一种耐腐蚀性风电塔筒用钢板及其生产方法与流程

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种耐腐蚀性风电塔筒用钢板及其生产方法。

背景技术：

风能是一种清洁、安全、低碳环保的可再生能源，利用风能发电对环境无污染，生态无破坏，环保效益和生态效益良好，对于环保要求越来越严的今天，风能的发展对于人类社会可持续发展具有重要意义。

目前，国内风电产业技术逐步成熟，风电塔筒广泛应用在沿海、高山、平原等各个风能充足的地方，但是由于地质、环境的限制，以及四季的交替变化，导致风电塔筒的使用环境较为恶劣，因此要求风电塔筒所用钢板，要有较高的耐腐蚀性能，能够长时间在恶劣的环境下正常工作，风电塔筒用钢绝大数都是采用分节连接，每节都是利用钢板焊接卷制成筒状，然后将每个筒节焊接在一起，由于风电塔筒的使用环境决定了风电塔筒用钢板必须有良好的耐腐蚀性能。每个风电塔筒需要近上百吨钢板，为了降低生产成本，同时又保证钢板良好的耐腐蚀性能以及其它工艺性能。

因此通过对连铸、轧制工序控制，开发一种生产成本低，内部组织均匀，耐腐蚀性能优良，综合性能稳定的耐腐蚀性风电塔筒用钢板具有重要的经济效益和社会效益。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种耐腐蚀性风电塔筒用钢板；本发明还提供一种耐腐蚀性风电塔筒用钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种耐腐蚀性风电塔筒用钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.07～0.14%，si：0.25～0.50%，mn：1.10～1.60%，p≤0.015%，s≤0.005%，nb：0.020～0.040%，v：0.030～0.080%，cu：0.40～0.80%，al：0.020～0.040%，其余为fe及不可避免的杂质。

本发明所述钢板厚度为12～36mm。

本发明所述钢板屈服强度≥345mpa，抗拉强度470～630mpa，v型纵向-40℃冲击功≥35j，腐蚀速率≤1.2g/m²•h。

本发明还提供了一种耐腐蚀性风电塔筒用钢板的生产方法，所述生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序；所述连铸工序，二冷区的比水量控制在0.8～0.9l/kg，浇铸过程过热度控制在15～25℃；所述轧制工序，采用ⅱ型控轧轧制工艺，ⅰ阶段大压下轧制，开轧首道次压下率为10～12%，ⅱ阶段开轧温度850～870℃、终轧温度810～830℃。

本发明所述连铸工序，采用动态轻压下和电磁搅拌技术，动态轻压下的压下率为0.5～0.8mm/m，总压下量8～11mm，凝固末端电磁搅拌电流400～420a，电磁搅拌频率4～5hz；浇铸成高内部质量的连铸坯。

本发明所述加热工序，连铸坯在连续炉加热；炉温t≤600℃时，加热速度≤5℃/min；炉温600＜t≤1200℃时，加热速度≤7℃/min；最高加热温度1240～1260℃，均热段温度1230～1240℃，总加热时间≥10min/mm。

本发明所述轧制工序，ⅰ阶段轧制后晾钢厚度为h+70mm，所述h为钢板毫米厚度。

本发明所述冷却工序，采用高冷速高返红工艺，钢板轧制后以40～50℃/min的速度将钢板表面快速冷却至≤400℃，返红温度为550～600℃

本发明设计思路：

本发明通过合理的化学成分设计，连铸过程中采用动态轻压下和电磁搅拌技术，加强浇铸过程中过热度和二冷水的控制，轧制时采用ⅱ型控轧轧制工艺，加上快冷高返红工艺，生产得到的钢板成材规格为12～36mm。

本发明的交货状态为控轧，采用本发明的化学成分设计、连铸、轧制、轧后强冷工艺生产得到的耐腐蚀性风电塔筒用钢板，具有良好的内部组织均匀性和良好的冲击韧性以及优良的耐腐蚀性能，可以应用于各种地域的风电钢塔筒上。

其中，各化学成分及含量，以及在本发明中的作用是：

c：0.07～0.14%，碳对钢的各种性能都有明显的影响，特别是钢的强度、冲击韧性、焊接性能。碳含量过低会使钢的硬度低，强度低，也会增大冶炼控制难度，碳含量过高，使钢的冲击韧性降低，特别是焊接性能大幅度降低。

si：0.25～0.50%，是炼钢过程中主要的还原剂和脱氧剂，在镇静钢中都含有一定量的硅，硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，但是si含量超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

mn：1.10～1.60%，锰的成本低廉，是良好的脱氧剂和脱硫剂，能增加钢的韧性、强度、硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰含量过高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

p≤0.015%，在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，降低塑性，使冷弯性能变坏，在控制成本合理的情况下，尽量降低磷含量。

s≤0.005%，硫也是钢中的有害元素，增加钢的热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时容易产生裂纹，但是硫能增加钢的易切削性能，除非有特殊要求，在经济效益下应尽量降低钢中硫的含量。

nb：0.020～0.040%，铌能促进钢显微组织的晶粒细化，同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶有效的细化显微组织，并通过析出强化提高钢淬透性，降低钢的过热敏感性及回火脆性，改善焊接性能。

v：0.030～0.080%，钒是钢的良好脱氧剂，同时在钢中可细化晶粒，提高强度和韧性，钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

cu：0.40～0.80%，cu对钢的耐腐蚀性有明显的提升作用，因它在钢的表面会形成致密的保护层，降低了腐蚀速率，但是当cu含量过高时，会影响钢板力学性能。

al：0.020～0.040%，铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

本发明耐腐蚀性风电塔筒用钢板产品标准参考gb/t28410-2012；产品力学性能检测标准参考gb/t1591-2008。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明的耐腐蚀性风电塔筒用钢板化学成分设计合理，钢板内部组织均匀，加入的贵金属少，采用控轧交货态，生产成本低，市场竞争力强。2、本发明利用连铸坯成材提高金属收得率，大幅度降低生产成本。3、本发明在连铸坯浇铸过程中采用动态轻压下和电磁搅拌技术，同时加强过热度和二冷水的控制，得到内部质量较高的连铸坯。4、本发明通过合理的控轧工艺，使钢板具有良好的综合性能，耐腐蚀性能优良，满足用户对风电塔筒用钢板的要求，应用前景广阔。5、本发明生产钢板厚度规格为12～36mm，强韧性匹配良好，屈服强度≥345mpa，抗拉强度470～630mpa，v型纵向-40℃冲击功≥35j，腐蚀速率≤1.2g/m²•h。

附图说明

图1为实施例1耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图；

图2为实施例2耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图；

图3为实施例3耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图；

图4为实施例4耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图；

图5为实施例5耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图；

图6为实施例6耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。

实施例1

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板厚度为15mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.08%，si：0.25%，mn：1.20%，p：0.015%，s：0.003%，nb：0.040%，v：0.040%，cu：0.80%，al：0.030%，其余为fe及不可避免的杂质。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：采用动态轻压下和电磁搅拌技术，动态轻压下的压下率0.5mm/m，总压下量10mm，凝固末端电磁搅拌电流410a，电磁搅拌频率5hz，二冷区的比水量为0.9l/kg，浇铸过程中过热度为19℃；

（2）加热工序：连铸坯在连续炉加热，炉温t≤600℃时，加热速度5℃/min；炉温600＜t≤1200℃时，加热速度6℃/min；最高加热温度1255℃，均热段温度1240℃，总加热时间11min/mm；

（3）轧制工序：采用ⅱ型控轧轧制工艺；ⅰ阶段大压下轧制，开轧首道次压下率11%，ⅰ阶段轧制后晾钢厚度为85mm；ⅱ阶段开轧温度860℃，终轧温度823℃；

（4）冷却工序：采用高冷速高返红工艺，钢板轧制后以45℃/min的速度将钢板表面快速冷却至350℃，返红温度为560℃。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图见图1，由图1可知组织为铁素体和珠光体组织。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板屈服强度388mpa，抗拉强度512mpa，v型纵向-40℃冲击功52j，腐蚀速率1.1g/m²•h。

实施例2

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板厚度为36mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.07%，si：0.50%，mn：1.10%，p：0.012%，s：0.005%，nb：0.025%，v：0.030%，cu：0.48%，al：0.020%，其余为fe及不可避免的杂质。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：采用动态轻压下和电磁搅拌技术，动态轻压下的压下率0.6mm/m，总压下量8mm，凝固末端电磁搅拌电流420a，电磁搅拌频率4hz，二冷区的比水量为0.8l/kg，浇铸过程中过热度为21℃；

（2）加热工序：连铸坯在连续炉加热，炉温t≤600℃时，加热速度4.5℃/min；炉温600＜t≤1200℃时，加热速度7℃/min；最高加热温度1260℃，均热段温度1235℃，总加热时间12min/mm；

（3）轧制工序：采用ⅱ型控轧轧制工艺；ⅰ阶段大压下轧制，开轧首道次压下率10%，ⅰ阶段轧制后晾钢厚度为106mm；ⅱ阶段开轧温度850℃，终轧温度810℃；

（4）冷却工序：采用高冷速高返红工艺，钢板轧制后以42℃/min的速度将钢板表面快速冷却至380℃，返红温度为550℃。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图见图2，由图2可知组织为铁素体和珠光体组织。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板屈服强度400mpa，抗拉强度621mpa，v型纵向-40℃冲击功76j，腐蚀速率1.0g/m²•h。

实施例3

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板厚度为25mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.14%，si：0.46%，mn：1.60%，p：0.011%，s：0.004%，nb：0.020%，v：0.080%，cu：0.53%，al：0.040%，其余为fe及不可避免的杂质。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：采用动态轻压下和电磁搅拌技术，动态轻压下的压下率0.8mm/m，总压下量11mm，凝固末端电磁搅拌电流400a，电磁搅拌频率4.5hz，二冷区的比水量为0.9l/kg，浇铸过程中过热度为18℃；

（2）加热工序：连铸坯在连续炉加热，炉温t≤600℃时，加热速度4.5℃/min；炉温600＜t≤1200℃时，加热速度6.5℃/min；最高加热温度1240℃，均热段温度1230℃，总加热时间10min/mm；

（3）轧制工序：采用ⅱ型控轧轧制工艺；ⅰ阶段大压下轧制，开轧首道次压下率12%，ⅰ阶段轧制后晾钢厚度为95mm；ⅱ阶段开轧温度862℃，终轧温度830℃；

（4）冷却工序：采用高冷速高返红工艺，钢板轧制后以48℃/min的速度将钢板表面快速冷却至400℃，返红温度为600℃。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图见图3，由图3可知组织为铁素体和珠光体组织。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板屈服强度381mpa，抗拉强度592mpa，v型纵向-40℃冲击功67j，腐蚀速率1.1g/m²•h。

实施例4

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.09%，si：0.38%，mn：1.28%，p：0.010%，s：0.001%，nb：0.035%，v：0.074%，cu：0.48%，al：0.035%，其余为fe及不可避免的杂质。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：采用动态轻压下和电磁搅拌技术，动态轻压下的压下率0.7mm/m，总压下量10mm，凝固末端电磁搅拌电流400a，电磁搅拌频率5hz，二冷区的比水量为0.8l/kg，浇铸过程中过热度为25℃；

（2）加热工序：连铸坯在连续炉加热，炉温t≤600℃时，加热速度5℃/min；炉温600＜t≤1200℃时，加热速度6℃/min；最高加热温度1258℃，均热段温度1240℃，总加热时间11min/mm；

（3）轧制工序：采用ⅱ型控轧轧制工艺；ⅰ阶段大压下轧制，开轧首道次压下率10%，ⅰ阶段轧制后晾钢厚度为100mm；ⅱ阶段开轧温度870℃，终轧温度810℃；

（4）冷却工序：采用高冷速高返红工艺，钢板轧制后以40℃/min的速度将钢板表面快速冷却至300℃，返红温度为595℃。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图见图4，由图4可知组织为铁素体和珠光体组织。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板屈服强度360mpa，抗拉强度534mpa，v型纵向-40℃冲击功81j，腐蚀速率1.2g/m²•h。

实施例5

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板厚度为12mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.12%，si：0.41%，mn：1.54%，p：0.013%，s：0.002%，nb：0.036%，v：0.052%，cu：0.47%，al：0.028%，其余为fe及不可避免的杂质。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：采用动态轻压下和电磁搅拌技术，动态轻压下的压下率0.6mm/m，总压下量9mm，凝固末端电磁搅拌电流400a，电磁搅拌频率5hz，二冷区的比水量为0.9l/kg，浇铸过程中过热度为15℃；

（2）加热工序：连铸坯在连续炉加热，炉温t≤600℃时，加热速度5℃/min；炉温600＜t≤1200℃时，加热速度6.5℃/min；最高加热温度1250℃，均热段温度1240℃，总加热时间12min/mm；

（3）轧制工序：采用ⅱ型控轧轧制工艺；ⅰ阶段大压下轧制，开轧首道次压下率12%，ⅰ阶段轧制后晾钢厚度为82mm；ⅱ阶段开轧温度868℃，终轧温度826℃；

（4）冷却工序：采用高冷速高返红工艺，钢板轧制后以50℃/min的速度将钢板表面快速冷却至390℃，返红温度为568℃。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图见图5，由图5可知组织为铁素体和珠光体组织。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板屈服强度395mpa，抗拉强度608mpa，v型纵向-40℃冲击功84j，腐蚀速率0.9g/m²•h。

实施例6

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.10%，si：0.31%，mn：1.24%，p：0.010%，s：0.003%，nb：0.026%，v：0.062%，cu：0.40%，al：0.038%，其余为fe及不可避免的杂质。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板的生产方法包括连铸、加热、轧制、冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：采用动态轻压下和电磁搅拌技术，动态轻压下的压下率0.7mm/m，总压下量10mm，凝固末端电磁搅拌电流410a，电磁搅拌频率4.5hz，二冷区的比水量为0.85l/kg，浇铸过程中过热度为20℃；

（2）加热工序：连铸坯在连续炉加热，炉温t≤600℃时，加热速度4.5℃/min；炉温600＜t≤1200℃时，加热速度7℃/min；最高加热温度1245℃，均热段温度1235℃，总加热时间11min/mm；

（3）轧制工序：采用ⅱ型控轧轧制工艺；ⅰ阶段大压下轧制，开轧首道次压下率10.5%，ⅰ阶段轧制后晾钢厚度为90mm；ⅱ阶段开轧温度855℃，终轧温度820℃；

（4）冷却工序：采用高冷速高返红工艺，钢板轧制后以47℃/min的速度将钢板表面快速冷却至370℃，返红温度为570℃。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板组织图见图6，由图6可知组织为铁素体和珠光体组织。

本实施例耐腐蚀性风电塔筒用钢板屈服强度350mpa，抗拉强度475mpa，v型纵向-40℃冲击功39j，腐蚀速率1.0g/m²•h。

上述实施例表明，本发明耐腐蚀性风电塔筒用钢板强度高，低温冲击韧性和拉伸性能良好，组织均匀，耐腐蚀性能优良。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。