【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金行业钢铁制造，具体涉及一种风电紧固件钢及其生产方法。
技术介绍
1、用于制造风电紧固件的钢材化学成分设计一般为crmo类合金钢，代表钢种为gb/t3077-2015标准42crmoa，42crmoa的化学成分设计为c：0.38～0.45％、mn：0.50～0.80％、si：0.17～0.37％、mo：0.15～0.25％、cr：0.90～1.20％、ni：≤0.30％、p：≤0.020％、s：≤0.020％、cu：≤0.20％，其余含量为fe及不可避免杂质。
2、但采用目前成分设计生产的材料在调质热处理后其低温冲击功-45℃、akv2一般只能达到27-35j(平均值为30j)左右，对于低温冲击功要求高(低温冲击功-45℃akv2≥35j)的用户采用gb/t 3077-2015标准42crmoa成分设计难以满足需要，经常需风电紧固件热处理厂对不合格材料通过二次调质热处理行挽救，不但造成较大的成本浪费，也大大降低了紧固件厂的生产效率，成为风电紧固件行业的痛点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种风电紧固件钢及其生产方法，通过化学成分设计，改善材料组织均匀性、提高材料层错能，改善材料的缺口敏感性，进而提高材料的低温冲击性能。
2、为了实现以上目的，本专利技术采取如下方案；
3、首先提供一种风电紧固件钢，由下列重量百分比的成分组成：
4、c：0.38～0.45％、mn：0.50～0.
5、本专利技术的成分设计是在gb/t 3077-2015产品标准42crmoa成分的基础上创造性的添加了ni元素，并进一步控制ni元素含量为0.30％～0.50％。镍是提高钢低温韧性最有效的元素；镍和铁能无限固溶，是形成和稳定奥氏体的元素，可提高钢的淬透性能，改善钢调质热处理后材料组织的均匀性，改善材料的低温韧性。同时，镍可以提高材料的层错能，促进低温时螺旋位错交滑移，使裂纹扩展消耗功增加，改善低温状况下钢的冲击韧性。而且，镍还能强化铁素体并细化和增多珠光体，提高钢的强度，不显著降低钢的塑性。但是镍的含量过高也会降低碳氮化物的稳定性，降低回火抗力；同时镍属于较为昂贵的金属，用量过高也会提高钢的成本，因此，本专利技术ni的优选含量为0.30％～0.50％。
6、本专利技术通过ni元素增加材料的淬透性、改善材料组织均匀性、提高材料层错能等措施提升材料的低温冲击功，取得了意想不到的技术效果。
7、此外，p、s等杂质元素易在晶界偏聚，使钢脆性大大增加，而降低材料的冲击韧性，在低温环境中这种影响更加严重，需要尽可能降低其含量，本专利技术对p、s进行了更加严格的控制。
8、本专利技术还提供一种风电紧固件钢的生产方法，包括以下步骤：
9、(1)转炉冶炼：
10、在顶底复吹式碱性转炉中进行吹炼，转炉冶炼终点控制，目标s≤0.015％；目标p≤0.015％；出钢目标温度≥1600℃；
11、(2)精炼：
12、基于步骤(1)转炉冶炼后的钢水在lf精炼炉中进行精炼，埋弧稳定后，加入石灰、萤石，调整炉渣流动性；白渣保持时间≥20min；
13、所添加的石灰、萤石，以精炼钢水的总量计，相关添加物用量如下：石灰0-2kg/t、萤石0-2kg/t。
14、(3)vd真空脱气：
15、在步骤(2)lf精炼后，采用vd脱气设备进行真空脱气，真空度≤67pa，保持时间≥10min；保证破空时[h]≤1.5ppm、[o]≤20ppm；软吹时间不小于15分钟；
16、(4)连铸：
17、基于步骤(3)的vd真空脱气处理后，利用连铸机，全程保护浇铸，控制钢水吸气，连铸过程增氮≤3ppm；采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌，保持恒拉速浇注，拉速控制≤0.05m/min；大包铸余钢水量≥2.5吨，中包铸余钢水量＞3.5吨，最终经连铸后得到钢坯；钢坯避风堆冷≥36小时；
18、其中，采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌，结晶器电磁搅拌频率2hz，末端电磁搅拌频率10hz。
19、(5)连轧：
20、基于步骤(4)连铸得到的连铸方坯装入加热炉加热，预热段温度≤750℃，加热一段温度950～1050℃，加热二段温度1150～1220℃，均热段温度1160～1220℃，总加热时间≥180min，加热二段及均热段时间共计≥100min；出炉温度1160～1220℃，终轧温度≥850℃；轧制的压缩比≥12；连轧后的圆钢堆垛于其他热钢材中间，避风缓冷不小于36h，得到连轧钢材；
21、(6)加工风电紧固件：
22、钢坯连轧后，得到的连轧圆钢材经淬火、回火处理后，得到最终材料；其中淬火温度在845℃～855℃范围内，回火温度在550℃～610℃范围内。
23、优选的，步骤(1)中所述出钢目标温度范围为1620～1660℃；
24、优选的，步骤(3)中所述软吹时间控制为20-25分钟。
25、优选的，步骤(5)中所述预热段温度为660℃，加热一段温度970℃，加热二段温度1180℃，均热段温度1180℃，出炉温度1160℃。
26、优选的，步骤(5)中所述避风缓冷的时间为40-48h。
27、本专利技术的优点和技术效果是：
28、(1)本专利技术通过优化组分，使ni元素含量达到0.30％～0.50％；镍是提高钢低温韧性最有效的元素。镍和铁能无限固溶，是形成和稳定奥氏体的元素，可提高钢的淬透性能，改善钢调质热处理后材料组织的均匀性，改善材料的低温韧性。镍还可以提高材料的层错能，促进低温时螺旋位错交滑移，使裂纹扩展消耗功增加，改善低温状况下钢的冲击韧性。镍还能强化铁素体并细化和增多珠光体，提高钢的强度，不显著降低钢的塑性。本专利技术通过ni元素增加材料的淬透性、改善材料组织均匀性、提高材料层错能等措施提升材料的低温冲击功，取得了意想不到的技术效果。
29、(2)目前成分设计生产的材料在调质热处理后其低温冲击功-45℃、akv一般只能达到27-35j左右，平均值为30j，极少能达到35j。本专利技术的优点是冲击功改善明显，本专利技术生产9炉成分(实施例1-9)，此9炉成分轧制成45.3mm圆钢，圆钢经调质热处理，-45℃、akv2冲击功均在50j以上，最高达到了72.7j；比原技术-45℃、akv2冲击功提高28.6～42.7j，远远大于高端用户要求的低温冲击功-45℃、akv2≥35j要求，取得了非常显著的技术效果。
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1.一种风电紧固件钢，其特征在于，由下列质量百分比的成分组成：
2.根据权利要求1所述的一种风电紧固件钢，其特征在于，所述风电紧固件钢的低温冲击功-45℃、AKV2为50.6～72.7J。
3.根据权利要求1或2所述的一种风电紧固件钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种风电紧固件钢的生产方法，其特征在于，步骤(1)中所述出钢目标温度范围为1620～1660℃。
5.根据权利要求3所述的一种风电紧固件钢的生产方法，其特征在于，步骤(3)中所述软吹时间控制为20-25分钟。
6.根据权利要求3所述的一种风电紧固件钢的生产方法，其特征在于，步骤(5)中所述预热段温度为660℃，加热一段温度970℃，加热二段温度1180℃，均热段温度1180℃，出炉温度1160℃。
7.根据权利要求3所述的一种风电紧固件钢的生产方法，其特征在于，步骤(5)中所述避风缓冷的时间为40-48h。
【技术特征摘要】
1.一种风电紧固件钢，其特征在于，由下列质量百分比的成分组成：
2.根据权利要求1所述的一种风电紧固件钢，其特征在于，所述风电紧固件钢的低温冲击功-45℃、akv2为50.6～72.7j。
3.根据权利要求1或2所述的一种风电紧固件钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种风电紧固件钢的生产方法，其特征在于，步骤(1)中所述出钢目标温度范围为1620～1660℃。
【专利技术属性】
技术研发人员：李英奎，陈军，查亚鑫，
申请(专利权)人：江苏联峰实业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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