一种海上风电管桩用特厚EH36钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及海上风电管桩用特厚EH36钢，化学成分按质量百分比计为C：0.15～0.18%，Si：0.15～0.30%，Mn：1.40～1.60%，P≤0.0070%，S≤0.0030%，Nb：0.050～0.070%，V：0.015～0.030%，Ti：0.008～0.020%，Al：0.030～0.050%，Ni：0.15～0.40%，Cr：0.10～0.20%余量为Fe。生产工艺流程：转炉—LF精炼—RH真空脱气—Ca处理—连铸—脱氢—轧制—空气冷却—高温热矫直—正火。本申请获得了单重大、高强度、高冲击韧性、厚度公差小、平直度良好的表面无缺陷的海上风电管桩用90～120mm的EH36钢板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁冶金领域，具体涉及海上风电管桩用特厚、单重大、厚度公差小、平直度良好的EH36钢及其制备方法。
技术介绍
风电作为一种可再生能源，被视为清洁能源的未来。风力发电为家庭和企业提供清洁能源，减少气候变化碳污染，增加国标经济竞争力。由于持续的低价格、更高效的风力涡轮机、全球范围内快速增长的需求，在未来数十年内，国内风能市场保持强劲。为了降低海上风电项目的均化发电成本，风机尺寸不断增大。风机越大需要配套的设施要求就越严格，由于海上风电机在近海、浅海、深海等苛刻的环境中使用，对其制造材料要求也极高，要求具备高强度，抗层状撕裂、耐低温、耐腐蚀、易焊接。目前风电安装的基本部分，仍然由传统材料钢铁焊接而成。风机越大，塔筒内径越大，需要的钢板越厚，为了节省焊接量，希望钢板单重越大越好。为了尽可能满足大风机的大内径的需求，一般沿垂直于钢板轧向的方向卷取、焊接制成管，也就是，管桩卷取的方向为钢板的轧向，为了尽可能减少焊接应力，要求钢板具有良好的平直度，特别是垂直于钢板轧向的横向。考虑到风机的安全运转，还严格要求钢板的厚度公差。因而生产该技术要求的钢板，存在如下几个难点：一、在保证特厚EH36钢板强韧性的基础上，需要满足风电管桩部位钢板的厚度精度。二、在保证钢板的强韧性的基础上要保证钢板的平直度。中国专利CN102899569A，通过（控轧控冷）0TMCP+正火的方法获得了一种超低温韧性优异的海上风电用宽厚钢板制造方法，其性能达到了S355G8+N的性能要求。但该技术没有研究钢板平直度、厚度公差、大单重等系列关系到用户使用的重要技术指标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种特厚、单重大、高强度、高冲击韧性、厚度公差小、平直度良好的表面无缺陷的海上风电管桩用90～120mm的EH36钢板。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种海上风电管桩用特厚EH36钢，化学成分按质量百分比计为C：0.15～0.18%，Si：0.15～0.30%，Mn：1.40～1.60%，P：≤0.0070%，S：≤0.0030%，Nb：0.050～0.070%，V：0.015～0.030%，Ti：0.008～0.020%，Al：0.030～0.050%，Ni：0.15～0.40%，Cr：0.10～0.20%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。该钢板的化学成分进一步优选为，C：0.16%，Si：0.20%，Mn：1.50%，P：≤0.0070%，S：≤0.0030%，Nb：0.065%，V：0.020%，Al：0.035%，Ni：0.30%，Cr：0.10%，Ti：0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。本申请钢板的屈服强度：370-410MPa，抗拉强度：550-580MPa，延伸率≥21%，-40℃下厚度1/4处、1/2处夏比冲击功≥120J。钢板无分层，裂纹缺陷，探伤结果满足En10160S3E4级要求，钢板表面无气泡、结疤、裂纹、拉裂、折叠、夹杂和压入氧化铁皮。钢板单重达28-33吨，表面不平度达到每米≤5mm，钢板宽度方向整体不平度每米≤3mm，厚度公差稳定保持在公差为T-0+2mm。本专利技术海上风电管桩用特厚EH36钢板的化学成分是这样确定的：C的加入可以增加钢的淬透性，特别是中厚板生产，可以显著提高正火钢的强度，但是C含量过多不利于钢的超低温冲击性能、低温应变时效性能、焊接性能以及耐蚀性能，所以本专利技术中碳含量控制为低碳控制，介于0.15～0.18%。Si主要用于脱氧，虽要依据不同的冶炼方式来确定其加入量，但要获得良好的钢板性能，必须在0.15%以上，考虑到氧化铁皮中但若超过0.30%以上易形成硅铝尖晶石，不易去除，影响钢板整体厚度公差测量值。又会造成心部偏析以及破坏焊接性能，所以规定其上限为0.30%。Mn在所述钢中具有推迟奥氏体向铁素体转变的作用，对细化铁素体，提高强度和韧性有利。当锰的含量较低，上述作用不显著，钢板强度和韧性偏低等。过高则又会引起连铸坯偏析、韧性差和可焊性降低，同时船级社规范要求锰含量上限为1.60%等，故本专利技术中考虑到合金的综合加入，规定锰含量加入量介于1.40～1.60%的范围内。Nb的溶质拖曳作用和Nb(C,N)对奥氏体晶界的钉扎作用，均抑制形变奥氏体的再结晶，扩大奥氏体非再结晶区间，减少特厚板生产待温时间。并在冷却或回火时形成析出物，从而使强度和韧性均得到提高，可以很好的抑制轧后钢板因冷却不足晶粒粗化的现象，还可以提高钢的耐蚀性能。添加量小于0.050%时效果不明显，大于0.070%时韧性降低，导致连铸坯产生表面裂纹。因此，本专利技术规定铌含量应介于0.050～0.070%的范围内。V是钢的优良脱氧剂，是有效的细化晶粒元素，提高钢的强度和韧性。在正火钢中，V属于析出强化元素，同时有益于厚板在缓冷过程中扩氢。综合考虑到船级社船规中细化晶粒元素Nb+V+Ti≤0.12%，因而结合Nb的加入量，考虑到厚板中低压缩比钢对连铸坯中心偏析的负面影响。而V又是强偏析元素，顾不可多加入，因此，本专利技术规定钒含量应介于0.015～0.030%的范围内。Al是用来固定钢中的氮元素，是利用Al细化替代微元素的Ti的加入，以防止Ti与其它元素如Nb、O、N复合析出，形成棱形的坚硬大型夹杂物等，导致冲击性能不稳定。同时，Al含量过高，容易导致结晶器冒口堵塞，以及大型含Al氧化物的形成。本专利技术中，规定铝含量介于0.030～0.050%。Ni是提高钢淬透性的元素，也是有效提高钢的低温韧性的最常用元素。此外，与钢中残余Cr、P复合作用，将有助于提高钢的耐腐蚀性，但是船级社规范规定上限0.40%，为了不超出船级社规范规定。故在本专利技术中，规定镍含量介于0.15～0.40%。Cr是提高钢淬透性的元素，能够抑制多边形铁素体和珠光体的形成，促进低温组织贝氏体或马氏体的转变，提高钢的强度。但Cr含量过高将影响钢的韧性，并引起回火脆性，船级社规范要求不超过0.20%。故本专利技术中铬含量控制在0.10～0.20%。P虽能提高耐蚀性，但会降低低温韧性和影响钢板的可焊性，对结构钢是不适当的，本专利技术规定其控制在0.0070%以下。S形成MnS夹杂物，也会导致中心偏析，对耐蚀性也有不良影响，专利技术规定在其控制在0.0030%以下。考虑海上风电管桩用钢板，要求钢板厚度大、单重大、强度高、冲击韧性高、厚度公差小，具有良好的平直度以及表面无缺陷的高标准要求，本专利技术主要以C-Mn-Cr-Ni-Cu等淬透性元素为合金体系，结合微合金Nb、V、Ti等有效析出，细化晶粒。其外，还在成分设计中考虑了影响氧化铁皮形成的元素，如Si、Al、Ni、Cr的含量控制，以减少钢板因表面麻点、麻坑、凹坑等表面缺陷影响钢板整板的各测量点的厚度公差。添加相对高的Nb以及适量的V，通过其在钢板轧后空气冷却（非ACC冷却）或者正火后冷却过程中析出，钉轧铁素体晶粒三角晶界、晶界、晶内来限制铁素体的快速长大，添加V同时有助于钢坯、钢板中残余H的析出，通过Ti加入，改善钢板的焊接性能。本专利技术的另一目的是提供上述海上风电管桩用特厚EH36钢的制备方法，步骤包括：冶炼工艺：采用铁水预处理，KR深脱硫，硫含量低于0.0020%，采用转炉冶炼，出钢过程进行15～20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海上风电管桩用特厚EH36钢，其特征在于：化学成分按质量百分比计为C：0.15～0.18%，Si：0.15～0.30%，Mn：1.40～1.60%，P：≤0.0070%，S：≤0.0030%，Nb：0.050～0.070%，V：0.015～0.030%，Ti：0.008～0.020%，Al：0.030～0.050%，Ni：0.15～0.40%，Cr：0.10～0.20%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种海上风电管桩用特厚EH36钢，其特征在于：化学成分按质量百分比计为C：0.15～0.18%，Si：0.15～0.30%，Mn：1.40～1.60%，P：≤0.0070%，S：≤0.0030%，Nb：0.050～0.070%，V：0.015～0.030%，Ti：0.008～0.020%，Al：0.030～0.050%，Ni：0.15～0.40%，Cr：0.10～0.20%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的海上风电管桩用特厚EH36钢，其特征在于：该钢板的化学成分按重量百分比优选为，C：0.16%，Si：0.20%，Mn：1.50%，P：≤0.0070%，S：≤0.0030%，Nb：0.065%，V：0.020%，Al：0.035%，Ni：0.30%，Cr：0.10%，Ti：0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。3.根据权利要求1或2所述的海上风电管桩用特厚EH36钢，其特征在于：该钢板的屈服强度：370-410MPa，抗拉强度：550-580MPa，延伸率≥21%，-40℃下厚度1/4处、1/2处夏比冲击功≥120J。4.根据权利要求1或2所述的海上风电管桩用特厚EH36钢，其特征在于：钢板无分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝霞，高助忠，阮小江，李经涛，赵孚，刘俊，赵慧中玉，芦莎，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32