一种具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢及其生产方法，包括如下化学成分：C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Nb、Ti、B、Ni、Cu、Alt，且1.6≤1.2*[Cr]+1.5*[Mo]+2.0*[V]≤2.2；4.7≤([V]+1.3*[Nb])/2.0*[Ti]≤11.6，采用本发明专利技术方法生产的大规格风电螺栓经过200

【技术实现步骤摘要】
一种具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢及其生产方法


[0001]本专利技术属于非调质钢
，具体涉及一种具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]紧固件是风电领域应用数量最多的零部件。风电机组零部件种类众多、数量庞大，涉及专业技术范围广阔，以直驱型2MW风电机组为例，其一台整机零部件有550余种，6800余件，而紧固件占所有零部件数量的84％左右。
[0003]风电紧固件在技术上有一系列特点：高强度、高精度等级；服务条件严酷，它将随主机一起常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，承受高温、低温的侵蚀；速差大、震动、腐蚀、重载等；除受到轴向预紧拉伸载荷的作用外，还会在工作中受到附加的拉伸交变载荷、横向剪切交变载荷或由此复合而成的弯曲载荷的作用，有时还受到冲击载荷；附加的横向交变载荷会引起螺栓的松动，轴向交变载荷会引起螺栓的疲劳断裂。而在环境介质的作用下，轴向拉伸载荷会引起螺栓的延迟断裂，以及高温条件下引起螺栓的蠕变等。
[0004]近年来随着风电设备的高性能化和材料应用应力提高，对螺栓提出了更高的设计应力和轻量化的要求，风电螺栓向大规格方向发展。目前，风电高强度螺栓大部分选择10.9级，少量为8.8级，大多数都采用合金结构钢制造，并需要经过调质处理，但调质处理后开裂现象时有发生，对热处理温度及淬火介质极为敏感，产品成材率低，且耗时耗能。实现非调质处理的风电螺栓用钢是未来风电行业发展的趋势。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢及其生产方法，可在省去调质处理步骤的基础上制作出抗拉强度1100MPa以上的直径φ40
‑
80mm大规格高强度风电螺栓。
[0006]本专利技术还提供了一种具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓，通过将本专利技术所述的10.9级大规格风电螺栓用非调质钢经冷拔
→
下料
→
六角头温锻成型
→
加工螺纹
→
低温稳定化处理
→
表面处理工艺加工得到，其具有良好的强度、塑韧性、疲劳强度和优良的耐延迟断裂性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0008]一种具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢，包括如下重量百分比的化学成分：C 0.10％～0.19％、Si 0.42％～0.52％、Mn 2.0％～3.0％、Cr 0.75％～0.95％、Mo 0.13～0.28％、V 0.20％～0.30％、Nb 0.025％～0.035％、Ti 0.015～0.025％、B 0.0020～0.0035％、Ni 0.10％～0.30％、Cu 0.25％～0.35％、Alt 0.010％～0.025％、P≤0.010％、S≤0.010％、O≤0.0020％、N≤0.0065％，其余为Fe和其它不可避免的杂质；
[0009]其中1.6≤1.2*[Cr]+1.5*[Mo]+2.0*[V]≤2.2；4.7≤([V]+1.3*[Nb])/(2.0*[Ti])≤11.6。
[0010]所述具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢的耐大气腐蚀性指数I≥6.8。
[0011]所述具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢的金相组织为全粒状贝氏体。
[0012]所述具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢的经过200
±
10℃低温回火后抗拉强度R
m
≥1100MPa，屈强比R
P0.2
/R
m
≥0.9，断后伸长率A≥15％，断面收缩率Z≥50％，缺口强度比NSR值＞1.0，
‑
45℃低温冲击吸收功KV2≥27J。
[0013]本专利技术还提供了所述具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：电炉冶炼
→
LF炉精炼
→
RH真空脱气
→
大方坯连铸
→
加热
→
初轧开坯
→
六连轧
→
方坯轧制
→
探伤、修磨
→
优棒轧制
→
圆钢成品。
[0014]所述电炉冶炼步骤中，电炉终点C、P分别控制在C 0.06～0.20％，P≤0.010％；挡渣出钢，出钢至1/5钢水时加入精炼渣和石灰，出钢1/3时，加入脱氧剂和合金，顺序为：铝铁
→
渣料
→
硅锰
→
高碳铬铁
→
钼铁
→
增碳剂，出钢结束后根据下渣量，向钢渣面均匀抛洒铝粒。
[0015]所述LF炉精炼步骤中，钢包全程底吹氩，加入预熔型精炼渣、石灰造渣，碱度R3
‑
6，白渣时间≥20分钟。根据进LF炉前成分分析结果在精炼前、中期加入合金调整Si、Mn、Cr、Mo、V、Nb、Ti、B、Cu、Ni含量。
[0016]所述RH真空脱气步骤中，真空前期，如真空度≤100帕则真空保持时间≥10分钟，如真空度≤200帕则真空保持时间≥15分钟；真空后期真空保持时间≥10分钟；如果需要在中期进行成分调整，则调整后必须保证5分钟以上的真空保持时间；破真空后进行喂钙线处理。出站前进行软吹氩处理，软吹时间≥15min。
[0017]所述方坯连铸步骤中，采用全程保护浇铸，钢包到中间包之间采用保护套管+氩封，中间包使用钢水覆盖剂和吹氩保护，中间包到结晶器之间采用浸入式水口；为消除铸坯中心偏析，提高螺栓的机械性能和加工性能，采用大方坯连铸，铸坯规格为380mm*450mm，连铸采用二次冷却、末端电磁搅拌和轻重压下，尤其是轻重压下的应用可显著改善铸坯中心偏析，轻重压下总压下量在20
‑
35mm之间，压下量太小无法实现改善偏析的目的，压下量太大铸坯中心容易产生裂纹，其中，一次冷却水压力7.0～9.0bar，二次冷却水压力11.0～15.0bar，
[0018]同时利用中间包感应加热严格控制钢水过热度25～35℃，连铸拉速控制在2.0～2.3mm/min，获得低偏析的连铸坯，保证螺栓成品的性能均匀性。
[0019]所述方坯轧制步骤中，加热炉均热段温度控制在1200～1300℃，加热总时间控制在250～350min，开轧温度控制在1100
±
50℃，轧后堆冷且堆冷温度≥400℃。
[0020]所述优棒轧制步骤中，加热温度控制在1150～1250℃，均热时间＞20min，总加热时间≥200min；开轧温度950～980℃，终轧温度830～870℃，终轧后采用保温罩自然冷却至750～800℃，然后采用强风以≥45℃/s的冷却速度快速冷却至450～500℃，随后上冷床或堆垛或入坑缓冷，该过程可实现Φ40
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢，其特征在于，包括如下重量百分比的化学成分：C 0.10％～0.19％、Si 0.42％～0.52％、Mn 2.0％～3.0％、Cr 0.75％～0.95％、Mo 0.13～0.28％、V 0.20％～0.30％、Nb 0.025％～0.035％、Ti 0.015～0.025％、B 0.0020～0.0035％、Ni 0.10％～0.30％、Cu 0.25％～0.35％、Alt 0.010％～0.025％、P≤0.010％、S≤0.010％、O≤0.0020％、N≤0.0065％，其余为Fe和其它不可避免的杂质；其中，1.6≤1.2*[Cr]+1.5*[Mo]+2.0*[V]≤2.2；4.7≤([V]+1.3*[Nb])/(2.0*[Ti])≤11.6。2.根据权利要求1所述的具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢，其特征在于，所述10.9级大规格风电螺栓用非调质钢的金相组织为全粒状贝氏体。3.根据权利要求1所述的具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢，其特征在于，所述10.9级大规格风电螺栓用非调质钢的经过200
±
10℃低温回火后抗拉强度R
m
≥1100MPa，屈强比R
P0.2
/R
m
≥0.9，断后伸长率A≥15％，断面收缩率Z≥50％，缺口强度比NSR值＞1.0，
‑
45℃低温冲击吸收功KV2≥27J。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述的具有良好耐蚀性10.9级大规格风电螺栓用非调质钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：电炉冶炼
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LF炉精炼
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RH真空脱气
→
方坯连铸
→
加热
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【专利技术属性】
技术研发人员：张晓瑞，汪开忠，尹德福，于同仁，姜婷，郭湛，余良其，丁雷，牟祖茂，景宏亮，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：