[发明专利]一种风电法兰用钢材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁行业中的合金钢，具体涉一种风电法兰用钢材及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，国际社会日益感觉到环境污染和全球气候变暖问题的严重性，为了“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，进而防止剧烈的气候改变对人类造成伤害”，联合国气候变化框架公约参加国于1997年12月在日本京都制定了《京都议定书》以及减排计划与进度表。世界各国纷纷采取措施遏制环境问题的恶化，而扶持清洁新能源的发展就是很有效的措施之一，是世界各国的战略选择。风电是风能发电或者风力发电的简称，属于可再生的清洁能源。风力发电是风能利用的重要形式，风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源。

伴随着风电行业如火如荼的发展形势，风电用钢需求也大幅度增长。2006年我国生产风电用钢10万吨，相比2005年增长42.9％；2007年我国生产风电用钢15万吨，较2006年增长50％；2008年我国生产风电用钢32万吨，相比2007年增长113.3％，以此速度估算2010年风电用钢可达100-120万吨。随着风力发电的迅猛增长，市场对风电塔筒的需求量也愈来愈大，对风电塔筒关键连接件——塔筒法兰的重要性也越来越得到重视。由于法兰要在野外可靠使用20年以上，经受各种极恶劣天气和复杂的风力交变载荷，长期在50～80m高处承受着拉伸、弯曲及剪切等作用力，而我国风电机组大多位于国内北方地区和沿海地区，除了具有足够的强度，较轻的重量外，还有具备优良的低温韧性，耐候性等高端要求。

河南南阳汉冶特钢有限公司的专利CN 101643879公开了一种制造风电法兰用钢及其生产工艺，所述风电法兰用钢的成分按重量百分比为：C：0.14～0.17％，Si：0.25～0.40％，Mn：1.35～1.50％，P≤0.015％，S≤0.003％，V≤0.015～0.030％，Nb≤0.025～0.040％，Al0.030～0.045，N≤0.004，H≤0.0001，O≤0.002，As+Cu+Cu≤0.1，该发明是用连铸的方法生产制造风电法兰用钢，其整体的工艺流程为：优质铁水、KR铁水预处理、120吨顶底复吹转炉、吹氩处理、LF炉精炼、VD真空脱气处理、连铸、堆冷、检验、入库。

江苏沙钢集团淮钢特钢有限公司的专利CN101906579A公开了一种耐低温、高焊接性能、高强度的风电法兰用钢，其化学成分wt％为：C 0.13-0.18％，Si 0.17-0.40％，Mn 1.30-1.45％，V 0.035-0.060％，Nb 0.03-0.05％，Al0.015-0.030％，Ti 0.010-0.020％，S≤0.005％，P≤0.015％，As≤0.04％，[O]≤0.0020％，[N]0.0060-0.0110％，[H]≤0.0002％，余量为Fe；同时要求材料的碳当量CEV 0.40-0.43％。该发明所得钢种制成的法兰经过正火处理后，性能如下：抗拉强度Rm＝500-570MPa；屈服强度Rel＝325-360MPa；伸长率A5＝28-39％；断面收缩率Z＝76-85％；-50℃V型缺口冲击功Akv＝110-180J，具有良好的焊接性能，而且具有稳定的低温冲击性能和较高的强度。

钢材中的夹杂物同样也可引起许多缺陷，例如钢水中的总氧含量与产品的裂纹发生率明显有关，最终影响风力发电设备的运行寿命。

风电法兰的制造工艺为：连铸圆坯下料→装炉加热→热锻粗→热冲孔→辗环→冷却→正火→车削→探伤→钻孔→入库。对于大型风电法兰，保证材料的良好焊接性能、使材料获得高的耐低温性能，并保证钢的高的强度和洁净度，获得钢的高的抗裂纹敏感性是对风电法兰用钢材的设计要求。

目前随着行业的发展，1MW、1.5MW、3MW等机组相继出现，现有钢材的屈服强度为345MPa左右，专利CN 101643879和CN101906579A公开的法兰钢材的屈服强度最大也仅为360MPa，与现有的钢材区别不大，用作法兰钢材料，势必造成设备重量大大增加，浪费资源，不利于国民经济的可持续发展。因此，急需开发一种强度等级高的强韧性钢，并达到高洁净、长疲劳寿命、低抗裂纹敏感性的要求，用以代替目前市场广泛使用的低强度钢用于风电法兰，成为市场的客观需求。

发明内容