一种风电法兰用钢的生产方法的研究.doc

一种风电法兰用钢的生产方法的研究【摘 要】本研究是用连铸的方法生产制造风电法兰用钢，与现有技术相比，本工艺提高了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。【关键词】连铸坯锻造 风电法兰用钢南阳汉冶特钢有限公司针对传统用钢锭制造法兰成材率较低的问题，本着提高成材率，降低成本的想法，公司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。1.风电法兰用钢发展现状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。但是，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GB1591-94 Q345E要求或EN10113-2 S355NL要求，用模铸工艺生产的钢锭制造法兰，成材率只有70%。2.风电法兰用钢研究总体思路2.1 研究思路本着提高成材率，降低成本的想法，公司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的连铸生产工艺。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。2.2 成分设计为达到上述目的，本工艺在原有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。本工艺的技术方案是：用连铸的方法生产制造风电法兰用钢。前述方法中，所述的钢板成分按重量百分比为：C：0.140.18，Si：0.250.40，Mn：1.351.50，P0.015，S0.003，V0.0150.030、Nb0.0250.040、Al0.0300.045、N0.012、O0.002、As0.015、Ceq0.370.47其余为Fe及不可避免的杂质。前述方法中，所述的连铸坯厚度为300mm。本工艺的有益效果在于：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。3.过程控制方法3.1 生产流程本工艺采用连铸的方法生产风电法兰用钢。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、发货。3.2 KR铁水预处理工艺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S0.005%，保证脱硫周期21min、脱硫温降20。3.3 转炉冶炼工艺转炉冶炼工艺：入炉铁水S0.005%、P0.080%，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P0.012%、C0.05%、S0.012%，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。3.4 吹氩处理工艺吹氩处理工艺：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400600mm，离Ar站温度不得低于1570。3.5 LF精炼工艺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161010。3.6 VD精炼工艺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15605。3.7 连铸工艺连铸工艺：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度155，拉速：0.475m/min，比水量：0.80L/，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24h。3.8 成分控制标准生产连铸坯所需主要成分按重量百分比为：C：0.140.18，Si：0.250.40，Mn：1.351.50，P0.015，S0.003，V0.0150.030、Nb0.0250.040、Al0.0300.045、N0.012、O0.002、As0.015、Ceq0.370.47其余为Fe及不可避免的杂质。实施时，可按技术要求选择。4.检测检验结果对按照本工艺要求所生产的连铸坯锻件锻造后，按照TSO148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。表1 冲击试验结果序号转角（）冲击功-50（J）冲击韧性-50（J/cm）112058732127435431186480实验结果合格注：冲击功及冲击韧性是平均值。表2 无损探伤检验结果无损探伤检测级别磁粉探伤检验结果1级合格2级合格3级合格检验结果合格5.结论5.1 试验结果表明，此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/T5000.8-19