一种特高压输电电塔用高强钢制造技术

本发明专利技术属于钢材生产领域，具体涉及一种特高压输电电塔用高强钢，高强度钢的原料为碳、硅、锰、铬、镍、钼、钛、铌、钒、硼中的全部或部分，制备方法为：称重、破碎、研磨、混合、冶炼、铸模、淬火、回火。根据本发明专利技术制备的高强度钢具有较高的强度和高的韧性，而且制备方法简单，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种特高压输电电塔用高强钢
本专利技术属于钢材生产领域，具体涉及一种特高压输电电塔用高强钢。
技术介绍
近年来，随着我国经济的快速发展，各地经济对电力的需求不断增加，使得我国电网建设有了前所未有的发展随着长距离大容量电力传输的需要，电压等级不断升级，以1000kV交流、1000kV直流的特高压线路为骨干网架的线路正在建设中；输电塔也从早期的木杆混凝土杆发展到现在普遍采用的钢结构塔，并在向大型化、钢结构化、规模化方向发展，输电塔的用钢量不断增大，需要的单根构件承载力越来越高，对型材的需求越来越广。目前，在输电塔钢材材质方面，主要以国家标准GB/T700《碳素结构纲》中规定的Q235和GB/T1591《低合金高强度结构钢》中规定的Q345等级钢材为主。建设的1000kV输电塔相比500kV铁塔，其外型规模、塔材重量上都有了很大变化，塔重增加4～5倍，面临着钢材规格不足和型材钢的强度级别偏低的问题。公开号CN104674128A的中国专利技术专利，专利技术名称：一种高强度钢，钢的化学成份按重量百分比为：C0.01~0.0％，Ni12.33~12.36％，Si1.20~1.23％，Mg3.32~3.35％，Cu5.79~5.81％，K1.23~1.26％，Al0.28~0.31％，S0.023~0.026％，Cr5.11~5.21％，稀土元素7.20~7.22％，余量为Fe，其中稀土元素为La，Gd，Pr，Er，Sm，Lu，Tb；该专利仅指出了钢的化学组成，并没有测试其力学性能。公开号CN104674119A的中国专利技术专利，专利技术名称：高强度钢的制备方法及高强度钢，合金钢以质量百分含量计，包括C为0.25％～0.55％，Si为0.17％～0.37％，Mn为0.40％～1.50％，Cr为0.60％～1.20％，Mo为0.15％～0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质，各组分百分数之和为100％；该高强度钢的屈服强度为835MPa，抗拉强度为1030MPa，该专利在高强度钢的制备过程中奥氏体再向马氏体转变的条件不好控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有高强度、高韧性的特高压输电电塔用高强度钢及制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种特高压输电电塔用高强钢，按照重量百分比计，包括以下组成成分：碳0.15～0.25%，硅1.75～2.0%，锰1.0～2.0%，铬2.0～3.50%，镍0.75～2.0%，钼0.5～0.7%，钛0.12～0.15%，铌0.01～0.09%，钒0.05～0.20%，硼0.0009～0.002%，其余为铁和不可避免的杂质。一种制备所述特高压输电电塔用高强钢的方法，由以下步骤实现：（1）称量各种原料，并对块状原料进行破碎和研磨；（2）将所有原料混合在一起，搅拌，得到混合原料；（3）将步骤（2）所述混合原料置于冶炼炉内进行冶炼，得到钢液；（4）将步骤（3）所得钢液倒入铸模中，冷却至室温，得到钢锭；（5）将步骤（4）所得钢锭进行淬火处理；（6）将步骤（5）所得钢锭进行回火处理。优选的，步骤（1）所述研磨时间为30~35min，步骤（2）所述搅拌时间为10~15min。优选的，步骤（3）中的冶炼温度为1500～2100℃，冶炼时间为25~30min。优选的，步骤（4）中的冷却是先水冷降温至300~400℃，再空气冷却至常温。优选的，步骤（5）所述淬火处理是将钢锭加热到860～910℃，保温3～5h，置于空气、水或油中进行冷却至室温。优选的，步骤（6）所述回火处理是指将淬火处理过的钢锭继续加热到550～680℃，保温1～2h，置于空气、水或油中进行冷却至室温。本专利技术的有益效果：碳做为强化元素，主要是碳原子固溶强化和通过低温回火析出亚稳碳化物起到强化的目的；硅可以溶入马氏体基体内，通过固溶强化提高钢的强度，但是过多的硅可以降低钼元素在钢基体内的溶解度，导致淬火加热时残留的合金碳化物损害钢的韧性；铬有利于提高钢的淬透性，并通过固溶强化提高钢的强度；钛、铌或硼的添加能够有效提高钢的淬透性，使钢在经过淬火和回火后具有高的强度；铌和钒能够细化显微组织的尺寸，使晶粒变小，进一步提高钢的强韧度；钼具有净化晶界、抑制回火脆性的作用，还可通过固溶强化提高钢的强度。本专利技术制备的高强度钢具有高的强度和韧性，不容易发生断裂和塑性变形，从而保证了输电电塔的使用寿命；另外由于钢的强度和韧性高，有利于减少构件中钢材的用量，进而降低输电电塔的制造成本和电塔的重量。具体实施方式为了更详细地进一步阐明而不是限制本专利技术，给出下列实施例。实施例1一种特高压输电电塔用高强钢的化学成分及其重量百分含量为：碳0.15%，硅1.75%，锰1.0%，铬2.0%，镍0.75%，钼0.5%，钛0.12%，铌0.01%，钒0.05%，硼0.002%，其余为铁和不可避免的杂质。其制备方法包括以下步骤：（1）称量各种原料，将块状的原料进行破碎，并研磨30min；（2）将研磨好的各种原料进行搅拌10min，使它们混合均匀；（3）将混合好的原料置于冶炼炉内，在1500℃下进行冶炼，冶炼30min，得到钢液；（4）将钢液倒入铸模中，先采用水冷降温至400℃，再空气冷却至常温，得到相应的钢锭；（5）将步骤（4）所得钢锭进行淬火处理，将钢锭加热到860℃，保温3h，然后置于空气中快速冷却至室温；（6）将步骤（5）所述钢锭进行回火处理，将淬火处理过的钢锭加热到550℃，保温2h，然后置于水中快速冷却至室温至室温，得到高强度钢。对所得钢进行力学试验，以厚度为50mm的钢板为例，其屈服强度RP0.2≥1050MPa，抗拉强度Rm≥1320MPa。实施例2一种特高压输电电塔用高强钢的化学成分及其重量百分含量为：碳0.25%，硅2.0%，锰2.0%，铬3.50%，镍2.0%，钼0.7%，钛0.15%，铌0.09%，钒0.20%，硼0.001%其余为铁和不可避免的杂质。其制备方法包括以下步骤：（1）称量各种原料，将块状的原料进行破碎和研磨，并研磨35min；（2）将研磨好的各种原料进行搅拌15min，使它们混合均匀；（3）将混合好的原料置于冶炼炉内，在2100℃下进行冶炼，冶炼25min，得到钢液；（4）将钢液倒入铸模中，先采用水冷降温至300℃，再空气冷却至常温，得到相应的钢锭；（5）将步骤（4）所得钢锭进行淬火处理，将钢锭加热到910℃，保温5h，然后置于水中快速冷却至室温；（6）将步骤（5）所述钢锭进行回火处理，将淬火处理过的钢锭加热到680℃，保温2h，然后置于油中快速冷却至室温，得到高强度钢。对所得钢进行力学试验，以厚度为50mm的钢板为例，其屈服强度RP0.2≥1085MPa，抗拉强度Rm≥1520MPa。实施例3一种特高压输电电塔用高强钢的化学成分及其重量百分含量为：碳0.20%，硅1.90%，锰1.5%，铬2.5%，镍1.25%，钼0.6%，钛0.13%，铌0.01%，钒0.12%，硼0.0009%，其余为铁和不可避免的杂质。其制备方法包括以下步骤：（1）称量各种原料，将块状的原料进行破碎和研磨，并研磨32min；（2）将研磨好的各种原料进行搅拌11min，使它们混合均匀；（3）将混合好的原料置于冶炼炉内，在1800℃下冶炼2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特高压输电电塔用高强钢，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组成成分：碳0.15～0.25%，硅1.75～2.0%，锰1.0～2.0%，铬2.0～3.50%，镍0.75～2.0%，钼0.5～0.7%，钛0.12～0.15%，铌0.01～0.09%，钒0.05～0.20%，硼0.0009～0.002%，其余为铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种特高压输电电塔用高强钢，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组成成分：碳0.20％，硅1.90％，锰1.5％，铬2.5％，镍1.25％，钼0.6％，钛0.13％，铌0.01％，钒0.12％，硼0.0009％，其余为铁和不可避免的杂质；其制备方法包括以下步骤：(1)称量各种原料，将块状的原料进行破碎和研磨，并研磨32min；(2)将研磨好的各种原料进行搅拌11min，使它们混合均匀；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣，石雨霏，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司周口供电公司，
类型：发明
国别省市：河南;41