本发明属于金属冶炼加工
技术领域：
，具体涉及一种光伏电站支架用高强度高韧性合金钢。
背景技术：
：钢材是所有金属材料中应用最广泛的一种材料，在航空航天、船舶制造、冶金石化等重工业领域广泛应用；不同性质的钢材在交通运输、家用电器、建筑装饰等领域应用也在不断发展。近些年来，我国新能源产业发展迅猛，经过十多年的发展，我国已经成为世界上风能、太阳能产业最大的工业生产商，同时也是风电和光伏发电设施装机容量最大的国家之一。光伏电站的太阳能电池板需要支架进行支撑，光伏电站所用的支架主要为合金钢材质。由于光伏电站主要建设在西部地区光热条件较好的区域，这些区域人迹罕至，建筑和树木等遮挡物也相对较少，因此光伏电站经常遇到强烈的大风，这些大风对电站的太阳能电池支架造成考验，如果使用的钢材的强度和韧性不够，支架容易被吹断，影响光伏电站的正常运行。技术实现要素：针对以上问题，本发明的目的在于提供一种光伏电站支架用高强度高韧性合金钢，该型钢材采用特殊配方经过特殊处理，结构强度得到很大提高，韧性也得到加强，非常适合用于作为光伏电站的支架制造。一种光伏电站支架用高强度高韧性合金钢，该合金钢的成分中各元素按照质量百分比为c：1.21-1.25％，ni：1.01-1.20％，al：0.13-0.15％，cu：0.80-1.00％，mn：0.30-0.45％，s：0.001-0.004％，si：0.45-0.48％，mo：0.30-0.60％，p：0.01-0.02％，cr：0.1-0.5％，v：0.05-0.08％，ti：0.02-0.03％，稀土元素添加剂0.01-0.03％，余量为fe和不可避免的杂质。作为优选地，该钢材成分中各元素按照质量百分比为c：1.23％，ni：1.11％，al：0.14％，cu：0.90％，mn：0.38％，s：0.002％，si：0.46％，mo：0.45％，p：0.015％，cr：0.35％，v：0.065％，ti：0.025％，稀土元素添加剂0.02％，余量为fe和不可避免的杂质。其中，稀土元素添加剂中含有la、ce、dy、pr和er，五者的元素质量比为：2:1:3:1:2。本发明的合金钢的制备方法如下：(1)按照各元素质量比进行配料，将除稀土元素添加剂以外的原料加入到电炉中进行冶炼，冶炼后将金属液送入到lf精炼炉中精炼，精炼的末期将稀土元素添加剂加入到金属液中，并使用惰性气体气氛对精炼过程进行保护，氩气的流量为4-7l/min。(2)金属液真空浇铸后得到铸锭，将钢锭送到轧制机上进行轧制，轧制过程分为初轧轧制和精轧轧制，其中初轧开轧温度为1100-1180℃，精轧开轧温度为800-850℃，两道轧制工艺的累积压下率为45-55％，轧制结束后的温度为750-800℃，轧制后对钢材进行空冷。(3)对空冷后的钢材进行加热处理，加热的温度为1150-1250℃，保温4-6h，使得钢材在均热处理后完全奥氏体化。(4)奥氏体化后的钢材送入到层流冷却间进行冷却，钢材在层流冷却间内的冷却速度为20-25℃/s，终冷温度为400-550℃，然后将钢材空冷至室温；接将钢材加热到900-950℃，保温15-30min后进行淬火，淬火时间为15-25min，淬火后空冷至室温。(5)淬火后再对刚才进行回火处理，回火温度为550-650℃，回火时间为60-80min，回火完成后的钢材水冷至室温。优选地，lf精炼炉中的精炼温度为1560-1580℃。优选地，初轧过程的压下率占总压率的60-65％。优选地，均热处理后，对奥氏体化的钢材进行去鳞处理。优选地，淬火过程在盐浴炉中完成，盐浴炉内的温度为250-400℃。本发明提供的一种光伏电站支架用高强度高韧性合金钢，与现有技术相比，具有以下优点：该合金中通过特殊的元素含量配比，使得冶炼出的合金材料具有良好的韧性和结构强度，其中si元素主要以固溶强化的形式提高钢材的强度，mn的元素含量可以对钢材贝氏体转化具有重要影响，但是含量过高反而会损伤钢材的韧性，因此需要精确控制；ni能提高钢材的淬透性，从而改善钢材的低温韧性；ti元素能够有助于控制奥氏体晶粒的成长；此外，本发明配方中的稀有金属元素添加剂，可以对合金钢中各元素在冶炼过程中的相容性，并且使得钢材的性质更加平衡，显著改善钢材各方面的性能。该型的制造工艺可以最大限度避免合金凝固过程所承受的机械应力对钢材内部结构的影响，避免内部产生裂纹，从而实现钢材结构强度的提高，同时通过该工艺的中热加工处理方式实现合金的奥氏体化，且不会影响合金材料的塑性，防止材料塑性降低后在后期加工过程中开裂。具体实施方式以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。实施例1一种光伏电站支架用高强度高韧性合金钢，该合金钢的成分中各元素按照质量百分比为c：1.21％，ni：1.01％，al：0.13％，cu：0.80％，mn：0.30％，s：0.001％，si：0.45％，mo：0.30％，p：0.01％，cr：0.1％，v：0.05％，ti：0.02％，稀土元素添加剂0.01％，余量为fe和不可避免的杂质。其中，稀土元素添加剂中含有la、ce、dy、pr和er，五者的元素质量比为：2:1:3:1:2。本实施例的合金钢的制备方法如下：(1)按照各元素质量比进行配料，将除稀土元素添加剂以外的原料加入到电炉中进行冶炼，冶炼后将金属液送入到lf精炼炉中精炼，精炼的末期将稀土元素添加剂加入到金属液中，并使用惰性气体气氛对精炼过程进行保护，氩气的流量为4l/min。(2)金属液真空浇铸后得到铸锭，将钢锭送到轧制机上进行轧制，轧制过程分为初轧轧制和精轧轧制，其中初轧开轧温度为1100℃，精轧开轧温度为800℃，两道轧制工艺的累积压下率为45％，轧制结束后的温度为750℃，轧制后对钢材进行空冷。(3)对空冷后的钢材进行加热处理，加热的温度为1150℃，保温4h，使得钢材在均热处理后完全奥氏体化。(4)奥氏体化后的钢材送入到层流冷却间进行冷却，钢材在层流冷却间内的冷却速度为20℃/s，终冷温度为400℃，然后将钢材空冷至室温；接将钢材加热到900℃，保温15min后进行淬火，淬火时间为15min，淬火后空冷至室温。(5)淬火后再对刚才进行回火处理，回火温度为550℃，回火时间为60min，回火完成后的钢材水冷至室温。制备过程中，lf精炼炉中的精炼温度为1560℃；初轧过程的压下率占总压率的60％；均热处理后，对奥氏体化的钢材进行去鳞处理；淬火过程在盐浴炉中完成，盐浴炉内的温度为250℃。实施例2一种光伏电站支架用高强度高韧性合金钢，该合金钢的成分中各元素按照质量百分比为c：1.25％，ni：1.20％，al：0.15％，cu：1.00％，mn：0.45％，s：0.004％，si：0.48％，mo：0.60％，p：0.02％，cr：0.5％，v：0.08％，ti：0.03％，稀土元素添加剂0.03％，余量为fe和不可避免的杂质。其中，稀土元素添加剂中含有la、ce、dy、pr和er，五者的元素质量比为：2:1:3:1:2。本实施例的合金钢的制备方法如下：(1)按照各元素质量比进行配料，将除稀土元素添加剂以外的原料加入到电炉中进行冶炼，冶炼后将金属液送入到lf精炼炉中精炼，精炼的末期将稀土元素添加剂加入到金属液中，并使用惰性气体气氛对精炼过程进行保护，氩气的流量为7l/min。(2)金属液真空浇铸后得到铸锭，将钢锭送到轧制机上进行轧制，轧制过程分为初轧轧制和精轧轧制，其中初轧开轧温度为1180℃，精轧开轧温度为850℃，两道轧制工艺的累积压下率为55％，轧制结束后的温度为800℃，轧制后对钢材进行空冷。(3)对空冷后的钢材进行加热处理，加热的温度为1250℃，保温6h，使得钢材在均热处理后完全奥氏体化。(4)奥氏体化后的钢材送入到层流冷却间进行冷却，钢材在层流冷却间内的冷却速度为25℃/s，终冷温度为550℃，然后将钢材空冷至室温；接将钢材加热到950℃，保温30min后进行淬火，淬火时间为25min，淬火后空冷至室温。(5)淬火后再对刚才进行回火处理，回火温度为650℃，回火时间为80min，回火完成后的钢材水冷至室温。制备过程中，lf精炼炉中的精炼温度为1580℃；初轧过程的压下率占总压率的65％；均热处理后，对奥氏体化的钢材进行去鳞处理；淬火过程在盐浴炉中完成，盐浴炉内的温度为400℃。实施例3一种光伏电站支架用高强度高韧性合金钢，该合金钢成分中各元素按照质量百分比为c：1.23％，ni：1.11％，al：0.14％，cu：0.90％，mn：0.38％，s：0.002％，si：0.46％，mo：0.45％，p：0.015％，cr：0.35％，v：0.065％，ti：0.025％，稀土元素添加剂0.02％，余量为fe和不可避免的杂质。其中，稀土元素添加剂中含有la、ce、dy、pr和er，五者的元素质量比为：2:1:3:1:2。本实施例的合金钢的制备方法如下：(1)按照各元素质量比进行配料，将除稀土元素添加剂以外的原料加入到电炉中进行冶炼，冶炼后将金属液送入到lf精炼炉中精炼，精炼的末期将稀土元素添加剂加入到金属液中，并使用惰性气体气氛对精炼过程进行保护，氩气的流量为5l/min。(2)金属液真空浇铸后得到铸锭，将钢锭送到轧制机上进行轧制，轧制过程分为初轧轧制和精轧轧制，其中初轧开轧温度为1150℃，精轧开轧温度为830℃，两道轧制工艺的累积压下率为50％，轧制结束后的温度为780℃，轧制后对钢材进行空冷。(3)对空冷后的钢材进行加热处理，加热的温度为1200℃，保温5h，使得钢材在均热处理后完全奥氏体化。(4)奥氏体化后的钢材送入到层流冷却间进行冷却，钢材在层流冷却间内的冷却速度为23℃/s，终冷温度为500℃，然后将钢材空冷至室温；接将钢材加热到930℃，保温20min后进行淬火，淬火时间为19min，淬火后空冷至室温。(5)淬火后再对刚才进行回火处理，回火温度为600℃，回火时间为70min，回火完成后的钢材水冷至室温。制备过程中，lf精炼炉中的精炼温度为1570℃；初轧过程的压下率占总压率的63％；均热处理后，对奥氏体化的钢材进行去鳞处理；淬火过程在盐浴炉中完成，盐浴炉内的温度为350℃。实施例4一种光伏电站支架用高强度高韧性合金钢，该合金钢的成分中各元素按照质量百分比为c：1.22％，ni：1.18％，al：0.13％，cu：0.96％，mn：0.32％，s：0.002％，si：0.47％，mo：0.55％，p：0.01％，cr：0.4％，v：0.07％，ti：0.02％，稀土元素添加剂0.02％，余量为fe和不可避免的杂质。其中，稀土元素添加剂中含有la、ce、dy、pr和er，五者的元素质量比为：2:1:3:1:2。本实施例的合金钢的制备方法如下：(1)按照各元素质量比进行配料，将除稀土元素添加剂以外的原料加入到电炉中进行冶炼，冶炼后将金属液送入到lf精炼炉中精炼，精炼的末期将稀土元素添加剂加入到金属液中，并使用惰性气体气氛对精炼过程进行保护，氩气的流量为6l/min。(2)金属液真空浇铸后得到铸锭，将钢锭送到轧制机上进行轧制，轧制过程分为初轧轧制和精轧轧制，其中初轧开轧温度为1170℃，精轧开轧温度为810℃，两道轧制工艺的累积压下率为50％，轧制结束后的温度为790℃，轧制后对钢材进行空冷。(3)对空冷后的钢材进行加热处理，加热的温度为1180℃，保温4h，使得钢材在均热处理后完全奥氏体化。(4)奥氏体化后的钢材送入到层流冷却间进行冷却，钢材在层流冷却间内的冷却速度为21℃/s，终冷温度为500℃，然后将钢材空冷至室温；接将钢材加热到940℃，保温28min后进行淬火，淬火时间为24min，淬火后空冷至室温。(5)淬火后再对刚才进行回火处理，回火温度为560℃，回火时间为78min，回火完成后的钢材水冷至室温。制备过程中，lf精炼炉中的精炼温度为1565℃；初轧过程的压下率占总压率的60％；均热处理后，对奥氏体化的钢材进行去鳞处理；淬火过程在盐浴炉中完成，盐浴炉内的温度为350℃。性能测试对本实施例的合金钢抗拉强度、屈服强度和延伸率进行检测，得到如下检测结果：表1：本实施例合金钢的性能检测结果检测项目实施例1实施例2实施例3实施例4抗拉强度/mpa746748739743屈服强度/mpa389385384386延伸率/％54.255.354.854.7以上试验数据表明，本实施例的合金钢的结构强度高，抗拉强度和屈服强度指标均很优秀，并且具有良好的延伸率。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。当前第1页12