[发明专利]具有良好低温冲击韧性的高强度钢盘条及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢盘条，尤其是一种具有良好低温冲击韧性的高强度钢盘条及其生产方法。

背景技术

随着我国环保问题的日益突出，能源供应的渐趋紧张，风力发电作为一种节能环保的可再生能源的发电方式之一，已越来越受到青睐。风力发电已经不仅仅局限在陆地平台发展，正在向海洋平台迈进。随着风电行业的发展，风力发电设备用高强度螺栓的生产也面临着前所未有的挑战，风电装机容量的扩大，对高强度螺栓性能指标的要求也越来越高，不仅要求其具有高的强度，同时对塑性和韧性要求也越来越高，尤其是深海低温下的服役，要求低温塑性非常严格，国际标准要求在-101℃进行冲击功检测。常规的高强度螺栓用盘条在控轧控冷较宽裕的控制范围内，均能得到满意的组织及性能，但作为风电服役的高强度螺栓用盘条，采用常规控轧控冷方式往往不能使材料获得理想的组织和性能，经常会出现未淬透、组织不均匀，低温韧性差等问题。我国幅员辽阔，海岸线长，拥有丰富的风能资源，风能资源丰富的沿海及其岛屿，其可开发量约为10亿kW，主要分布在辽宁、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省。从1996～2013年末，我国风电装机总容量仅突破3000MW，风电仍有很大发展空间，使得风电用高强度螺栓具有很广阔的市场需求，但风电行业对螺栓性能指标的更高要求有待于生产工艺的改进和创新。

由于低温冲击韧性要求较严格，大部分依赖进口，目前国内关于低温冲击韧性的高强度用钢盘条及其生产方法较少。专利号CN200810014488.8中公开了 “一种具有良好低温冲击韧性的加硼H型钢及其制备方法”，其采用铌合金化提高晶粒度，并加入硼来提高其淬透性，最终保证了-40℃下的冲击功；但大大增加生产成本。申请号201310054382.1公开了“一种提高40CrNiMoA材料低温冲击韧性的方法”，其通过对盘条进行深冷及低温回火处理，满足了低温-80℃的冲击功要求；但比常规的下游热处理工艺相比，成本增加，而且从牌号显示添加了贵重的Ni。国际专利（PCT/KR2004/003107）中公开了一种用于冷锻的钢丝及其制造方法，该钢丝具有优良的低温冲击韧性，再加入较高的Cr、Mo元素的同时，添加了B元素，而且对下游热处理工艺进行了优化，增加成本及生产周期。

以上专利通过添加贵重金属和加强下游热处理工艺的手段，来提高风电用高强度螺栓的低温冲击韧性。如何能够在风电用高强度螺栓用盘条的生产过程加以控制，利用钢厂现有轧制设备，不添加其他贵重金属，同时降低下游客户热处理成本，支撑我国风电事业，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用钢厂现有轧制设备、成本低的具有良好低温冲击韧性的高强度钢盘条；本发明还提供了一种具有良好低温冲击韧性的高强度钢盘条的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的钢种成分的重量百分含量为：C 0.30%～0.50%，Si 0.10%～0.40%，Mn 0.70%～1.00%，P≤0.020%，S≤0.020%，Cr 0.70%～1.20%，Mo 0.10%～0.30%，余量为Fe和微量杂质。

本发明所述盘条在-101℃的冲击功为28J～40J。

本发明方法包括冶炼及连铸工序，加热工序，轧制工序，吐丝工序以及冷却工序；所述冶炼及连铸工序所得钢坯成分的重量百分比为：C 0.30%～0.50%，Si 0.10%～0.40%，Mn 0.70%～1.00%，P≤0.020%，S≤0.020%，Cr 0.70%～1.20%，Mo 0.10%～0.30%，余量为Fe和微量杂质。

本发明方法所述加热工序：将钢坯加热至1000～1100℃，保温；

所述轧制工序：将钢坯进行粗中轧和精轧；进精轧温度为850～900℃；

所述吐丝工序：吐丝温度控制在800～850℃；

所述冷却工序：吐丝后盘条相变前段冷却速率控制在0.5～1.5℃/s。

本发明方法所述加热工序中的保温时间为70～130min。

本发明方法所述轧制工序中，钢坯进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧。

本发明方法采用的原理是：在高速轧机上采用低温轧制，达到细化晶粒的目的，细化晶粒是目前唯一一种既提高材料强度又增加韧性的方法。钢的韧脆转变温度与铁素体晶粒尺寸d-1/2成线性关系。细化晶粒提高材料韧性的机理：晶界是裂纹扩展的阻力，当晶粒变小时，晶界面积增加，从而界面前沿塞积的位错数变少，有利于减缓应力集中，同时晶界面上的杂质浓度也变小，沿晶脆性断裂也减少了。