国内风电用钢的市场分析与生产技术

《国内风电用钢的市场分析与生产技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·酒钢科技2012年第3期·炼轧厂专刊国内风电用钢的市场分析与生产技术炼轧厂技术质量科王耀山摘要：本文结合国内外风电行业发展状况，以及对风电工程中主要原材料使用状况的剖析，对风电工程建设所需的主要钢材品种及市场状况、国内风电用钢技术的突破与国际市场的发展方向、国内风电用钢生产面临的主要问题和挑战，为风电工程用钢的未来发展进行了有益的探索。关键字：风力发电；风电用钢；TMCP轧制。1前言国家《可再生能源中长期发展规划》为国内风电工程的建设注入了活力，也为国家西部大开发战略的推进找到了一个新的切入点，据统计，截至2004

2、年底，我国风力发电累计装机容量不过76.4万千瓦，2005年才突破百万千瓦，连续五年实现装机容量翻番，2008年新增624.6万千瓦，2009年新增容量将突破1000万千瓦，累计装机容量也将突破2000万千瓦，可以说，当前我国风电产业正处于爆炸式发展中。风电发电设备中，钢铁材料的用量是非常大的，除电气系统与叶片外，其余部件几乎全部由热轧钢板、球墨铸铁及锻钢制作而成，塔筒基础还要使用螺纹钢做成钢筋混凝土结构。下面从四个方面对风电用钢发展前景进行分析。2风电工程建设所需的主要材料及市场需求情况由于风电设备大多安装在戈壁荒

3、漠，直接暴露在大自然的风吹、日晒、雨淋中，工作环境恶劣，具体表现在：不同部位、昼夜、冬夏温差大；载荷复杂多变；大气腐蚀严重；维护不便等多个方面。其设备不仅要承受风机叶轮捕捉到变化多端的风力，还要承受设备不同部位温度变化造成的热应力和设备本身的重量及风力直接作用在设备上所产生的载荷。因此对其各个部分的制造材料性能都提出了很高的要求。比如，用于制造塔筒的材料必须有良好的机械性能，还要能够承受低温冲击、耐疲劳，通常以Q345E牌号中厚板为主，还有部分Q345D与Q345C，部分按照欧洲标准进行制造的企业也使用欧标EN100

4、25中的S355系列（通常用S355J0、S355J2、S355K2牌号）中厚板产品。再如，用于轮毂制作的材料，也必须保证良好的机械性能与低温冲击韧性。一台典型的1.5MW风力发电设备的总重量约为200～270吨，其中塔架材质以Q345E和Q345D中厚钢板的焊接结构件为主，重量约80～170吨；发电机等电器系统总重量约20～30吨；三个材质为合成树脂的叶片，重量约20吨；轮毂材质为球墨铸铁QT400-18铸造件，净单重13吨左右；齿轮箱材质为球墨铸铁QT400-18铸造件，净单重4.5吨左右；此外还包括锻钢材质的法

5、兰、齿轮、传动轴，以及球墨铸铁材质的端盖等配件。树脂13～15万吨，螺纹钢、锻钢的使用量也将分别达到数万到数十万吨。中国内地及近海风能资源技术可开发量约为10亿千瓦，因此这是一个规模达到亿吨级的巨大材料市场。风电工程建设所需要的主要材料结构如右图：权威部门预测，2010年以后中国的风电装机容量将会超过西班牙、德国与美国，达到世界领先水平，未来风力发电量将达到总发电量的10％以上，这种绿色环保能源终将在我们社会的社会中占据-147-炼轧厂专刊·酒钢科技2012年第3期·重要地位，使我们的天更蓝，环境更优美。3目前国内风

6、电用钢技术的突破与国际市场的发展方向过去也使用Q235系列普碳钢板来制造风电塔架，但其高度比较小，通常在50m以下，装机容量只有几十到几百千瓦。目前建造的风电塔架的高度大都在70m以上，有的甚至达到100～120m，装机容量为750千瓦到1500千瓦，2500千瓦容量的风力发电设施也已经开始推广应用。由于发电机叶轮叶片捕捉到的风力载荷作用在塔架顶端，随着塔架高度的增加，塔架承受的横向载荷也急剧增加，要求塔架要有足够的承载能力，因此目前风电塔架的制造材料已经全面由Q345系列取代Q235系列。以大幅度降低塔架自重，降低

7、施工难度，改善塔架载荷情况。风力发电设施全部在室外工作，直接承受冬日的严寒与夏日的暴晒，在零下40℃的低温下还要承受各种复杂的载荷，包括交变载荷，因此还要求材料具备良好的低温性能，良好的抗疲劳能力，这些良好性能的获得，得益于中厚板微合金技术与控制轧制、控制冷却技术的迅速发展，当前，TMCP轧制技术的发展，已经使得绝大多数风电工程用中厚板产品不需热处理就能得到优良的组织与性能，达到良好的强韧性组合，从而使钢板获得优良的综合性能，并大大降低钢板生产过程的能耗水平。TMCP轧制技术通过对轧制过程的变形控制、温度控制，实现对

8、钢材组织的控制，可以使轧后钢材不经热处理就可得到细小均匀的金相组织，从而获得良好的综合性能。TMCP轧制工艺示意图-148-·酒钢科技2012年第3期·炼轧厂专刊此外，高洁净度炉外精炼技术与连铸电磁搅拌、轻压下技术的应用，也大幅度提高了钢质纯净度，降低了铸坯内部缩孔与疏松，减少了内部缺陷与夹杂物，将厚规格钢板内部缺陷也控制在一定范围内，使设备整