一种风电用正火态钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及钢材料技术领域，尤其设及一种风电用正火态钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 风能是一种可再生、无污染的绿色清洁能源，并且储量丰富。地球上约有2%的太 阳能转化成风能。我国有丰富的风能资源，风能总储量在32. 26亿千瓦，实际陆上可开发风 能总量约为2. 5亿千瓦，位居世界首位。随着雾霸天气的日益频发，政府日益重视环保，W 风电为代表的清洁能源，发展空间巨大。
[0003] 风力发电的主要设备有机舱、转子叶片、轴屯、、低速轴、齿轮箱、发电机、偏航装置、 电子控制装置W及塔架（塔筒）组成。其中塔架是风电塔用钢最多的部分。风电设备大 多安装在隔壁荒漠，直接暴露在大自然的风吹、日晒、雨淋中，工作环境十分恶劣，具体表现 为；昼夜、冬夏温差大，在低温下还要受各种复杂的载荷，包括交变载荷，大气腐蚀等。其设 备不仅要承受风机叶轮捕捉到变化多端的风力产生的载荷还要承受不同部位温度变化造 成的应力和设备本身的重量及风力直接作用在设备上所产生的载荷。因此对其各个部分的 制造材料性能都提出了很高的要求。
[0004] 现有技术中有关于风电结构用钢有许多报道，经检索：
[0005][0006] 公开为CN102899569A的文献，公开了一种超低温初性优异的海上风电用宽厚钢 板制造方法。该发明钢添加Nb、Ti、NiXu等微合金元素，采用控轴控冷+正火工艺，生产出 得钢板屈服强度在355~4101口3，抗拉强度在470~5501口3，延伸率在26%~36%，-60^ 冲击功100~240J。虽然该发明钢板性能较好，但其合金成本较高，不够经济。
[0007][000引W上专利公开的风电结构用钢板，存在着性能合格但合金成本高、合金成本适中 但低温性能较差、屈服强度不高的技术问题。
【发明内容】
[0009] 本申请提供一种风电用正火态钢板及其生产方法，解决了现有技术中的风电用钢 合金成本高、低温性能较差、屈服强度不高的技术问题。
[0010] 本申请提供一种风电用正火态钢板，所述钢板的屈服强度> 370MPa，抗拉强度为 500~650MPa，延伸率A> 30%，-40°C冲击功值大于等于250J，-60°C冲击功值大于等于 200J，所述钢板质量百分比包括：
[0011] C;0. 12~0. 18% ;Si;0. 21~0. 32% ;Mn;1. 10~1. 65% ;P;《0. 015% ;S;《0. 008%;佩；0. 015~0. 040%;Ti;0. 015~0. 03%;Als;0. 025~0. 06%;N;0. 004~ 0.010%，其余为化及不可避免的杂质；
[001 引 且，61《203*护2-44. 7巧i《72,Ti/(C/100+N)范围在 2. 47 ~2. 69 或 2. 88 ~ 2. 900
[0013] 优选地，所述钢板的金相组织为铁素体+珠光体。
[0014] 本申请还提供一种钢板的生产方法，用于生产所述的风电用正火态钢板，所述方 法包括：
[0015] 冶炼并诱铸成铸巧；
[0016] 对所述铸巧加热并常规保温，均热温度控制在1180~1230°C，最高加热温度为 1280°C，加热速率 8 ~12min/cm;
[0017] 进行粗轴，并采用高压水除磯，控制粗轴时的终轴温度为1010~1050°C;
[001引进行精轴，控制精轴时的终轴温度为800~860°C，累计压下率大于75% ;
[0019]进行层流冷却，轴后开冷温度控制在730~780°C，返红温度控制在600~680°C;
[0020] 自然冷却到室温；
[0021] 进行正火处理；
[0022] 再次冷却到室温，获得所述钢板。
[0023] 优选地，在粗轴时的前S道次压下量大于25mm。
[0024] 优选地，在精轴时的末S道次压下率大于40%，精轴采用8道次轴制。
[0025] 本申请有益效果如下：
[0026] 上述风电用正火态钢板中使用的佩、Ti合金，钢板的屈服强度> 370MPa，抗拉强 度为500~650MPa，延伸率A> 30%，-40°C冲击功值大于等于250J，-60°C冲击功值大于 等于200J，使得所述钢板的合金成本降低，低温性能增强，屈服强度高，解决了现有技术中 的风电用钢合金成本高、低温性能较差、正火后屈服强度不高的技术问题。
[0027] C是提高钢材强度最有效的元素，随着碳含量的增加，钢的抗拉强度和屈服强度随 之提高，但延伸率和冲击初性下降，而且钢材的焊接热影响区还会出现泽硬现象，导致焊接 冷裂纹的产生。当C含量低于0. 12%时，正火后强度性能达不到要求，若C含量高于0. 18% 钢板焊接性能恶化明显，因此，本发明C选择在0. 12~0.18%。
[002引 Si是炼钢脱氧的必要元素，能降低钢中碳的石墨化倾向，并W固溶强化形式提高 钢的强度，当Si含量低于0. 21%时，强度性能偏低，当Si含量高于0. 32%时，钢的初性下 降，且恶化焊接性能。因此，本发明Si选择在0. 21~0. 32%。
[0029]Mn是重要的强初化元素，且成本低廉，随着Mn含量的增加，钢的强度明显增加， 改善钢的加工性能，而冲击转变温度几乎不发生变化，含1 %的Mn大约可提高抗拉强度 lOOMPa。Mn含量低于1. 10%时，正火后强度性能较低，当Mn含量高于1.65%时，钢板晶粒 粗化明显。因此，本发明Mn选择在1.10~1.65%。具体地，所述钢板的金相组织为铁素体 +珠光体。
[0030]P、s是钢中难W避免的有害杂质元素。高P会导致偏析，影响钢组织均匀性，降低 钢的塑性；S易形成硫化物夹杂对低温初性不利，且会造成性能的各向异性，同时严重影响 钢的应变时效。因此，应严格限制钢中的P、S含量，本发明P控制在《0.015%，S控制在 《0. 008%。
[0031] Nb是强碳氮化物形成元素，在钢中起着十分显著的作用。它可W形成细小的碳化 物和氮化物，抑制奥氏体晶粒的长大。在轴制过程中，可W提高再结晶温度，抑制奥氏体的 再结晶，保持形变效果从而细化铁素体晶粒，提高了钢的强度和初性。Nb在铁素体中沉淀 析出，提高强度的同时又可W在焊接过程中阻止热影响区晶粒的粗化等。当Nb含量低于 0. 015%时，细化晶粒效果不理想，当Nb含量大于0. 040%时，容易产生晶间裂纹。因此，本 发明Nb选择在0.015~0.040%。
[0032]Ti是一种强烈的碳化物和氮化物形成元素，形成的TiN、Ti(CN)等粒子非常稳定， 能有效地钉扎晶界，阻止丫晶粒长大，因而起到细化晶粒的作用，它能显著提高钢的室温 强度、高温强度和钢的初性。Ti含量较于0. 015%时，细化晶粒效果较弱，当Ti含量高于 0. 030%时，钢的强度增加，塑性、初性却会降低。因此，本发明Ti选择在0. 015~0. 030%。
[0033]Als常作为脱氧元素加入钢中。Als和N也有较强的亲和力，能固定钢中N的作 用，能降低钢的应变时效敏感性，并通过晶粒细化作用提高钢的强度和低温初性。但Als含 量低于0. 025%时，脱氧效果不明显，当Als含量高于0. 060%时，易使A1氧化物夹杂物增 加，降低钢的冲击初性，对钢的耐大气腐蚀性能也不利。因此，本发明Als选择在0. 025~ 0. 060%。
[0034]N是很强的形成和稳定奥氏体的元素，能通过固溶强化及时效强化提高钢的强度。 N能与Nb、Ti等元素形成氮化物或碳氮化物，使钢材母材组织和焊接组织晶粒细化。当N含 量低于0. 004%时，强化效果不明显，但N含量高于0. 010%，易在钢中形成气泡和疏松，与 钢中Ti、Al等元素形成带棱角脆性夹杂群等。因此，本发明N选择在0. 004~0. 010%。
[0035] 本发明与现有技术相比，采用热轴+正火状态交货，屈服强度> 370MPa，抗拉强 度；500~650MPa，延伸率A> 30%，-40°C冲击功值大于等于250J，-60°C冲击功值大于等 于200J的风力发电塔筒结构用钢板及生产方法，可广泛应用于风力发电塔工程钢结构。
【附图说明】
[0036] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例。
[0037] 图1为本申请较佳实施方式一种风电用正火态钢板的金相组织图；
[003引图2为本申请另一较佳实施方式一种风电用正火态钢板的生产方法流程图。
【具体实施方式】
[0039] 为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图W及具体的实施方式对上 述技术方案进行详细的说明。
[0040] 本申请提供一种风电用正火态钢板，可被广泛应用于风电设备中。所述钢板的屈 服强度> 370MPa，抗拉强度为500~650MPa，延伸率A> 30%，-40°c冲击功值大于等于 250J，-60°C冲击功值大于等于200J。
[0041] 所述钢板质量百分比具体包括；C(碳）；0. 12~0. 18%;Si(娃）；0.21~0.32%; Mn(铺）；1. 10~1. 65 %;P(磯）；《0. 015 %;S(硫）；《0. 008 %;佩（魄）；0. 015~0. 040 %;Ti(铁）；0. 015~0. 03 % ;Als(酸溶侣）；0. 025~0. 06 %;N(氮）；0. 004~ 0. 010%，其余为化及不可避免的杂质。
[0042]