一种Q500ME高强高韧风电用钢板的制备方法与流程

本发明涉及高强度风电用钢生产，尤其涉及一种q500me高强高韧风电用钢板的制备方法。

背景技术：

1、陆上风电风机容量提高至8～10mw，需要塔筒提供更高的承载力，风电用钢由q355提升至q500，钢板高强化可使塔筒减重12～14％。为此，在420mpa风电用钢的基础上，500mpa的风电用钢也逐步开始使用，湘钢、莱钢等钢企已经研发出q500me风电用钢并得到应用。

2、q500me风电用钢是gb/t1591-2018《低合金高强度钢板》中的牌号，要求屈服强度≥500mpa，抗拉强度610-770mpa，断后延伸率≥17％，-40℃冲击功≥31j，弯曲性能合格，同时对有害元素和气体含量都有严格要求。

3、中国专利cn 112210719 a公开了“一种低成本高性能q500桥梁钢及生产方法”，其化学成分及质量百分比如下：c≤0.035％，si：0.31％～0.40％，mn：1.71％～1.80％，p≤0.015％，s≤0.0030％，nb：0.030％～0.050％，v：0.020％～0.050％，ti：0.010％～0.018％，cr：0.70％～0.80％，ni：0.10％～0.20％，残余mo≤0.05％，cu：0.10％～0.20％，b≤0.0005％，n≤0.0005％，al：0.020％～0.050％。降低屈服强度的同时提升产品的抗拉强度，有效降低了产品的屈强比。不足之处是该专利采用了超低碳+合金的成分设计，合金添加量高，成本高，对冷却设备要求较高。

4、中国专利cn 108531816 b公开了“一种500mpa级工程机械用钢及其制造方法”。化学成分如下：c：0.12～0.23％、si：0.10～0.60％、mn：0.80～1.90％、p：＜0.018％、s：＜0.010％；以及选自cr：0～0.50％、ni：0～0.60％、mo：0～0.45％、cu：0～0.40％、nb：0～0.060％、v：0～0.15％、ti：0～0.12％、b：0～0.0030％、al：0.010～0.050％中的一种或多种；余量为fe和不可避免的杂质。其金相组织为均匀细小的马氏体高温回火组织，从而具有良好的力学性能以及疲劳性能。不足之处一是碳含量高，碳当量高，恶化了焊接性能；二是仍采用调质工艺生产，增加了成本。

5、中国专利cn 108624744 b公开了“一种q500qe桥梁钢板及其生产方法”。化学成分如下：c：0.045～0.07％，si：0.20～0.40％，mn：1.6～1.8％，p：≤0.018％，s：≤0.006％，cr：0.25～0.35％，nb：0.02～0.04％，cu：0.15～0.25％，ni：0.15～0.25％，mo：0.15～0.25％，ti：0.01～0.25％，als：0.015～0.045％，cev碳当量：0.44～0.48％，pcm焊接裂纹敏感系数≤0.23，余量为fe和不可避免的杂质；控制轧制结束后，钢板在轧制结束后弛豫10～160秒，再进入层流冷却区域，以大于20℃/s的冷却速率冷却至300～650℃。不足之处一是该专利采用了超低碳+合金的成分设计，合金添加量高，成本高，对冷却设备要求较高。二是采用弛豫控制技术，控制难度大，不适用于所有厚板产线。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种厚度14-50mm q500me热机械轧制风电用钢板的制备方法，所制备的钢板满足如下要求：屈服强度≥500mpa，抗拉强度610-770mpa，断后延伸率≥17％，-40℃冲击功≥150j。同时具有易焊接、已成型、耐疲劳等特征。可用于制造高强度风电塔筒。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种q500me高强高韧风电用钢板的制备方法，主要步骤及工艺参数如下：

4、s1铁水预处理：铁水经kr搅拌法脱硫脱磷后，保证铁水中s≤0.005％，p≤0.015％；

5、s2转炉冶炼：转炉冶炼阶段采用经过脱硫预处理的铁水和优质废钢作为原料，铁水温度≥1260℃，经过高效顶底复吹技术降低磷和碳含量，确保钢水p≤0.010％，s≤0.004％；

6、s3 lf炉外精炼：炉外精炼阶段精确控制钢水成分，脱氧合金化，进一步降低钢水中的非金属夹杂物及有害杂质，s≤0.004％，获得洁净钢水；

7、s4 rh真空处理：采用本处理模式大幅降低钢水中氢、氧、氮气体含量，减小有害气体对钢质的不利影响；真空时间保持20分以上，纯脱气时间大于15分，软吹时间大于15分，保证离位钢水氢含量≤1.6ppm，氧含量≤30ppm，氮含量≤50ppm；

8、s5板坯连铸：连铸时采用动态轻压下，轻压下位置8、9、10段，总压下量为7.5mm；连铸时采用电磁搅拌，电磁搅拌位置为3段出口、4段入口，电磁搅拌频率为5hz，电流为350a；结晶器宽侧水量4500l/min,窄侧水量370l/min，结晶器进水温度36±2℃，结晶器进水温度38±1℃，二冷水温度22～25℃，水质指标要符合工艺要求；采用保护浇注，长水口密封氩气压力大于0.3mpa，流量130～160l/min；中间包浸入水口密封氩气压力大于0.2mpa，流量15～20l/min；连铸过热度20～30℃，换包时中包液位不小于30吨；采用恒拉速，拉速稳定在1.0m/min；铸坯矫直温度控制在950～1000℃，且铸坯沿宽度方向的温差不得超过50℃，最终生产出250mm厚的连铸坯,铸坯低倍中心偏析控制在c类3.0级以下，铸坯下线后堆冷或坑冷36小时以上；

9、s6加热：在步进式加热炉中对板坯加热，严格控制炉内气氛，保证板坯加热温度和加热时间，加热温度1210℃～1250℃，总在炉时间大于270min，其中加热段时间大于120min，均热段时间大于30min,保证合金元素的充分固溶，板坯温度均匀；

10、s7轧制和冷却：轧制采用两阶段控制轧制,通常称粗轧阶段和精轧阶段；粗轧在3800mm粗轧机进行，开轧温度1170℃以上，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在15％以上；精轧时严格控制各道次变形量，精轧开轧温度≤900℃，终轧温度≤800℃；钢板轧完后进行层流冷却，水温为17～20℃，终冷温度为600-630℃，头部遮蔽0-2.0m，尾部遮蔽0-2.5m，边部遮挡0-2.0m，控制钢板返红后整体温度差≤50℃；钢板堆垛缓冷12小时后取样检验；

11、所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.10～0.12％、si：0.20～0.30％、mn：1.55～1.70％、p：≤0.015％、s：≤0.005％、nb:0.040～0.050％、v：0.035～0.045％、ti:0.012～0.022％、cr:0.20～0.30％、als：0.020～0.035％，cev≤0.46％，pcm≤0.23％,余量为fe和不可避免的杂质。

12、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.10％、si：0.24％、mn：1.56％、p：0.012％、s：0.003％、nb:0.042％、v：0.039％、ti:0.013％、cr:0.25％、als：0.021％,余量为fe和不可避免的杂质。

13、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.11％、si：0.24％、mn：1.57％、p：0.013％、s：0.002％、nb:0.045％、v：0.040％、ti:0.015％、cr:0.24％、als：0.021％,余量为fe和不可避免的杂质。

14、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.11％、si：0.25％、mn：1.57％、p：0.012％、s：0.004％、nb:0.046％、v：0.042％、ti:0.015％、cr:0.25％、als：0.020％,余量为fe和不可避免的杂质。

15、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.11％、si：0.26％、mn：1.58％、p：0.011％、s：0.002％、nb:0.047％、v：0.040％、ti:0.013％、cr:0.26％、als：0.022％,余量为fe和不可避免的杂质。

16、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.11％、si：0.27％、mn：1.60％、p：0.012％、s：0.002％、nb:0.045％、v：0.042％、ti:0.016％、cr:0.24％、als：0.022％,余量为fe和不可避免的杂质。

17、进一步的，所述钢板的化学成分按重量百分比为c：0.11％、si：0.26％、mn：1.61％、p：0.012％、s：0.003％、nb:0.048％、v：0.041％、ti:0.013％、cr:0.27％、als：0.022％,余量为fe和不可避免的杂质。

18、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

19、(1)本发明根据gb/t 1591-2018，采用了低碳-铌-钒-钛-铬合金化成分设计，采用热机械轧制技术生产出厚度14-50mm q500me风电用钢板，钢板屈服强度≥500mpa，抗拉强度610-770mpa，断后延伸率≥17％，-40℃冲击功≥150j，同时具有易焊接、易成型、耐疲劳等特征。

20、(2)本发明通过控制精轧开轧温度及终轧温度，配合冷却工艺，保证了钢板强度和低温冲击韧性。

21、(3)本发明通过控制轧制温度和冷却工艺，获得贝氏体为主的显微组织，晶粒度11-12级。

22、(4)本发明通过电磁搅拌和动态轻压下，改善了铸坯偏析，减轻了带状组织的危害，避免心部有害元素及硬相组织的聚集，提高产品的探伤合格率及焊接性能的稳定性；

23、(5)本发明采用较高的终冷温度和钢板堆冷，有效改善了钢板板形，解决了产品内应力不均匀的问题。