋼的強度，不顯著降低鋼的塑性。但是鎳的含量過高也會降低碳氮化物的穩(wěn)定性，降低回火抗力；同時鎳屬于較為昂貴的金屬，用量過高也會提高鋼的成本，因此，本發(fā)明ni的優(yōu)選含量為0.30％～0.50％。

6、本發(fā)明通過ni元素增加材料的淬透性、改善材料組織均勻性、提高材料層錯能等措施提升材料的低溫沖擊功，取得了意想不到的技術(shù)效果。

7、此外，p、s等雜質(zhì)元素易在晶界偏聚，使鋼脆性大大增加，而降低材料的沖擊韌性，在低溫環(huán)境中這種影響更加嚴重，需要盡可能降低其含量，本發(fā)明對p、s進行了更加嚴格的控制。

8、本發(fā)明還提供一種風電緊固件鋼的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：

9、(1)轉(zhuǎn)爐冶煉：

10、在頂?shù)讖痛凳綁A性轉(zhuǎn)爐中進行吹煉，轉(zhuǎn)爐冶煉終點控制，目標s≤0.015％；目標p≤0.015％；出鋼目標溫度≥1600℃；

11、(2)精煉：

12、基于步驟(1)轉(zhuǎn)爐冶煉后的鋼水在lf精煉爐中進行精煉，埋弧穩(wěn)定后，加入石灰、螢石，調(diào)整爐渣流動性；白渣保持時間≥20min；

13、所添加的石灰、螢石，以精煉鋼水的總量計，相關(guān)添加物用量如下：石灰0-2kg/t、螢石0-2kg/t。

14、(3)vd真空脫氣：

15、在步驟(2)lf精煉后，采用vd脫氣設備進行真空脫氣，真空度≤67pa，保持時間≥10min；保證破空時[h]≤1.5ppm、[o]≤20ppm；軟吹時間不小于15分鐘；

16、(4)連鑄：

17、基于步驟(3)的vd真空脫氣處理后，利用連鑄機，全程保護澆鑄，控制鋼水吸氣，連鑄過程增氮≤3ppm；采用結(jié)晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌，保持恒拉速澆注，拉速控制≤0.05m/min；大包鑄余鋼水量≥2.5噸，中包鑄余鋼水量＞3.5噸，最終經(jīng)連鑄后得到鋼坯；鋼坯避風堆冷≥36小時；

18、其中，采用結(jié)晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌，結(jié)晶器電磁攪拌頻率2hz，末端電磁攪拌頻率10hz。

19、(5)連軋：

20、基于步驟(4)連鑄得到的連鑄方坯裝入加熱爐加熱，預熱段溫度≤750℃，加熱一段溫度950～1050℃，加熱二段溫度1150～1220℃，均熱段溫度1160～1220℃，總加熱時間≥180min，加熱二段及均熱段時間共計≥100min；出爐溫度1160～1220℃，終軋溫度≥850℃；軋制的壓縮比≥12；連軋后的圓鋼堆垛于其他熱鋼材中間，避風緩冷不小于36h，得到連軋鋼材；

21、(6)加工風電緊固件：

22、鋼坯連軋后，得到的連軋圓鋼材經(jīng)淬火、回火處理后，得到最終材料；其中淬火溫度在845℃～855℃范圍內(nèi)，回火溫度在550℃～610℃范圍內(nèi)。

23、優(yōu)選的，步驟(1)中所述出鋼目標溫度范圍為1620～1660℃；

24、優(yōu)選的，步驟(3)中所述軟吹時間控制為20-25分鐘。

25、優(yōu)選的，步驟(5)中所述預熱段溫度為660℃，加熱一段溫度970℃，加熱二段溫度1180℃，均熱段溫度1180℃，出爐溫度1160℃。

26、優(yōu)選的，步驟(5)中所述避風緩冷的時間為40-48h。

27、本發(fā)明的優(yōu)點和技術(shù)效果是：

28、(1)本發(fā)明通過優(yōu)化組分，使ni元素含量達到0.30％～0.50％；鎳是提高鋼低溫韌性最有效的元素。鎳和鐵能無限固溶，是形成和穩(wěn)定奧氏體的元素，可提高鋼的淬透性能，改善鋼調(diào)質(zhì)熱處理后材料組織的均勻性，改善材料的低溫韌性。鎳還可以提高材料的層錯能，促進低溫時螺旋位錯交滑移，使裂紋擴展消耗功增加，改善低溫狀況下鋼的沖擊韌性。鎳還能強化鐵素體并細化和增多珠光體，提高鋼的強度，不顯著降低鋼的塑性。本發(fā)明通過ni元素增加材料的淬透性、改善材料組織均勻性、提高材料層錯能等措施提升材料的低溫沖擊功，取得了意想不到的技術(shù)效果。

29、(2)目前成分設計生產(chǎn)的材料在調(diào)質(zhì)熱處理后其低溫沖擊功-45℃、akv一般只能達到27-35j左右，平均值為30j，極少能達到35j。本發(fā)明的優(yōu)點是沖擊功改善明顯，本發(fā)明生產(chǎn)9爐成分(實施例1-9)，此9爐成分軋制成45.3mm圓鋼，圓鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理，-45℃、akv2沖擊功均在50j以上，最高達到了72.7j；比原技術(shù)-45℃、akv2沖擊功提高28.6～42.7j，遠遠大于高端用戶要求的低溫沖擊功-45℃、akv2≥35j要求，取得了非常顯著的技術(shù)效果。

技術(shù)特征：

1.一種風電緊固件鋼，其特征在于，由下列質(zhì)量百分比的成分組成：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風電緊固件鋼，其特征在于，所述風電緊固件鋼的低溫沖擊功-45℃、akv2為50.6～72.7j。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種風電緊固件鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風電緊固件鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(1)中所述出鋼目標溫度范圍為1620～1660℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風電緊固件鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(3)中所述軟吹時間控制為20-25分鐘。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風電緊固件鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(5)中所述預熱段溫度為660℃，加熱一段溫度970℃，加熱二段溫度1180℃，均熱段溫度1180℃，出爐溫度1160℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風電緊固件鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(5)中所述避風緩冷的時間為40-48h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于冶金行業(yè)鋼鐵制造技術(shù)領域，具體涉及一種風電緊固件鋼及其生產(chǎn)方法。所述風電緊固件鋼的成分為：C：0.38～0.45％、Mn：0.50～0.80％、Si：0.17～0.37％、Mo：0.15～0.25％、Cr：0.90～1.20％、Ni：0.30～0.50％、P≤0.020％、S≤0.020％、Cu≤0.20％；步驟包括冶煉、精煉、真空脫氣、連鑄、連軋以及風電緊固件鋼加工；本發(fā)明創(chuàng)造性的添加了Ni元素，并結(jié)合工藝操作，使得風電緊固件鋼材料沖擊功均在50J以上，最高達到了72.7J，遠超常規(guī)材料的低溫沖擊功，取得了顯著的技術(shù)效果，具備廣闊的市場應用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：李英奎,陳軍,查亞鑫
受保護的技術(shù)使用者：江蘇聯(lián)峰實業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19