一種風(fēng)電用鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及鋼材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種風(fēng)電用鋼及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能是一種可再生、無(wú)污染的綠色清潔能源，并且儲(chǔ)量豐富。地球上約有2%的太 陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成風(fēng)能。我國(guó)有豐富的風(fēng)能資源，風(fēng)能總儲(chǔ)量在32. 26億千瓦，實(shí)際陸上可開(kāi)發(fā)風(fēng) 能總量約為2. 5億千瓦，位居世界首位。隨著霧霸天氣的日益頻發(fā)，政府日益重視環(huán)保，W 風(fēng)電為代表的清潔能源，發(fā)展空間巨大。
[0003] 風(fēng)力發(fā)電的主要設(shè)備有機(jī)艙、轉(zhuǎn)子葉片、軸屯、、低速軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝置、 電子控制裝置W及塔架（塔筒）組成。其中塔架是風(fēng)電塔用鋼最多的部分。風(fēng)電設(shè)備大 多安裝在隔壁荒漠，直接暴露在大自然的風(fēng)吹、日曬、雨淋中，工作環(huán)境十分惡劣，具體表現(xiàn) 為；晝夜、冬夏溫差大，在低溫下還要受各種復(fù)雜的載荷，包括交變載荷，大氣腐蝕等。其設(shè) 備不僅要承受風(fēng)機(jī)葉輪捕捉到變化多端的風(fēng)力產(chǎn)生的載荷還要承受不同部位溫度變化造 成的應(yīng)力和設(shè)備本身的重量及風(fēng)力直接作用在設(shè)備上所產(chǎn)生的載荷。因此對(duì)其各個(gè)部分的 制造材料性能都提出了很高的要求。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)于低溫性能優(yōu)異的風(fēng)電鋼有許多報(bào)道，經(jīng)檢索：
[0005][0006] 公開(kāi)為CN102719739A的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種風(fēng)電塔低溫用鋼板及其生產(chǎn)方法。該發(fā) 明鋼通過(guò)控制軸制后堆煤緩冷，生產(chǎn)出了強(qiáng)度不低于390MPa、抗拉不低于520MPa，延伸率 在22~33%，屈強(qiáng)比低于0. 78的鋼板。鋼板的力學(xué)性能優(yōu)異，但延伸效果相對(duì)較差，抗震性 能仍有較大的優(yōu)化空間，且該發(fā)明鋼-40°C沖擊功值最高172J，-50°C沖擊功值不足100J， 低溫初性較差。
[0007][000引 W上專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)的風(fēng)電塔筒用鋼，強(qiáng)度值偏低、低溫性能表現(xiàn)一般，仍有較大優(yōu) 化空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N風(fēng)電用鋼及其生產(chǎn)方法，改善了現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)電用鋼強(qiáng)度值偏 低、低溫性能表現(xiàn)一般的技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到高強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比、低溫初性優(yōu)異的技術(shù)效果。
[0010] 本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N風(fēng)電用鋼，所述風(fēng)電用鋼的屈服強(qiáng)度> 420MPa，抗拉強(qiáng)度；600~ 680MPa，延伸率A> 30%，-40°C沖擊功值大于等于230J，-60°C沖擊功值大于等于200J，屈 強(qiáng)比《0. 70,所述風(fēng)電用鋼質(zhì)量百分比包括：
[ocm]C;0. 085 ~0. 16%，Si;0. 21 ~0. 40%，Mn;1. 25 ~1. 60%，P0. 015%，S; 《0. 010%，Ti;0. 008 ~0. 015%，Als;0. 018 ~0. 05%，Ni;0. 05 ~0. 15%，Be;0. 010 ~ 0. 10%，其余為化及不可避免的雜質(zhì)，其中，Be/Ni= 0. 07~2. 0。
[001引 優(yōu)選地，所述Be/Ni= 0. 13~1. 35。
[0013] 優(yōu)選地，所述P《0.010%。
[0014] 優(yōu)選地，所述風(fēng)電用鋼的金相組織為鐵素體+珠光體。
[0015] 本申請(qǐng)還提供一種風(fēng)電用鋼的生產(chǎn)方法，用于生產(chǎn)所述的風(fēng)電用鋼，其特征在于， 所述方法包括：
[0016] 冶煉并誘鑄成鑄巧；
[0017] 對(duì)所述鑄巧加熱并保溫，其中，對(duì)所述鑄巧加熱時(shí)的均熱溫度在1200°C~ 1260°C，均熱時(shí)間不少于40min，加熱溫度不超過(guò)1280°C，加熱速率不低于9min/cm;
[001引粗軸，并采用高壓水除磯，其中，并控制粗軸的結(jié)束溫度為1000°C~1050°C;
[0019] 精軸，并控制精軸的結(jié)束溫度為800°C~900°C，累計(jì)壓下率不低于75% ;
[0020] 層流冷卻，軸后返紅溫度控制在620°C~750°C;
[0021] 自然冷卻到室溫，獲得所述風(fēng)電用鋼。
[0022] 優(yōu)選地，在粗軸時(shí)的前S道次壓下量不低于25mm。
[0023] 優(yōu)選地，在精軸時(shí)的末S道次壓下率不低于35%。
[0024] 本申請(qǐng)有益效果如下；
[0025] 上述風(fēng)電用鋼的屈服強(qiáng)度> 420MPa，抗拉強(qiáng)度；600~680MPa，延伸率 A> 30%，-40°C沖擊功值大于等于230J，-60°C沖擊功值大于等于200J，屈強(qiáng)比《0. 70,即 具有高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比低溫初性優(yōu)異的特點(diǎn)，改善了現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)電用鋼強(qiáng)度值偏低、低 溫性能表現(xiàn)一般的技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比低溫初性優(yōu)異的技術(shù)效果。
[0026] 其中，C對(duì)鋼的強(qiáng)度、低溫沖擊初性、焊接性能均能產(chǎn)生顯著影響。C含量高，鋼的 強(qiáng)度高，但對(duì)鋼的焊接性能不利。C含量低于0. 085%時(shí)，強(qiáng)度達(dá)不到指標(biāo)要求，高于0. 16% 時(shí)，焊接性能惡化明顯。因此，本發(fā)明鋼中的C含量選擇在0. 085~0. 16%。
[0027]Si能溶入鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度，降低鋼的塑初性。當(dāng)Si的含量低于 0.21 %時(shí)，強(qiáng)度性能不能滿足性能要求，當(dāng)Si的含量高于0.40%時(shí)，Si與Mn元素共存，鋼 的晶粒粗化明顯，增加鋼的回火脆性。因此，本發(fā)明Si的含量選擇在0. 21~0. 40%。
[002引 Mn的固溶強(qiáng)化作用會(huì)使鋼的抗拉強(qiáng)度大幅提化且Mn和S會(huì)形成MnS塑性?shī)A雜改 善鋼的切削性能。Mn還能顯著提高澤透性，改善熱處理性能，且對(duì)材料的塑性影響小。當(dāng)Mn的含量低于1. 25%時(shí)，抗拉強(qiáng)度提升不明顯，當(dāng)Mn的含量高于1. 60%時(shí)，會(huì)大大增加材 料的焊接裂紋傾向，影響焊接性能。因此，本發(fā)明Mn的含量選擇在1. 25~1. 60%。
[0029]P、S是鋼中難W避免的有害雜質(zhì)元素。高P會(huì)導(dǎo)致偏析，影響鋼組織均勻性，降低 鋼的塑性；S易形成硫化物夾雜對(duì)低溫初性不利，且會(huì)造成性能的各向異性，同時(shí)嚴(yán)重影響 鋼的應(yīng)變時(shí)效。因此，應(yīng)嚴(yán)格限制鋼中的P、S含量，本發(fā)明P的含量控制在《0. 015%，優(yōu) 選地，本發(fā)明P的含量控制在《0. 01%;s的含量控制在《0. 010%。
[0030] Ti能和N、0、C均有極強(qiáng)的親和力，能固定鋼中的N，Ti能和C形成TiC，在未溶入 固溶體前，它能阻止鋼晶粒的長(zhǎng)大粗化。Ti的含量低于0.008%，焊接性能優(yōu)化效果不理 想，但Ti的含量高于0. 015%時(shí)，焊接性能優(yōu)化效果不再增加。因此，本發(fā)明Ti的含量選擇 在 0.008 ~0.015%。
[0031]Als提高鋼的抗氧化性，降低鋼中氣體含量，提高鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)度，同時(shí)，提 高鋼的低溫性能和耐蝕性能。當(dāng)A1(侶）含量低于0.018%時(shí)，材料的脫氧效果差。若A1 含量超過(guò)0. 05%時(shí)，則形成氧化侶夾雜的幾率就大幅提高，從而降低鋼的疲勞壽命W及惡 化鋼的沖擊初性。因此，本發(fā)明Als的含量選擇在0. 018~0. 05%。
[003引Ni是擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素，可W降低A1及A3點(diǎn)（鐵碳合金相圖），抑制粗大的先共 析鐵素體，顯著改善鋼材的初性，尤其是低溫初性。Ni還能提高鋼的澤透性和耐腐蝕性，當(dāng) Ni含量低于0.05%時(shí)，低溫初性較差，當(dāng)Ni含量高于0. 15%時(shí)，低溫性能改善幅度不大，且 增加了生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明Ni的含量選擇在0. 05-0. 15%。
[0033]Be和氧及硫都有極強(qiáng)的親和力，是一種理想的脫氧去硫劑。同時(shí)，它是使鐵形成 封閉丫相圈的元素之一，對(duì)鐵素體的固溶強(qiáng)化效果極強(qiáng)。Be和V、Ti等強(qiáng)碳化物一樣，有 細(xì)化晶粒和提高晶粒粗化溫度的作用。當(dāng)Be含量低于0. 01%時(shí)，細(xì)化晶粒效果不明顯，當(dāng) Be含量高于0. 10%時(shí)，出現(xiàn)鐵素體相較多，造成強(qiáng)度性能偏低。因此，本發(fā)明Be的含量選 擇在 0.01-0. 10%。
[0034] 本發(fā)明通過(guò)低C、Mn設(shè)計(jì)，加入Ti、Be合金細(xì)化晶粒，使生產(chǎn)鋼板具有較好的強(qiáng)初 性能，加入Ni合金使鋼板的低溫性能優(yōu)化，Be的加入，使鋼板不需要弛豫也能獲得一定鐵 素體軟相，保證低屈強(qiáng)比。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述 中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實(shí)施例。
[0036] 圖1為本申請(qǐng)較佳實(shí)施方式一種風(fēng)電用鋼的金相組織圖；
[0037] 圖2為本申請(qǐng)另一較佳實(shí)施方式一種風(fēng)電用鋼的生產(chǎn)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[003引為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖W及具體的實(shí)施方式對(duì)上 述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0039] 在用于風(fēng)電用鋼的鋼板中，對(duì)鋼板的下述要求越來(lái)越高；高強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比、低 溫初性優(yōu)異等。針對(duì)上述要求，本發(fā)明提供一種風(fēng)電用鋼，如圖1所示，該風(fēng)電用鋼的屈 服強(qiáng)度> 420MPa，抗拉強(qiáng)度；600~680MPa，延伸率A> 30%，-40°C沖擊功值大于等于 230J，-60°C沖擊功值大于等于200J，屈強(qiáng)比《0. 70。
[0040] 所述風(fēng)電用鋼質(zhì)量百分比具體包括；C(碳）；0.085~0. 16%，Si(娃）；0.21~ 0.40%，Mn(鋪）；1.25 ~1.60%，P(磯）；《0.015%，S(硫）；《0.010%，Ti(鐵）；0.008 ~ 0. 015%，Als(酸溶侶）；0. 018 ~0. 05%，Ni(鑲）；0. 05 ~0. 15%，Be(被）；0. 010 ~ 0.10%，其余為化（鐵）及不可避免的雜質(zhì)，其中，Be/Ni=0.07~2.0,優(yōu)選地，所述Be/Ni= 0. 13~1.35。具體地，所述風(fēng)電用鋼的金相組織為鐵素體+珠光體。
[0041] 需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書(shū)中，式