一种风电法兰用钢及其生产工艺 所属技术领域
本发明属于制造风电法兰用钢材生产领域，涉及到一种制造风电法兰用钢及其生产工艺。
背景技术
2008年下半年，由于世界金融危机的影响，中国为了保证社会经济的平稳发展，政府加大了对交通、能源领域的固定资产投资力度，支持和鼓励可再生能源发展。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到大家的重视，风电产业也赢得历史性发展机遇，在金融危机肆虐的不利环境中逆市上扬，我国的风电设备制造企业由2004年的6家迅速上涨到70多家，风力发电用钢的需求量也不断上涨。
目前，公知的制造风电法兰用钢是采用模铸工艺生产的钢锭，且材质符合GB1591-94Q345E要求或EN10113-2S355NL要求。该方法成材率只有70％，严重制约风电生产厂家材料利用率及生产效率，且成本直线上升。
【发明内容】
本着提高成材率，降低成本的想法，申请人着手大力研发采用连铸的方法生产制造风电法兰用钢，并对风电法兰用钢使用情况进行跟踪，针对使用情况进行工艺优化，形成了一套完整的风电法兰用钢地连铸生产工艺。该方法能够解决传统用钢锭制造法兰成材率较低的问题，具有低成本、低能耗、快节奏的特点，配合合适的化学成分设计，使其既能保证高强度、高韧性和良好的焊接性能等要求，提高工程结构的施工效率和安全可靠性，又能简化生产工艺、缩短生产流程、降低生产能耗，适合大生产操作。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：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、0≤0.002、As+Cu+Cu≤0.1其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明是用连铸的方法生产制造风电法兰用钢，其生产工艺为：把钢水浇在结晶器上进行连铸，中包过热度15±5℃，拉速：0.475m/min，比水量：0.80L/kg，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内套上保护管；浇钢过程中控制塞棒吹氩量，铸坯下线后要求堆冷≥48h。
前述方法中，所述的连铸坯厚度≥300mm。
本发明是在原有Q345E的基础上，适当增加了碳、锰含量，并且由于此钢要求-50℃冲击，为此，取消了合金钛的加入，而加入适当的钒(V)，即保证了冲击功，同时对强度和韧性也有了一定的保障。然后，通过控制适当的Als(酸溶铝)和N(氮)含量，再次提高强度；严格控制钢中P(磷)、S(硫)、H(氢)、O(氧)等有害元素，保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平。最后，对有害元素As(砷)含量进行有效控制，确保铸坯和锻件表面质量完好，从而保证用连铸坯生产风电法兰用钢满足制造法兰要求。
本发明的有益效果在于：提高制造风电法兰用钢成材率，使用连铸坯锻造风电法兰与传统的模铸锭锻造法兰相比，成材率提高25％以上，大大的降低了成本。
【具体实施方式】
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，其余为Fe及不可避免的杂质进行控制。
本发明采用连铸的方法生产风电法兰用钢，其生产工艺为：把钢水浇在结晶器上进行连铸，中包过热度15±5℃，拉速：0.475m/min，比水量：0.80L/kg，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内套上保护管；浇钢过程中控制塞棒吹氩量，铸坯下线后要求堆冷≥48h。
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。
KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005％，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；
复吹转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005％、P≤0.080％，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.8-3.2控制，出钢目标P≤0.012％、C≥0.05％、S≤0.012％，出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石；出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前必须采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤30mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩；
吹氩处理工艺：氩站一次性加入铝线，在Ar站要求强吹Ar 3min，流量300-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在400～600mm，离Ar站温度不得低于1570℃；
LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节；加入精炼渣料，碱度按4.0-6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝线、铝粒、硅铁粉为主，加入量根据钢水中氧含量及渣白情况适量加入；加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热10-12min、二加热8-10min，二加热过程中要求根据造渣情况，补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次；离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，上钢温度1610±10℃；
VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥18min，破真空后软吹3-5min或不吹，钢水不得裸露；正常在线包抽真空时间：(抽真空前钢水温度-目标离站温度)/1.7min；覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1560±5℃；
连铸工艺：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±5℃，拉速：0.475m/min，比水量：0.80L/kg，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红；浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微。铸坯下线后要求堆冷≥48h。
生产连铸坯所需主要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、0≤0.002、As+Cu+Cu≤0.1，其余为Fe及不可避免的杂质；实施时，可按技术要求选择。
对按照本发明工艺要求所生产的连铸坯锻件锻造后，按照TS0148做冲击检验和DIN EN 10228-3做无损探伤检测、JB4730-2005做表面磁粉探伤检验。检验结果见表1、表2。
试验结果表明，此发明工艺生产的连铸坯锻造后的风电法兰，具有高强度、高韧性，且锻件各部位性能均符合JB/T5000.8-1998《重型机械通用技术条件-锻件》，可完全代替模铸锭。
本发明工艺克服了传统的使用模铸锭锻造风电法兰生产周期长、成本高的缺点，可以生产性能稳定的风电法兰，弥补了用模铸锭锻造风电法兰成材率较低的不足。此发明工艺成分要求不高、工艺操作简单，生产流程短、能耗低，便于在大生产中推广，可广泛应用于风电法兰的锻造。
表1冲击试验结果：
注：冲击功及冲击韧性是平均值。
表2无损探伤检验结果：