一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，所述超高强钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.38

【技术实现步骤摘要】
一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法


[0001]本专利技术涉及金属材料制造
，特别是一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法。

技术介绍

[0002]地脚螺栓，就是为了把设备紧固在混凝土基础上用的螺丝杆件。一般用于铁路、公路、电力企业、工厂、矿山、桥梁、塔吊、大跨度钢结构和大型建筑等基础设施，拥有较强的稳固性。由于地脚螺栓是把机器设备和大地、基础连接起来，所以地脚螺栓通常是埋设在大地或者基础的混凝土中。因此，地脚螺栓用钢材需要具有良好的机械性能及可加工性，同时还需具有高强度和韧性、淬透性，以及较高的疲劳极限和抗低温冲击能力。
[0003]但是，用作风电方面的地脚螺栓因长期处在野外，极易受外部环境影响而产生材料性能下降。尽管有些地脚螺栓不直接与介质接触，但由于各种原因，具有腐蚀性的介质很可能被传递到地脚螺栓上，从而使地脚螺栓发生腐蚀。因此，用于风电设备的地脚螺栓，除了保持原有的各项性能外，要重点考虑地脚螺栓的抗腐蚀能力，才能保证风电工程的安全性。因此，研发一种风电专用地脚螺栓用钢材，对延长风电设备检修周期及使用寿命非常重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是针对风电设备地脚螺栓对钢材性能的需求，提供一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法。
[0005]本专利技术的一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，所述超高强钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.38
‑
0.45%，Si：0.17
‑
0.37%，Mn：0.50
‑
0.80%，P≤0.020%，S≤0.005%，Cr：0.90
‑
1.20%，Mo：0.15
‑
0.25%，Cu≤0.20%，Ni≤0.30%，Al：0.030
‑
0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，包括：铁水
→
转炉/电炉冶炼
→
LF
→
RH
→
铸坯缓冷
→
合型轧制，其中：（1）转炉出钢温度：1580
‑
1620℃；终点成分要求：[C]0.06%
‑
0.15%，[P]≤0.013%；出钢过程中，加入铝锭2.3
‑
2.8Kg/t，保证钢水脱氧效果良好；（2）根据氩后化学成分，加入适量的硅锰、硅铁、高碳铬铁、钼铁以及适量的铜铁、镍板，调节合金化学成分至设计范围；合金及脱氧材料均在出钢1/3时加入，出钢4/5前加完，吹氩时间≥3min，让钢水与合金充分接触，不允许钢液大翻，氩后温度≥1540℃；（3）LF进站温度≥1530℃；进入精炼炉后，喂铝线800
‑
1000m，均匀化15min后，取精炼第
①
样，要求Alt控制在0.070
‑
0.080%，如果偏低，适当补加铝粒，将Al调整至设计范围；再加入石灰5.3
‑
8.0kg/t、适量石英砂直接调渣至碱度为3.0
‑
4.0，调渣完毕根据钢中C、Si含量加入电石0.65
‑
1.00kg/t及其它脱氧剂（硅锰球）进行扩散脱氧；白渣保持时间≥15min，精炼后期，钢中各种成分调整到位后，同时要求Al控制在0.035
‑
0.050%，若不合格，
则继续调整Al含量至0.035
‑
0.050%；（4）RH真空精炼：极限真空度＜67Pa，极限真空保压时间≥15min；真空处理结束后，加入钙铁线2.5
‑
3.5m/t；钙处理结束后，软吹时间≥10min，且吹氩强度适中，避免渣面有明显波动造成钢液面裸露，钢水被污染；（5）连铸：采用钢包保护套管进行氩封保护浇注，配置电磁搅拌设备及对应的拉速和配水量，且要求方坯堆冷时间≥24h；（6）轧钢阶段：开轧温度1080
‑
1120℃；终轧温度950
‑
1020℃；冷床保温罩开启角度30
°
，加快冷床步进速度，保证钢材剪切温度≥400℃；钢材及时坑冷，保证Φ50mm及以上规格圆钢入坑温度≥400℃，Φ50mm以下规格圆钢入坑温度≥350℃，第一时间盖好缓冷盖，缓冷时间≥24h方可起坑。
[0006]本专利技术钢材轧制过程的工艺原理如下：
①
加热钢坯，在1130
‑
1180℃范围保温45
‑
55min，使含碳含氧的CrMo化合物回溶到奥氏体中，随后轧制成不同规格圆钢；
②
利用开轧时挤压变形条件，在1080
‑
1120℃阶段让钢中的粗大奥氏体晶粒充分细化；
③
再利用高温条件，在950
‑
1020℃让钢中的Al与含氧的Cr的化合物发生置换反应，生产部分Al2O3，起到钢材钝化效果，进一步提高耐蚀性；
④
控制圆钢随后冷却速度0.50
‑
0.70℃/s，钢材及时入坑缓冷，保证Φ50mm及以上规格圆钢入坑温度≥400℃，Φ50mm以下规格圆钢入坑温度≥350℃，第一时间盖好缓冷盖，缓冷时间≥24h方可起坑。
[0007]所述超高强钢的屈服强度R
P0.2
为1060
‑
1120MPa，Rm为1210
‑
1290MPa，延伸率A≥14%，断面收缩率Z≥54%，冲击功A
ku2
≥120J，洛氏硬度HRC为60
‑
67。
[0008]本专利技术钢种主要用作风电设备的地脚螺栓，除了高强度、韧性、抗疲劳以及低温冲击功外，还需要考虑地脚螺栓的周围环境，也就是抗腐蚀能力。本专利技术中各组分的作用及控制的理由如下： 硫： 硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。同时，如果硫含量过高，说明脱氧不够彻底，容易消耗钢中的铝，不能保证铝含量，所以，本钢种中硫的设计范围为≤0.005%。磷：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。为防止造成“冷脆”，本专利技术钢种中P含量控制在0.020%以内。铬：在结构钢，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是耐腐蚀钢的重要合金元素。
[0009]铝：用作炼钢时的脱氧剂，细化晶粒，抑制低碳钢的时效，改善钢在低温时的韧性，特别是降低了钢的脆性转变温度；研究表明，适量的铝可改变氧化皮的结构，使钢在980℃以下具有抗氧化性。当铝与铬配合使用时，其抗氧化性能有更大的提高。但是脱氧时加铝过多，将促进钢的石墨化倾向，高温强度和韧性降低，本专利技术钢种的Cr含量在0.90
‑
1.12%，所以设计Al含量在0.03本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，其特征在于所述超高强钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.38
‑
0.45%，Si：0.17
‑
0.37%，Mn：0.50
‑
0.80%，P≤0.020%，S≤0.005%，Cr：0.90
‑
1.20%，Mo：0.15
‑
0.25%，Cu≤0.20%，Ni≤0.30%，Al：0.030
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0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述高耐腐蚀性风电设备地脚螺栓用超高强钢的生产方法，包括：铁水
→
转炉/电炉冶炼
→
LF
→
RH
→
铸坯缓冷
→
合型轧制，其中：（1）转炉出钢温度：1580
‑
1620℃；终点成分要求：[C]0.06%
‑
0.15%，[P]≤0.013%；出钢过程中，加入铝锭2.3
‑
2.8Kg/t，保证钢水脱氧效果良好；（2）根据氩后化学成分，加入适量的硅锰、硅铁、高碳铬铁、钼铁以及适量的铜铁、镍板，调节合金化学成分至设计范围；合金及脱氧材料均在出钢1/3时加入，出钢4/5前加完，吹氩时间≥3min，让钢水与合金充分接触，不允许钢液大翻，氩后温度≥1540℃；氩后控制关键成分：P≤0.015%，Alt：0.050
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0.080%；（3）LF进站温度≥1530℃；进入精炼炉后，喂铝线800
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1000m，均匀化15min后，取精炼第
①
样，要求Alt控制在0.070
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0.080%，如果偏低，适当补...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海玲，崇鹏，张渊普，周海平，王良伟，王小燕，杜方，胡楠楠，
申请(专利权)人：宝武集团鄂城钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：