一种连铸圆坯及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种连铸圆坯及其制备方法和用途，所述连铸圆坯的元素组成按质量份数计包括：C 0.13～0.18wt％，Si 0.15～0.35wt％，Mn 1.30～1.90wt％，P≤0.015wt％，S≤0.005wt％，Cr 0.95～1.25wt％，Nb≤0.05wt％，V 0.02～0.06wt％，N 0.006～0.011wt％，余量为铁以及不可避免的杂质。本发明专利技术通过对铸锭中元素组成及含量的控制，尤其是降低C含量，提高Mn含量，并对加入的Nb和V含量进行控制，强化冲击韧性，使强度和韧性合理匹配；同时可有效改善连铸圆坯内部成分的偏析，使其冲击功明显提高，提高其用于风电法兰时的使用寿命。提高其用于风电法兰时的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种连铸圆坯及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于合金材料
，涉及一种连铸圆坯及其制备方法和用途，尤其涉及一种风电法兰用连铸圆坯及其制备方法。

技术介绍

[0002]近些年，为改善全球气候变暖现象，解决能源供应危机，可再生能源开发和应用愈发受到重视，在此背景下，风能作为一种不产生任何污染排放的可再生的自然能源，利用风能发电备受瞩目，同时，由于风能发电生产技术最成熟且生产成本最低，风电产业迎来了高速发展阶段，应用形式日益多样化，应用规模不断扩大，推动了风电法兰市场需求的增长。
[0003]风电法兰是连接风电塔筒各段、风电轮毂和风电塔筒，以及风电叶片和风电轮毂的结构件，通常采用螺栓进行连接，工作时需要承受较大的轴向冲击；由于风电机组在野外工作，要经受住各种极端恶劣天气和复杂的风力交变载荷，为尽可能提高风电法兰的使用寿命，对其所用合金结构件的强度、韧性等方面会有较高的要求，其中冲击功是风电法兰检验的重要指标。
[0004]风电法兰所用的连铸圆坯，通常选择合金钢，但目前的合金钢因其成分的制约性及内部成分的偏析，锻造完成后冲击功的数值无法达到理想要求，甚至同一横截面上不同位置的冲击功会有明显差异，从而影响风电法兰的使用寿命，因而需要对连铸圆坯的成分进行改进。
[0005]CN 110773692A公开了一种低温高强度海上风电法兰的锻造方法，该方法包括：冶炼钢锭，钢锭的各化学成分控制在如下质量百分比：C 3.4～3.7％，Si 1.6～1.8％，Mn 1.5～1.75％，P≤0.020％，S≤0.020％，Cr 0.6～0.7％，Ni 0.8～1.5％，Mo 1.0～1.5％，N 0.010～0.015％，Ti 0.8～1.2％，Nb 0.05～0.08％，余量为铁和不可去除的杂质；锻造；锻后预热处理；淬火；碾环；产品力学性能检测；无损检测；锻后精加工。该方法中钢锭的碳含量较高，超过了钢的碳含量范围，通过控制C，Si，P以及S的含量使得法兰在低温下保证韧性，但会影响风电法兰产品的强度。
[0006]CN 102433503A公开了一种风电法兰合金钢及工件的制造工艺，所述合金钢的化学成分包括：0.25～0.60wt％的碳、0.15～0.18wt％的硅、0.15～1.20wt％的锰、≤0.015wt％的磷、≤0.012wt％的硫、0.80～1.00wt％的铬、0.30～0.50wt％钼、0.15～0.30wt％的钒、≤0.25wt％的镍、≤0.15wt％的铜、0.05～0.12wt％的氮、≤15ppm的氧、≤1.5ppm的氢和0.15～0.05wt％的稀土，余量为铁及不可避免的杂质；该合金钢的组成中锰含量较低，且稀土元素的含量调控困难，总的元素组成较为复杂。
[0007]综上所述，对于风电法兰用连铸圆坯的成分选择，还需要选择合适的元素组成及配比，在强化冲击韧性的同时，保证强度特性，提高风电法兰的冲击功及使用寿命。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种连铸圆坯及其制备方法和
用途，所述连铸圆坯通过对铸锭中元素组成及含量的控制，尤其是降低C含量，提高Mn含量，并对加入的Nb和V含量进行控制，强化冲击韧性，使强度和韧性合理匹配，同时改善连铸圆坯内部成分的偏析，正常锻造及热处理后的冲击功显著提高，从而提高使用寿命。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种连铸圆坯，所述连铸圆坯的元素组成按质量分数计包括：C 0.13～0.18wt％，Si 0.15～0.35wt％，Mn 1.30～1.90wt％，P≤0.015wt％，S≤0.005wt％，Cr 0.95～1.25wt％，Nb≤0.05wt％，V 0.02～0.06wt％，N 0.006～0.011wt％，余量为铁以及不可避免的杂质。
[0011]其中，各元素的质量分数分别可选择：C 0.13～0.18wt％，例如0.13wt％、0.14wt％、0.15wt％、0.16wt％、0.17wt％或0.18wt％等；Si 0.15～0.35wt％，例如0.15wt％、0.20wt％、0.25wt％、0.30wt％或0.35wt％等；Mn 1.30～1.90wt％，例如1.30wt％、1.40wt％、1.50wt％、1.60wt％、1.80wt％或1.90wt％等；P≤0.015wt％，例如0.015wt％、0.014wt％、0.013wt％、0.012wt％或0.01wt％等；S≤0.005wt％，例如0.005wt％、0.004wt％、0.003wt％、0.002wt％或0.001wt％等；Cr 0.95～1.25wt％，例如0.95wt％、1.00wt％、1.05wt％、1.10wt％、1.15wt％、1.20wt％或1.25wt％等；Nb≤0.05wt％，例如0.05wt％、0.04wt％、0.03wt％、0.02wt％或0.01wt％等；V 0.02～0.06wt％，例如0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％或0.06wt％等；N 0.006～0.011wt％，例如0.006wt％、0.007wt％、0.008wt％、0.009wt％、0.010wt％或0.011wt％等；但并不仅限于所列举的数值，在各自数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0012]本专利技术中，所述连铸圆坯由钢锭原料通过炼钢过程对组分进行优化调整，在原有元素组成及含量的基础上，通过降低C含量，提高Mn含量，加入Nb和V元素并控制其含量，既保证了冲击功，强化低温冲击韧性，同时对强度和韧性也有一定保障，使两者合理匹配；然后，通过控制适当的N含量，再次提高强度；同时通过连铸圆坯制备过程中对内部成分偏析的改善，使其锻造及热处理后的冲击功明显提高，以提高其用于风电法兰时的使用寿命。
[0013]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述连铸圆坯的元素组成还包括Ca，其质量分数≤0.001wt％，例如0.001wt％、0.0009wt％、0.0008wt％、0.0006wt％或0.0005wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，所述连铸圆坯的元素组成按质量分数计包括：C 0.15～0.17wt％，例如0.15wt％、0.16wt％或0.17wt％等；Si 0.25～0.30wt％，例如0.25wt％、0.27wt％、0.28wt％或0.30wt％等；Mn 1.36～1.42wt％，例如1.36wt％、1.38wt％、1.40wt％或1.42wt％等；P≤0.012wt％，例如0.012wt％、0.011wt％或0.01wt％等；S≤0.003wt％，例如0.003wt％、0.002wt％或0.001wt％等；Cr 1.05～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连铸圆坯，其特征在于，所述连铸圆坯的元素组成按质量分数计包括：C 0.13～0.18wt％，Si 0.15～0.35wt％，Mn 1.30～1.90wt％，P≤0.015wt％，S≤0.005wt％，Cr 0.95～1.25wt％，Nb≤0.05wt％，V 0.02～0.06wt％，N 0.006～0.011wt％，余量为铁以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的连铸圆坯，其特征在于，所述连铸圆坯的元素组成还包括Ca，其质量分数≤0.001wt％。3.根据权利要求1或2所述的连铸圆坯，其特征在于，所述连铸圆坯的元素组成按质量分数计包括：C 0.15～0.17wt％，Si 0.25～0.30wt％，Mn 1.36～1.42wt％，P≤0.012wt％，S≤0.003wt％，Cr 1.05～1.20wt％，Nb 0.03～0.04wt％，V0.03～0.04wt％，N 0.007～0.011wt％，Ca≤0.001wt％，余量为铁以及不可避免的杂质。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的连铸圆坯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将钢锭原料依次进行转炉冶炼、钢包精炼和真空精炼，得到熔融钢水；(2)将步骤(1)得到的熔融钢水进行连铸，冷却后得到连铸圆坯。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钢锭原料的来源包括自循环废钢和/或高炉铁水；优选地，步骤(1)中的原料还包括硅锰合金、硅铁合金、铬铁合金、铌铁合金、钒铁合金或锰氮合金中任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钢锭原料转炉冶炼前先进行预处理；优选地，所述预处理为KR脱硫；优选地，所述KR脱硫的温度为1280～1350℃；优选地，所述KR脱硫的搅拌速度为60～70r/min；优选地，所述KR脱硫的时间为10～15min。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪原，杨磊，尹修刚，任立坤，马小亮，李军龙，
申请(专利权)人：承德建龙特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：