[发明专利]一种低温焊接性能优良的风电塔筒用钢及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电塔用钢及生产方法，具体地属于一种低温焊接性能优良的风电塔筒用钢及生产方法。

背景技术

我国风电场建设已遍布全国各省市自治区。风电成为继火电、水电之后的第三大电源。风电能够带动各地区传统能源消费比重的逐渐下调，风电产业的发展对于国家能源结构的调整意义重大，困扰我国多个地区的雾霾，若要从根本上加以解决，风电必将是最为关键的环节之一。风电有望成为雾霾克星，与光伏、燃气等一起为清洁能源行业的发展壮大做出积极贡献。

现有技术中有关于低温韧性优异的结构用钢有许多报道，经检索：

中国专利公开号为CN101831586A的文献，公开了一种低温韧性优异的低碳当量高强度厚钢板及其生产方法。该发明采用控轧控冷工艺，通过控制冷却速率生产钢板屈服强度在345MPa以上，其低温冲击性能虽然较好，但其碳当量在0.33~0.36。

中国专利公开为CN102899569A的文献，公开了一种超低温韧性优异的海上风电用宽厚钢板制造方法。该发明钢采用控轧控冷+正火工艺，生产出钢板屈服强度在355~410MPa，抗拉强度在470~550MPa，延伸率在26%~36%，-60 ℃冲击功100~240J。虽然该发明钢板性能较好，但其碳当量在0.38~0.43，焊接性能较差。

中国专利公开号为CN101906579A的文献，公开了一种耐低温、高焊接性能、高强度的风电法兰用钢。该发明钢使用了Nb、V、Ti合金，正火后延伸率在28%~39%，-50℃冲击功值为110J~180J。虽然钢板力学性能较为理想，但其碳当量在0.40~0.43，焊接性能较差。

风电塔筒是通过钢板卷制焊接而成，如不经正火，往往会出现强度较低的部分已经弯曲，强度高的部分还未变形的现象。正火后钢板各部分强度均匀，有益于卷制。上述专利文献，在控轧控冷工艺生产的钢板采用的C、Mn含量相对较低，能够将CEV控制到较低水平，但当进行正火热处理后，强度性能将得不到保障。如若将钢板中C、Mn含量上调，则钢板正火后性能较好，但焊接性能又较差。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种既能在正火后屈服强度≥355MPa，抗拉强度在490~630MPa，延伸率A≥30%，碳当量＜0.32，-50℃KV2≥260J，-60℃KV2≥220J的低温焊接性能优良的风电塔筒用钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种低温性能优良的风电塔筒用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.10~0.15%，Si：0.25~0.35%，Mn：0.85~1.20%，P：≤0.015%，S：≤0.008%，Nb：0.013~0.032%，Als：0.025~0.045%，Pr：0.03~0.07%，其余为Fe及不可避免的杂质；同时满足CEV＜0.32，金相组织为铁素体+珠光体组织，其中铁素体体积比例为50~60%，其余为珠光体组织。

生产一种低温性能优良的风电塔筒用钢的方法，其步骤：

1）经冶炼并连铸成坯后对铸坯加热并常规保温，加热温度为1160~1250℃，加热速率在0.8~1.1min/mm；

2）进行分段热轧，并控制精轧开轧温度在900℃~950℃，终轧温度在800~860℃，累计压下率不低于75%，末三道次压下率不低于40%；

3）进行层流冷却，冷却速率控制在8~15℃/s，返红温度控制在600~680℃；

4）自然冷却至室温；

5）进行正火，正火温度控制在875~908℃，并保温32~47min；

6）再次自然冷却至室温。

本发明中各元素的作用

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，但延伸率和冲击韧性下降，而且钢材的焊接热影响区还会出现淬硬现象，导致焊接冷裂纹的产生。当C含量低于0.10%时，正火后强度性能达不到要求，若C含量高于0.15%钢板CEV上升，恶化焊接性能，因此，本发明C选择在0.10~0.15%。

Si是炼钢脱氧的必要元素，以固溶强化形式提高钢的强度，当Si含量低于0.25%时，强度性能偏低，当Si含量高于0.35%时，钢的韧性下降。因此，本发明Si选择在0.25~0.35%。