风塔用钢板的研制与开发

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1、风塔用钢板的研制与开发 风能是我国重点发展的清洁能源和新能源之一，是我国能源结构调整的方向。制造风力发电塔对钢板强度、韧性等力学性能提出了更高的要求。天津钢铁集团有限公司通过控轧控冷工艺，保证了钢板的力学性能和表面质量要求，获得用户的广泛赞誉。　　风塔用钢板主要用于制造风力发电塔的结构，要求钢板具有高强度、低温韧性强、抗断裂能力强、良好的焊接性能和表面质量。　　为了达到风塔用钢性能的特殊要求，天津钢铁集团有限公司（以下简称天钢）进行了风塔用钢板的研制与开发。在化学成分上采用去除Nb微合金元素的减量化成分设计，通过控轧控冷工艺，保证钢材的力学性能，降低了

2、生产成本；通过对铸坯表面氧化铁皮的研究和实践，开发出了低Si含量和新高压水除鳞工艺，并申请了国家发明专利，解决了行业内普遍存在的因氧化铁皮压入造成的“麻坑”问题，保证了风塔用钢板的表面质量要求。1 主要研制内容1.1 风塔钢化学成分的减量化设计　　天钢风塔钢的化学成分设计，是以天钢低合金高强度钢Q345D/E钢种为基础，结合风塔钢的高强度、低温韧性强等力学性能和表面质量要求，进行的减量化成分设计。1.1.1 力学性能要求　　天钢风塔钢是参考天钢现有的Q345D/E钢种的力学性能进行的化学成分设计，风塔钢Q345D/E力学性能要求，天钢低合金高强度钢Q3

3、45D/E力学性能。　　通天钢低合金高强度钢Q345D/E力学性能指标与风塔钢标准要求相比有较大余量，其中屈服强度有90-110MPa余量，抗拉强度有80-100MPa余量，低温冲击功余量也在55-97J左右。因此，风塔钢Q345D/E在成分设计上采用减量化，去除Nb的加入，通过优化轧制工艺，降低二阶段轧制的开轧温度和ACC终冷温度，保证产品的力学性能要求是可行的。1.1.2 表面质量的要求　　对风塔钢的表面质量要求较高，而其表面质量目前普遍存在不同程度的因氧化铁皮压入造成的“麻坑”问题，这种现状不能满足其表面质量的要求。根据相关文献介绍，钢坯在加热的

4、过程中，钢中Si含量较高时，其表层扩散性较强，与氧化铁皮中的FeO层在钢坯基体中生成铁橄榄石, 铁橄榄石熔点在1170℃左右，铁橄榄石的生成降低了高压水除鳞的剥离效果，一旦形成较大量的铁橄榄石，在后续的除鳞中极难去除。为此，在成分设计中降低了Si含量，目标值控制在0.25%左右。1.2 重点工艺控制1.2.1 冶炼、连铸工艺控制　　以提高钢坯质量为重点，转炉采取精料方针，控制入炉铁水的成分和温度，提高终点冶炼命中率，严格控制钢种脱氧产物。精炼强化快速造还原渣的工艺操作，进行深脱硫，降低钢中有害元素含量。连铸控制合理匹配的注温注速，以及二冷区的比水量，减

5、少铸坯缺陷，提高铸坯实物质量。1.2.2 加热工艺的控制　　研究碳钢的氧化铁皮生成量与温度及时间的函数关系发现，板坯的氧化程度随着温度的增加和加热时间的延长而加剧。经验公式如式（1）所示。　　α=6.2τ1/2e-900/T （1）　　其中， α：氧化铁皮生成量，g/cm2；　　τ：加热时间，min ；　　T：加热温度，K。　　在工艺允许的条件下，要尽量降低加热温度和缩短加热时间。加热炉加热温度、加热时间及炉内气氛等因素都是造成板坯氧化烧损过高的主要原因。所以，着重从以下方面进行加热工艺的控制。　　1）炉膛温度控制　　天钢中厚板厂加热炉采用的是蓄热式四

6、段步进加热炉，使用的燃料为高炉、转炉混合煤气，其发热值较低。针对加热炉炉型及燃料特点，在炉膛温度的控制上，考虑到因钢坯出炉温度高，造成精轧待温时间长，中间坯二次氧化铁皮厚、铁皮结构不易剥离，容易造成二次铁皮压入，所以降低了板坯出炉温度，由原来较高的出炉温度1180-1220℃，降到1120-1160℃。　　2）加热时间　　根据加热炉“黑匣子”测试结果以及改善铸坯中心偏析因素，不同断面坯料采用以下加热时间：　　250mm（热）：3-3.5h　　250mm（冷）：3.5-4h　　200mm（热）：2.5-3h　　200mm（冷）：3-3.5h　　3）炉膛气

7、氛控制　　在炉膛气氛的控制上，降低高温段（一加、均热）炉膛的氧化性气氛，减少一次氧化铁皮的生成厚度。根据“黑匣子”测试结果，钢坯在这两段时表层温度达到1000℃以上，氧化铁皮生成速度比较快。1.2.3 高压水除鳞　　天钢中厚板高压水除鳞系统采用的是高压水泵+液力耦合+蓄能器的供水方式。除鳞点分别为加热炉后除鳞箱、粗轧机除鳞和精轧机除鳞，系统设计压力为18MPa。为了保证风塔板的表面质量，在除鳞系统不增容的情况下，对现有的高压水除鳞系统进行了改进和工艺优化，增加除鳞打击力，改善除鳞效果。　　1）增加除鳞打击力　　从轧制的钢板下除鳞状态看，钢板经抛丸后下表

8、面普遍存在着点状的“麻坑”，通过分析判断该缺陷应为粗、精轧下除鳞高压水打击力不足，二次铁皮未除