一种细晶风电法兰用钢及其制造方法技术

本申请公开了一种细晶风电法兰用钢及其制造方法，属于钢铁冶金技术领域和机械制造技术领域。按重量百分比计，该细晶风电法兰用钢包括：C：0.13

【技术实现步骤摘要】
一种细晶风电法兰用钢及其制造方法


[0001]本申请涉及一种细晶风电法兰用钢及其制造方法，属于钢铁冶金
和机械制造


技术介绍

[0002]风能蕴藏着巨大的能量，是一种清洁的可再生能源，所以风力发电受到(包括中国在内)各个国家的普遍重视。风电法兰是用于连接塔筒、轮毂、轮毂、叶片的重要部件，是风电机组的关键核心结构件之一。
[0003]随着风力发电行业的快速发展，新建风场选址区域的环境越来越恶劣，风电机组往往要经受高寒、高湿度、风沙和盐腐蚀等极端气候考验。面对极端气候，法兰的质量直接决定了风电机组的安全。因此，人们对风电法兰的要求也越来越严苛，不仅要严格控制风电法兰的原料、加工生产过程，同时要不断提高法兰钢的材料性能。
[0004]专利公开号CN107058877A公布了一种低温环境用风电法兰制作方法，其化学成分：C:0.08
‑
0.16％，Si:0.15
‑
0.30％，Mn:1.00
‑
1.60％，P:≤0.020％,S:≤0.015％，V:≤0.12％，Nb:≤0.05％，Ni:≤0.50％，Cr:≤0.20％，Cu:≤0.25％，Als:≥0.015％，Mo≤0.10％，Ti：≤0.010％。该专利技术通过优化化学成分，优化锻造成型工艺和热处理工艺，制造出的法兰性能满足
‑
60℃低温冲击性能要求。但该专利技术缺少控制钢锭凝固组织的措施，粗大的凝固组织可能会遗传至最终产品，影响质量稳定性。
[0005]专利公开号CN11128668A公布了一种低成本高低温韧性稀土风电法兰用钢及其生产工艺，其化学成分：C：0.17
‑
0.20％、Si：0.15
‑
0.35％、Mn：1.20
‑
1.40％、P≤0.015％、S≤0.005％、Nb:0.020
‑
0.040％、Ce≤0.0010％、H≤2ppm、0≤15ppm、N≤60ppm。该专利技术通过加稀土微合金化，减少合金加入量，降低成本，改善铸坯组织和夹杂物形态，提高了法兰的低温韧性。该专利技术不足之处在于添加稀土含量较少，所以钢中固溶稀土更少，且仅含有的Ce稀土元素不能充分发挥稀土晶界净化作用，而且制备中得到的稀土复合夹杂物并不能抑制热变形和热处理过程中的晶粒长大行为。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，提供了一种细晶风电法兰用钢及其制造方法，通过微合金化、La稀土元素的加入及其其他元素的含量配比，一方面通过稀土硫氧化物细化凝固组织，细化晶粒尺寸；另一方面在热成型和热处理过程中控制AlN沿晶析出行为，实现全流程组织细化，同时提高了法兰的强度和韧性。
[0007]根据本申请的一个方面，提供了一种细晶风电法兰用钢，按重量百分比计，包括：C：0.13
‑
0.15％、Si：0.17
‑
0.40％、Mn：1.2
‑
1.6％、P≤0.025％、S≤0.003％、Nb：0.03
‑
0.05％、Al<0.06％、Ce≤300ppm，La≤300ppm、H≤2ppm、O≤20ppm、N≤300ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008]该细晶风电法兰用钢中添加了Ce和La两种稀土元素，一方面，该两种元素能够与
钢中S、O发生反应形成稀土硫化物和稀土氧化物，既能够降低钢中S、O杂质元素的含量，避免杂质元素破坏钢基体结构，该稀土硫化物和稀土氧化物又能够作为钢结构生长的基础，使得钢组织以该稀土硫化物和稀土氧化物作为形核快速生长为稳定的结构，并且由于稀土硫化物和稀土氧化物的含量适中且分布均匀，能够提高生长的钢结构的颗粒均匀性和致密性，细化钢锭微观凝固组织，从而提高钢材各方面的性能；另一方面Ce和La元素的以纯元素的形式分散在钢中，能够提高钢中固溶的稀土元素含量，并且上述两种稀土元素自身的尺寸相比于其他元素要大，再与钢中其他元素混合时，能够将P、Sn、Sb等杂质元素限制在晶界内，有效抑制上述元素向晶界外扩散，避免危害钢组织结构，被限制在晶界内的元素反而还能够对晶界起到支撑作用，进而达到强化晶界的作用，可显著提高法兰的低温冲击韧性。
[0009]可选地，所述细晶风电法兰用钢中Al
×
N≤1.2
×
10
‑7。通过上述Al和N元素乘积含量的限制，能够严格控制AlN沿晶析出行为，使得AlN析出的含量适中，达到抑制奥氏体和铁素体生长的目的，实现全流程组织细化，Al还可作为脱氧元素，从而提高钢基体洁净度。
[0010]可选地，所述Ce的含量大于80ppm，所述La的含量大于20ppm。
[0011]可选地，所述Ce与La的重量比为(1.69
‑
3.8)：1。
[0012]本申请中Ce和La元素在上述含量及重量比的设置下，一是能够优化形成稀土硫化物和稀土氧化物的数量与析出形态，降低杂质含量的同时最大程度地细化并均匀化钢组织结构；二是能够提高两种元素的固溶量，能更加充分地发挥稀土晶界净化作用，进而有效抑制P等杂质元素的晶界偏聚，显著提高钢的低温韧性；三是La和Ce两种元素的上述重量比能够更加有效地发挥合金化作用，进一步提高铁素体与珠光体的分布均匀性和彼此之间的空隙，提高钢的各项力学性能。
[0013]可选地，所述P与La的重量比为(1.2
‑
3.35)：1。该比例下，La元素能够对P元素起到最佳的限制作用，并能够控制晶界内P元素的含量，使得P元素能够在晶界内分散均匀，同时避免P元素在晶界内团聚，在细化晶粒的基础上还能够提高钢组织的形态均匀性，进而提高钢材耐湿性和耐腐蚀性。
[0014]可选地，所述Ce和La的纯度大于95％。该纯度的设置一是为了降低Ce和La的加入过程中引入的杂质数量，避免杂质影响钢组织结构；二是能够保证Ce和La充分发挥上述作用，进一步提高对晶粒的细化效果。
[0015]可选地，所述细晶风电法兰用钢
‑
60℃低温冲击功≥177J，断裂伸长率≥35％。
[0016]可选地，所述细晶风电法兰用钢的抗拉强度为620
‑
670MPa，屈服强度为420
‑
480MPa。
[0017]优选的，所述细晶风电法兰用钢的抗拉强度为640
‑
670MPa，屈服强度为440
‑
480MPa。
[0018]根据本申请的另一个方面，提供了上述任一项所述的细晶风电法兰用钢的制造方法，包括下述步骤：
[0019](1)冶炼：
[0020]采用电弧炉熔化废钢，配加生铁，出钢温度小于1650℃，得到钢水；
[0021]LF精炼和VD真空处理保证钢水洁净度，LF精炼采用大渣量进行造渣，保证S含量≤0.003％，精炼过程中加入铌铁、Al，控制Al含量<0.06％；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细晶风电法兰用钢，其特征在于，按重量百分比计，包括：C：0.13
‑
0.15％、Si：0.17
‑
0.40％、Mn：1.2
‑
1.6％、P≤0.025％、S≤0.003％、Nb：0.03
‑
0.05％、Al<0.06％、Ce≤300ppm，La≤300ppm、H≤2ppm、O≤20ppm、N≤300ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的细晶风电法兰用钢，其特征在于，所述细晶风电法兰用钢中Al
×
N≤1.2
×
10
‑7。3.根据权利要求1所述的细晶风电法兰用钢，其特征在于，所述Ce的含量大于80ppm，所述La的含量大于20ppm。4.根据权利要求1所述的细晶风电法兰用钢，其特征在于，所述Ce与La的重量比为(1.69
‑
3.8)：1。5.根据权利要求1所述的细晶风电法兰用钢，其特征在于，所述P与La的重量比为(1.2
‑
3.35)：1。6.根据权利要求1所述的细晶风电法兰用钢，其特征在于，所述Ce和La的纯度大于95％。7.根据权利要求1所述的细晶风电法兰用钢，其特征在于，所述细晶风电法兰用钢
‑
60℃低温冲击功≥177J，断裂伸长率≥35％。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的细晶风电法兰用钢的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)冶炼：采用电弧炉熔化废钢，配加生铁，出钢温度小于1650℃，得到钢水；LF精炼和VD真空处理保证钢水洁净度，LF精炼采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，曹传军，郭盛琦，王皇刚，马天坤，赵方娜，刘丹丹，
申请(专利权)人：伊莱特能源装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：