技术工艺:以某企业生产Q345E风电用钢的案例介绍
**是从化学成分来分析
Q345E作为低合金高强度结构钢中级别不是很高的牌号,本身的技术要求并不是很高。但如何采用较经济的手段生产出满足标准及用户要求的产品,是工艺设计根本出发点之一。
Nb、Ti、V是较常用的微合金化元素,以上3种元素对晶界的作用是依次降低的。在低合金高强度钢中,复合微合金化的作用大于单独加入某种元素的总和。Nb、Ti、V这3种元素都可以在奥氏体或铁素体中沉淀,因为在奥氏体中溶解度大而扩散率小,故在奥氏体中沉淀比在铁素体中缓慢,形变可以加速沉淀 过程。一般地,应使在奥氏体中沉淀减至较小,在固溶体中保持较多的合金元素而留待在铁素体中沉淀,这可依靠合金化增加微合元素在奥氏体中的溶解度。例如在含Nb钢中加入Mn或Mo来实现。Q345E选用哪种元素强化,是首要考虑地问题。
由于Nb、V、Ti三种合金元素中Ti的价格较低,采用Ti微合金化生产Q345E成本较低,既可达到细晶强化的效果,又可达到降低成本的目的。但是,Ti收得率较不稳定,冶炼操作技术难度较大。
综合考虑以上各种因素,Al、Ti、V三种微合金化工艺进行Q345E生产试。轧制及冷却控制
厚度≤9mm产品采用常规轧制,其他规格产品采用两阶段控轧工艺。控轧的待温厚度hi=(1.5~3.0)×h0,h0为成品厚度。开轧1050~1100℃,再开轧温度780~820℃。冷却速率根据不同厚度控制在5~15℃/s之间,终冷温度控制在670~700℃。
风力发电塔用结构钢板的发展:风电塔架又称塔筒,用于支撑风力发电机组,主要承受载荷包括峰载荷、机组重量载荷和机组重心偏移引起的偏心力矩等。由于受地域、气候、载荷和环境等条件的影响,对风电塔架的材质要求主要包括:化学成分、力学性能、耐候性能、耐腐蚀性能、焊接性能等。采用欧洲标准设计的风塔结构件的供货技术条件参照的技术标准主要有:EN10025、EN10163、EN10204、EN10029、GD009079等,钢种牌号包括:
S235JR、S235J0、S355J2+N、S355J2、S355J0、S355JR、S275JR等。钢板需经过CE质量认证,并对钢种碳当量、探伤检验等有具体要求。国内风电塔架的设计对钢板材质的要求主要参考欧洲标准系列,对应使用国标牌号,如:Q345D、Q345E等,在交货要求中需另外附加相应技术条件。
随着风力发电装备技术的不断完善,单机装备容量提高,因此对风电塔架材质的要求也将日趋严格。考虑风电塔架结构受重荷载、耐低温、强地震和各种恶劣环境(火、风、重腐蚀等)考验,因此对钢材性能提出更高要求。发展趋势为:
1)板厚不断增加、板材强度不断提高、焊接性能要求更加完善;
2)增加钢板品种和扩大使用范围。由于制作和现场安装在冬季进行,在低温下(-20度)焊接对钢材性能是个挑战;
3)需进一步提高性能和尺寸精度。要求在表面质量、内在质量、尺寸和精度等方面满足设计要求;
4)提高耐候和耐腐蚀性能。
风电塔架用钢的冶金质量控制要求较高,国外目前普遍采用炉外精炼、具有电磁搅拌的连铸工艺和控轧控冷技术。其特点是钢中的C、Si、Mn和微合金等主要成分可控制在较通常更窄的范围内,钢材均匀性好和产品性能波动范围较小;减少P、S、O、N等杂质含量并对其进行控制,减少了钢中非金属夹杂物的数量,使其夹杂物变性,以提高钢的综合性能和改善使用性能,因此对该类钢材的冶金工艺控制十分关键。
风力发电塔用结构钢板的标准化需求:目前,风力发电装备中风塔用钢设计主要采用欧州标准结构钢板,其技术条件在化学成分、力学性能、质量、公差、检验和使用性能等方面均具有其特点。产品用户在使用过程中越来越注重于产品的适用性、个性化和性价比,虽然国内主要钢板生产企业已能生产出满足用户要求的产品,但目前国内由于没有相对应的产品标准,影响国产风力发电塔用结构钢板推广应用。针对上述问题,全国钢标委钢板钢带分会组织国内主要风力发电塔用结构钢板生产厂对产品的各项技术指标进行了标准化论证,并在国家顺利立项。
风力发电塔用结构钢板主要技术内容标准化
牌号的命名方法: 牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母、屈服强度数值、“风塔”的汉语拼音**字母、质量等级符号等几个部分组成。例如:Q345FTD。
4.2钢种等级
包含屈服强度235、275,345,420,460,
550,690七个强度等级,每个强度级别包括B、C、D、E、F五个质量等级的部分等级。
4.3冶炼方法
规定钢板由转炉或电炉冶炼,并应进行炉外精炼。保证了钢水的纯净度。
4.4交货状态
对每个强度等级规定了不同的交货状态,包括热轧、控轧、正火/正火轧制、TMCP、TMCP+
回火、淬火+回火等,符合目前产品的研制生产实际。