[发明专利]一种耐超低温冲击风电高强螺栓用钢制造方法

说明书

一种耐超低温冲击风电高强螺栓用钢制造方法，包括如下步骤：顶底复吹碱性转炉初炼、LF精炼炉精炼、VD真空炉脱气、大圆坯弧形连铸机连铸、轧钢加热、除磷以及氧化铁鳞片、轧制、入坑缓冷。本发明着眼强韧性、耐延迟断裂性和冷变形性三个方面开发设计,其圆钢整体热处理后，性能指标达到Rm≥950Mpa，Re≥830Mpa，A≥20％，Z≥60％，KV2(‑101℃)≥30J。

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种耐超低温冲击风电高强螺栓用钢制造方法。

背景技术

L43等级螺栓在大型风力发电机组中高强度螺栓被大量采用,为适应更大功率的风力发电机组的自主设计开发,保证整个风力发电机组的运行可靠性,满足风电制造企业的需求。紧固件作为风电机组的基础，在主机、叶片、塔架和减速箱的连接中，与风力发电机组一起承受着附加的轴向拉伸(交变)载荷、横向剪切(交变)载荷或由此复合而成的弯曲载荷的作用，有时还有冲击载荷和长期野外服役，环境恶劣的条件。需要有良好的冷墩性能，高的抗拉强度和塑性、韧性，较高的疲劳抗力和多次冲击拉伸抗力，具有足够低的延迟断裂敏感性和低的韧脆转化温度。近二十年来，国内外基本采用35VB、35CrMo、42CrMo、美标B7和40CrNiMoA等钢种生产,制造风电用高强度螺栓，其大规格材-101℃冲击功很难稳定达到27J以上要求。进入二十一世纪，特别是近几年来，随着国内大功率风电发电机组陆续投产，为保证整个机组在运行过程中的稳定性和安全性，国内一些风电厂家尝试使用L43大规格钢材制造高强度、耐低温螺栓，但-101℃低温冲击功不稳定现象一直困扰着产品的研发进程。

目前，42CrNi2Mo钢材的市场前景较好，但是该钢种生产技术难度非常大，而大规格材生产更难，长期困惑着风电高强螺栓用钢生产企业。技术瓶颈表现为两方面：一是大规格材-101℃冲击功难以稳定保证；二是因该钢含有较高的Ni元素，同时含有Cr元素，造成粗轧坯除磷困难，钢材由此造成的钢材表面质量问题突出。42CrNi2Mo钢种化学成分较国标40CrNiMoA的Ni由1.25～1.65％提高到1.65～2.00％，其他元素均有调整。含Ni钢中产生晶间的选择性氧化，使FeO铁橄榄石或其共晶沿晶间呈楔形浸入金属基体，分散了氧化铁皮与金属界的应力，从而提高了含Ni钢的氧化铁皮粘附性，当Ni、Cr共存时，其厚度明显增加，造成轧坯除磷困难，这也是本领域长期存在的技术难题。

因此，开发一种耐超低温冲击风电高强螺栓用钢制造方法，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种耐超低温冲击风电高强螺栓用钢制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种耐超低温冲击风电高强螺栓用钢制造方法，包括如下步骤：顶底复吹碱性转炉初炼、LF精炼炉精炼、VD真空炉脱气、大圆坯弧形连铸机连铸、轧钢加热、除磷以及氧化铁鳞片、轧制、入坑缓冷。

本发明中，作为一种优选的技术方案，所述顶底复吹碱性转炉初炼的具体工艺为：

以优质铁水为主原料，并配以生铁组成炼钢用主要原料，铁水热装比达到80％，吹炼过程中采用“双渣”法脱磷，终点控制(C+Mn)含量wt≥0.18％，出钢P含量wt≤0.010％；出钢15～20t时加SiCaBaAl 1.0kg/t钢、钢芯铝2.0kg/t钢脱氧，铁合金料、增碳剂、渣料随后加入包中，出钢后期采用氩气强搅拌，以均匀温度和成分，并促进脱氧产物上浮。

铁合金料包括硅锰铁、铬铁、镍板和钼铁。

其中，镍板2/3数量在初炼炉内加入，1/3数量在出钢过程中加入。