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Q345D/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；