特高压专用电塔高强钢制造技术

本发明专利技术属于钢材生产领域，具体涉及一种特高压专用电塔高强钢，所述特高压线路杆塔用高强钢，按照重量百分比计，包括以下组成成分：碳0.20～0.28，硅1.75～2.0，锰1.0～1.5，磷≤0.01，硫≤0.005，镍0.75～2.0，铜0.4～0.6，其余为铁及不可避免的杂质。特高压线路杆塔用高强钢的制造方法为：原料处理、熔炼、精炼、模铸、锻造、冷却和回火。根据本发明专利技术制造的高强钢不仅强度高，使用寿命长，而且还具有高的抗腐蚀性能、抗氧化性能和耐高温性能，制备方法简单，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
特高压专用电塔高强钢
本专利技术属于钢材生产领域，具体涉及特高压专用电塔高强钢。
技术介绍
近年来，随着我国经济的快速发展，各地经济对电力的需求不断增加，使得我国电网建设有了前所未有的发展随着长距离大容量电力传输的需要，电压等级不断升级，以1000kV交流、800kV直流的特高压线路为骨干网架的线路正在建设中；输电塔也从早期的木杆混凝土杆发展到现在普遍采用的钢结构塔，并在向大型化、钢结构化、规模化方向发展，输电塔的用钢量不断增大，需要的单根构件承载力越来越高，对型材的需求越来越广。目前我国高压输电线路铁塔用钢普遍使用Q235和Q345两种强度等级的结构钢，与发达国家相比，品种少且强度偏低，随着特高压输电线路的发展，铁塔趋于大型化，杆塔设计荷载也越来越大，Q235和Q345钢在强度和规格上都难以满足大荷载杆塔的使用要求，当构件设计荷载较大时，一般采用组合断面的方法来满足铁塔构件的承载能力要求，这必然导致铁塔杆件数量及规格增多，节点构造复杂，安装工作量大，既造成工程投资的增加，又浪费了大量资源。因此，急需获得高强度、高承载能力的高强钢。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有高强度、高承载能力的新型钢种。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：特高压线路杆塔用高强钢，按照重量百分比计，包括以下组成成分：碳0.20～0.28，硅1.75～2.0，锰1.0～1.5，磷≤0.01，硫≤0.005，镍0.75～2.0，铜0.4～0.6，其余为铁及不可避免的杂质。优选的，按照重量百分比计，包括以下组成成分：碳0.20～0.28，硅1.75～2.0，锰1.0～1.5，磷≤0.01，硫≤0.005，镍0.75～2.0，铜0.4～0.6，以下元素中的一种或多种：钛0.12～0.15，铌0.01～0.09，钒0.05～0.20，钼0.5～0.6，其余为铁及不可避免的杂质。优选的，按照重量百分比计，包括以下组成成分：碳0.20～0.28，硅1.75～2.0，锰1.0～1.5，磷≤0.01，硫≤0.005，镍0.75～2.0，铜0.4～0.6，稀土元素4.2～5.0，及以下元素中的一种或多种：钛0.12～0.15，铌0.01～0.09，钒0.05～0.20，钼0.5～0.6，其余为铁及不可避免的杂质。优选的，所述稀土元素为镧、镨、铽或铒中的一种或多种。本专利技术也提供了特高压线路杆塔用高强钢的制造方法，包括以下步骤：(1)原料处理：称量、破碎、研磨和混合；(2)原料的熔炼和精炼；(3)模铸：浇注温度＞1500℃；(4)锻造：锻造温度＞700℃，锻造道次>10次；(5)冷却：采用空冷、风冷或喷雾冷却方式冷却，冷却速度为0.2～2℃/s；(6)回火：回火温度为500～800℃。优选的，所述熔炼温度为1500～2100℃。优选的，所述模铸步骤中浇注温度为1550～1560℃。优选的，所述的锻造温度为860～910℃，所述锻造的道次为12～14道次。优选的，所述冷却步骤中冷却速度为0.5～1℃/s。优选的，所述回火步骤中回火温度为550～680℃，回火时间为1～3小时。本专利技术的有益效果：铜是非碳化物形成元素，在钢中单独使用容易使钢的表面产生裂纹，铜促进奥氏体形成，故有石墨化的作用，但铜可抗腐蚀，由于固溶强化和弥散硬化，铜可提高屈服强度和抗拉强度，铜与镍具有相协同的作用，两者同时使用时可以避免钢表面裂纹的产生；钛和铌的添加能够有效提高钢的淬透性，使钢在经过淬火和回火后具有高的强度；铌和钒能够细化显微组织的尺寸，使晶粒变小，进一步提高钢的强韧度；钼具有净化晶界、抑制回火脆性的作用，还可通过固溶强化提高钢的强度；稀土元素用于脱氧，可防止氧对合金性能的危害，冶炼时可以以中间合金的形式加入。O、S为有害元素，在本专利技术特高压线路杆塔用高强钢的冶炼过程中须严格控制它们的含量，冶炼过程中除了加入Mn、Al、稀土元素等脱氧元素外，还应严格控制入转炉的钢水或原料中的S含量，采用转炉冶炼或电炉冶炼兑入铁水时，优选使用经预处理脱硫的铁水，在控制入炉原料S的含量的同时，采用LF炉精炼以获得目标O、S含量的钢液。在特高压线路杆塔用高强钢的制造过程中采用多道次锻造工艺细化了组织及晶粒，并通过中温回火工艺消除了组织内应力，有利于增加钢的强度。总之，本专利技术制造的高强钢具有高的强度和韧性，不容易发生断裂和塑性变形，从而保证了特高压线路杆塔的使用寿命；另外由于钢的强度和韧性高，有利于减少构件中钢材的用量，进而降低特高压线路杆塔的制造成本和它的重量。具体实施方式下面将结合本专利技术具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。特高压线路杆塔用高强钢，按重量百分比计，包括以下组成成分，碳0.20～0.28，硅1.75～2.0，锰1.0～1.5，磷≤0.01，硫≤0.005，镍0.75～2.0，铜0.4～0.6，其余为铁及不可避免的杂质。本专利技术的特高压线路杆塔用高强钢，按照重量百分比计，包括：碳0.20～0.28，硅1.75～2.0，锰1.0～1.5，磷≤0.01，硫≤0.005，镍0.75～2.0，铜0.4～0.6，以下元素中的一种或多种：钛0.12～0.15，铌0.01～0.09，钒0.05～0.20，钼0.5～0.6，其余为铁及不可避免的杂质。本专利技术的特高压线路杆塔用高强钢还含有稀土元素，按照重量百分比计，包括：碳0.20～0.28，硅1.75～2.0，锰1.0～1.5，磷≤0.01，硫≤0.005，镍0.75～2.0，铜0.4～0.6，稀土元素4.2～5.0，及以下元素中的一种或多种：钛0.12～0.15，铌0.01～0.09，钒0.05～0.20，钼0.5～0.6，其余为铁及不可避免的杂质；其中稀土元素为镧、镨、铽或铒中的一种或多种。特高压线路杆塔用高强钢的制造方法，包括以下步骤：(1)按照配比称量原料，并将块状原料进行破碎、研磨，再将所有原料混合、搅拌，使所有原料混合均匀；(2)将混合均匀的原料投入转炉或电炉内在1500～2100℃下进行熔炼，再置于LF炉内进行精炼50～65min；(3)模铸：将精炼后的钢液注入模具里完成模铸过程，浇注温度为1550～1560℃；(4)锻造：锻造温度为860～910℃，所述锻造的道次为12～14道次；(5)冷却：采用空冷、风冷或喷雾冷却方式冷却，冷却速度为0.5～1℃/s；(6)回火：回火温度为550～680℃，回火时间为1～3小时。实施例1～14，特高压线路杆塔用高强钢的具体成分见表1，具体工艺参数见表2。对比例1和对比例3是以现有技术中钢的组成成分为依据制成的，其具体工艺参数见表2；对比例2与实施例3具有相同的成分而采用本专利技术限定的范围之外的较低的冷却速度和较低的回火温度，其成分组成见表1，其具体工艺见表2；将实施例和对比例所制得的特高压线路杆塔用高强钢取样并进行性能测试，具体性能测试数据参见表3。表1特高压线路杆塔用高强钢的组成成分表2工艺参数表3性能参数由表3可知，实施例1～3通过调整C、Si、Mn、P、S和Cu的含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特高压线路杆塔用高强钢，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组成成分：碳0.20～0.28，硅1.75～2.0，锰1.0～1.5，磷≤0.01，硫≤0.005，镍0.75～2.0，铜0.4～0.6，其余为铁及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种特高压线路杆塔用高强钢，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组成成分：碳0.20～0.28，硅1.75～2.0，锰1.0～1.5，磷≤0.01，硫≤0.005，镍0.75～2.0，铜0.4～0.6，其余为铁及不可避免的杂质；制造方法包括以下步骤：(1)原料处理：称量、破碎、研磨和混合；(2)原料的熔炼和精炼；(3)模铸：浇注温度＞1500℃；(4)锻造：锻造温度＞700℃，锻造道次>10次；(5)冷却：采用空冷、风冷或喷雾冷却方式冷却，冷却速度为0.2～2℃/s；(6)回火：回火温度为500～800℃。2.如权利要求1所述的一种特高压线路杆塔用高强钢，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组成成分：碳0.20～0.28，硅1.75～2.0，锰1.0～1.5，磷≤0.01，硫≤0.005，镍0.75～2.0，铜0.4～0.6，以下元素中的一种或多种：钛0.12～0.15，铌0.01～0.09，钒0.05～0.20，钼0.5～0.6，其余为铁及不可避免的杂质。3.如权利要求2所述的一种特高压线路杆塔用高强钢，其特征在于，按照重量百分比计，包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利，李秀珍，张庆军，苏征，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司检修公司，
类型：发明
国别省市：北京;11