[发明专利]一种12.9级大规格高韧性风电螺栓用钢及生产方法

说明书

本发明公开了一种12.9级大规格高韧性风电螺栓用钢及生产方法，属于风电螺栓钢材技术领域。12.9级大规格高韧性风电螺栓用钢其主要化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.35％～0.45％、Si：0.20％～0.40％、Mn：0.60％～0.90％、Cr：0.60％～0.90％、Mo：0.10％～0.30％、Ni：1.00％～1.50％、V：0.15％～0.25％、Nb：0.015％～0.035％、Alt：0.015％～0.040％、Mg：0.0015％～0.0035％、P≤0.020％、S≤0.010％、O≤0.0015％，其余为Fe和不可避免的杂质，钢的奥氏体晶粒度≥9级，适用于制作50‑80mm的大规格风电螺栓，且具有高强度和高韧性，热处理力学性能达到12.9级以上，‑101℃下KV2冲击韧性值≥50J，疲劳性能和耐氢致延迟断裂性能优良。

技术领域

本发明属于风电螺栓钢材技术领域，更具体地说，涉及一种12.9级大规格高韧性风电螺栓用钢及生产方法。

背景技术

随着环保产业不断的发展，我国对可再生能源的利用，特别是风能开发利用给与了高度重视。风力发电需要大型的风力发电机组，而螺栓等高强度紧固件是风电机组的主要连接件之一，风电螺栓主要应用在轮毂、齿轮箱、叶片连接、塔筒连接等关键部位。这些机组大多建设在大风、低温等恶劣的环境中，在使用中要承受一定的高轴向载荷、交变复合应力，若要确保风电螺栓的安全性和可靠性，单从风电螺栓的加工工艺上不能完全解决，需要从风电螺栓用钢的固有性能进行改变。

目前市场上采用42CrMo、B7等钢种制作风电螺栓，但根据末端淬透性试验，两种钢的最大淬透临界直径均在50mm以下，强度级别也仅达到10.9级，但随着风机容量的不断提高，风电螺栓的使用规格不断增大，以及高安全、长寿命的发展需要，目前已有钢种已无法满足使用需求，急需开发更高强度级别及更大规格的高韧性风电螺栓用钢。

中国专利申请号为：201711442848.X，公开日为：2018-06-19的“一种高淬透大尺寸风电螺栓用钢及其制造方法”，该钢化学成分重量％为：C 0.35-0.45％，Si≤0.20％，Mn0.60-1.00％，P≤0.012％，S≤0.005％，Cr 1.00-1.50％，Mo 0.15-0.40％，B 0.0005-0.003％，Ti 0.03-0.08％，Als 0.02-0.05％，N≤0.005％，Ca 0.0001-0.0003％,其余为Fe及不可避免的杂质。其主要用于制造10.9—12.9级，尺寸规格在42—75mm范围的大尺寸风电螺栓；不足之处是该发明钢的韧性仅达到：-40℃低温冲击功＞27J，无法进一步满足高寒环境恶劣条件的风电螺栓要求。

中国专利申请号为：201710402329.4，公开日为：2017-10-27的“一种耐超低温冲击风电高强螺栓用钢制造方法”，其包括如下步骤：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。但该强度指标仅为9.8级，为了适应承载高载荷和交变应力，风电螺栓主要使用10.9级及以上级别。