【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料，具体涉及一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420mpa级风电钢及其制造方法。采用“控轧+控冷+正火热处理”工艺，可制造厚度规格＞150-200mm、屈服强度reh≥385mpa、抗拉强度rm≥532mpa、断后伸长率a≥33%、屈强比≤0.74、-50℃冲击功kv2≥241j、z向断面收缩率≥44%，可满足gb/t 2970-2016标准中一级探伤要求的风电用钢板。
技术介绍
1、随着风电行业的不断发展，为了适应风电场规模的不断扩大和机组容量的增加，大厚度q420级风电钢逐渐成为主流陆上风电材料。在实际应用过程中，其一般被用于制造风电设备的支撑结构，如塔筒、导管架等。应用过程需要承受较大的载荷和风力作用，且需考虑低温环境下的材料使用安全性，因此要求材料满足高强度和高低温韧性要求。大厚度的q420级风电钢，特别是厚度＞150mm的特厚规格钢板，受限于压缩比不足、变形渗透效果不佳等因素影响，性能及内部质量保障难度较大，极大的限制了产品的应用与推广。
2、对比文件1，专利“一种低合金高强度超厚钢板s420nl及其生产方法”（申请号201710296107.9），该方法采用正火方式生产180-220mm s420nl特厚板，其-50℃低温冲击仅为35-53j，低温冲击性能稳定性不佳。
3、对比文件2，专利“一种420e级特厚钢板及其生产方法”（申请号202211587714.8），该方法采用厚度≥300mm的连铸板坯，在不经热处理的情况下，应用tmcp方式生产最大厚度为150mm的q420e
4、对比文件3，专利“一种420mpa级正火态特厚规格结构用钢板及其制造方法” （申请号201310481191.3），该方法采用正火+加速冷却热处理工艺生产特厚规格420mpa级钢板。该方法一方面可生产的厚度范围仅为100-120mm，且仅可满足-40℃冲击要求；另一面正火+加速冷却的热处理工艺，需在热处理炉炉后配备弱水冷系统，影响该方法的应用与推广；
5、由以上专利对比可知，目前国内大厚度420mpa级钢板及其制造方法，主要存在以下不足：
6、厚度＞150mm规格低温冲击韧性难以保证；
7、工艺或工序复杂，部分方法需二火成材、弛豫；
8、装备能力要求高，部分方法需正火后水冷处理。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420mpa级风电钢及其制造方法，在简单组分配比的基础上，通过简单高效的控轧控冷工艺，以及正火工艺，开发出一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420mpa级风电钢，解决了现有特厚规格420mpa级风电钢低温冲击韧性难以保证、工艺或工序复杂、以及装备能力限制等问题。
2、本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420mpa级风电钢及其制造方法，包括如下质量百分比的各组分：c：≤0.15%；si：0.15-0.35%；mn：0.80-1.60%；alt：≤0.05%；nb：0.015-0.040%；ti：0.008-0.02%；v：0.040%-0.060%；cu：≤0.30%；ni：0.10-0.30%；p：≤0.015% ；s：≤0.005%；其余为fe及不可避免杂质。cev范围为0.41-0.44%。
3、所述碳当量cev的计算公式：cev(%)= c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15。
4、本专利技术还公开了一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420mpa级风电钢及其制造方法，其特征在于：包括如下步骤：钢水冶炼、板坯连铸、板坯加热、钢板轧制、dq+acc冷却、正火处理工艺步骤；其中：
5、（1）钢水冶炼步骤：铁水通过脱硫扒渣，进入转炉冶炼，并经“lf炉+rh炉”精炼和真空处理；真空处理时间为≥12min，出钢前进行钙处理，喂线后静吹氩时间≥12min；
6、（2）板坯浇铸步骤：使用厚度为＞350mm的连铸板坯，浇铸过程中保持恒拉速，拉速范围0.40m-0.60m/min，保证板坯中心偏析c类≤1.0；
7、（3）板坯加热步骤：采用步进梁式加热炉将板坯分段加热至设定均热温度1200-1260℃，板坯在炉时间为1.0-1.4t（min）(t为连铸坯厚度mm)，在保证钢坯充分奥氏体化的同时避免过烧；
8、（4）钢板轧制步骤：在轧制过程中，采用两阶段控轧及控冷工艺，第一阶段轧制开始温度1020-1070℃，总压下率在40-60%；中间坯待温厚度为1.2-1.4倍成品钢板厚度；第二阶段轧终轧温度780-810℃，总压下率20-30%；
9、（5）acc水冷步骤：利用“dq/acc”冷却系统，开始冷却温度790-830℃，返红温度680-720℃，冷速6-10℃/s；冷却结束后，快速下线堆垛缓冷，堆垛缓冷温度550±50℃，堆垛时间≥72h；
10、（6）正火热处理步骤：钢板抛丸处理后进行正火处理，正火温度为890-910℃，在炉时间1.8t-2.0t、保温时间0.4t-0.6t，其中t为钢板厚度；钢板出炉后自然空冷至常温。
11、进一步的：还包括力学性能检验步骤，即在钢板试样上取样并制样，按照gb/t228、gb/t 229、gb/t 232检验拉伸、冲击。
12、进一步的，上述一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420mpa级风电钢性能如下：屈服强度reh≥385mpa、抗拉强度rm≥532mpa、断后伸长率a≥33%、屈强比≤0.74、-50℃冲击功kv2≥241j、z向断面收缩率≥44%。
13、本专利技术的优点在于：本方案通过合适经济的成分体系及较低碳当量设计，添加微合金元素nb、ti、al，及合金元素ni、cu，采用控轧控冷工艺及优化的正火工艺，可稳定生产满足-50℃低温冲击要求的＞150-200mm正火态特厚420mpa级风电用钢板。钢板内部质量良好，探伤可满足gb/t 2970-2016标准中一级探伤要求。综上所述，本专利技术合金成本相对较低，工序简单，具备批量工业生产条件，在特厚规格低温冲击韧性风电用钢领域具有较好的发展与应用前景。
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1.一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420Mpa级风电钢，其特征在于：包括如下质量百分比的各组分：C：≤0.15%；Si：0.15-0.35%；Mn：0.80-1.60%；Alt：≤0.05%；Nb：0.015-0.040%；Ti：0.008-0.02%；V：0.040%-0.060%；Cu：≤0.30%；Ni：0.10-0.30%；P：≤0.015% ；S：≤0.005%；其余为Fe及不可避免杂质；CEV范围为0.41-0.44%，其中CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
2. 如权利要求1所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420Mpa级风电钢，其特征在于：完全奥氏体化温度范围为847-857℃；所述完全奥氏体化温度由如下公式计算所得：Ac3 (℃)=910-203*C+44.7*Si-30.0*Mn-700*P-400*Al+104*V-400*Ti-15.2*Ni+11.0*Cr+31.5*Mo+20.0* Cu-120*As。
3.如权利要求1或2所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420Mpa级风电钢的制造方
4.如权利要求3所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420Mpa级风电钢的制造方法，其特征在于：使用厚度＞350mm的特厚连铸板坯，可生产厚度为＞150-200mm的正火态风电用钢板。
5.如权利要求3所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420Mpa级风电钢的制造方法，其特征在于：第一阶段采用低速大压下轧制策略，轧制速度为≤1.5m/s，顺轧末阶段至少2道次压下量≥30mm。
6.如权利要求3所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420Mpa级风电钢的制造方法，其特征在于：钢板力学性能：屈服强度ReH≥385MPa、抗拉强度Rm≥532MPa、断后伸长率A≥33%、屈强比≤0.66、-50℃冲击功KV2≥241J。
7.如权利要求3所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420Mpa级风电钢的制造方法，其特征在于：钢板Z向断面收缩率≥44%。
8.如权利要求3所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420Mpa级风电钢的制造方法，其特征在于：钢板屈强比≤0.74。
9. 如权利要求3所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420Mpa级风电钢的制造方法，其特征在于：钢板UT探伤满足GB/T 2970-2016标准中一级探伤要求。
10.如权利要求3所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420Mpa级风电钢的制造方法，其特征在于：正火热处理后微观组织为铁素体+珠光体。
...【技术特征摘要】
1.一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420mpa级风电钢，其特征在于：包括如下质量百分比的各组分：c：≤0.15%；si：0.15-0.35%；mn：0.80-1.60%；alt：≤0.05%；nb：0.015-0.040%；ti：0.008-0.02%；v：0.040%-0.060%；cu：≤0.30%；ni：0.10-0.30%；p：≤0.015% ；s：≤0.005%；其余为fe及不可避免杂质；cev范围为0.41-0.44%，其中cev=c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15。
2. 如权利要求1所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420mpa级风电钢，其特征在于：完全奥氏体化温度范围为847-857℃；所述完全奥氏体化温度由如下公式计算所得：ac3 (℃)=910-203*c+44.7*si-30.0*mn-700*p-400*al+104*v-400*ti-15.2*ni+11.0*cr+31.5*mo+20.0* cu-120*as。
3.如权利要求1或2所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420mpa级风电钢的制造方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：钢水冶炼、板坯连铸、板坯加热、钢板轧制、acc冷却、钢板堆垛缓冷、探伤、正火处理步骤，其中：
4.如权利要求3所述的一种低温冲击韧性良好的正火态特厚420...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋继强，邴纯，马林，白学飞，王川，甄新刚，于浩，关勇，杨志强，欧阳宇，张小宇，王彦龙，徐鑫，臧晓明，刘和龙，赵宇，
申请(专利权)人：日钢营口中板有限公司，
类型：发明
国别省市：
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