CN102605243B - 风电用h型钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种风电用H型钢及其生产方法。所述生产方法包括步骤：冶炼钢水以得到目标钢水，其成份由按重量计0.14～0.22％的C、0.20～0.50％的Si、1.20～1.50％的Mn、不超过0.010％的S、不超过0.020％的P、0.010～0.050％的Nb、不超过40×10-6的N、不超过10×10-6的O、不超过3×10-6的H，以及余量Fe和不可避免的杂质组成；对所述目标钢水进行异型坯连铸，连铸时采用全保护浇铸；轧制异型坯，并且确保终轧的压下处于奥氏体和铁素体两相区中，然后进行强化空冷，以制得风电用H型钢。本发明的H型钢具备优良的低温冲击韧性和强度配合、良好的内部质量和抗层状撕裂性能、良好的表面质量和良好的耐蚀性能，能够满足风力发电对高性能钢材的要求。
Description
技术领域
本发明涉及H型钢技术领域，更具体地讲，涉及一种具备优良综合性能的风电用H型钢及其生产方法。
背景技术
对于环境温度低，风力大且腐蚀性强的沿海风力发电场来说，建设结构用的钢材必须具备耐低温冲击、高强度、抗层状撕裂以及较好的耐蚀性。
随着新能源产业的蓬勃发展，会迎来越来越多的沿海风电项目建设，这会极大地刺激风电场结构用钢的需求，尤其是具备优良综合性能的钢材。
于2010年6月16日公开的申请号为CN101736207A的中国专利申请公开了一种含铌钒经济型高强度高耐候热轧H型钢用钢。然而，该申请在钢的成分设计方面采用了V-Nb-Cu-Cr-Ni复合的方式，虽然获得了较高的强韧组合以及不错的耐候性能，但合金成本太高，生产难度大。
于2011年4月20日公开的申请号为CN102021475A的中国专利申请公开一种耐低温结构用热轧H型钢及其制备方法。在该申请中，钢的成分设计未对精炼环节的氮、氧、氢进行严格控制。而氮、氢的析出使得在异型坯连铸过程中易于出现铸坯皮下气泡、针孔，并在轧制过程中拉长、扩展，造成最终产品出现裂纹缺陷。该申请在冷却过程中，在终轧至500-600℃之间采用了快冷措施，这一过程正值相变最为剧烈的阶段，可能带来很大的残余应力，对于产品的外形尺寸和韧性不利。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于制造经济型低碳微合金、高强、高韧性、适用于建设服役条件恶劣的风电用H型钢的方法。本发明的另一目的在于提供一种经济型低碳微合金、高强、高韧性、适用于建设服役条件恶劣的风电用H型钢。
本发明的一方面提供了一种风电用H型钢的生产方法。所述生产方法包 括以下步骤：冶炼钢水以得到目标钢水，所述目标钢水的成份由按重量计0.14～0.22％的C、0.20～0.50％的Si、1.20～1.50％的Mn、不超过0.010％的S、不超过0.020％的P、0.010～0.050％的Nb、不超过40×10-6的N、不超过10×10-6的O、不超过3×10-6的H，以及余量Fe和不可避免的杂质组成；对所述目标钢水进行异型坯连铸，连铸时采用全保护浇铸；轧制异型坯，并且确保终轧的压下处于奥氏体和铁素体两相区中，然后进行强化空冷，以制得风电用H型钢。
在根据本发明的风电用H型钢的生产方法的一个实施例中，所述连铸步骤中的全保护浇注包括在浇铸时将钢包水口和浸入式水口密封，采用碱性覆盖剂覆盖中间包液面，并采用结晶器保护渣来覆盖结晶器液面。
在根据本发明的风电用H型钢的生产方法的一个实施例中，所述轧制步骤包括粗轧和精轧，其中，粗轧的开轧温度为1150～1200℃，粗轧结束的温度为1040～1100℃；精轧的开轧温度为980～1010℃，终轧结束温度为820～840℃。
在根据本发明的风电用H型钢的生产方法的一个实施例中，所述强化空冷的冷却速率为4-6℃/s。
在根据本发明的风电用H型钢的生产方法的一个实施例中，所述目标钢水中的C含量为0.14～0.18％，Si含量为0.20～0.30％，Mn含量为1.20～1.40％，S含量为0.001～0.008％，P含量为0.001～0.020％，Nb含量为0.025～0.035％。
在根据本发明的风电用H型钢的生产方法的一个实施例中，所述目标钢水的碳当量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.43，且锰硫比不低于20。
本发明的另一方面提供了一种风电用H型钢。所述风电用H型钢采用如上所述的方法制得。
在根据本发明的风电用H型钢的一个实施例中，所述风电用H型钢的成份由按重量计0.14～0.22％的C、0.20～0.50％的Si、1.20～1.50％的Mn、不超过0.010％的S、不超过0.020％的P、0.010～0.050％的Nb、不超过40×10-6的N、不超过10×10-6的O、不超过3×10-6的H，以及余量Fe和不可避免的杂质组成。
与现有技术相比，本发明的风电用H型及其生产方法具有以下优点：(1) 提供了一种优良综合性能的H型钢的精确成分设计范围，设计简单，不添加贵重金属，成本低廉；(2)采用热机械控制轧制技术生产，得到了正常热处理都无法达到的理想组织结构，大幅优化了钢材性能；(3)本发明的风电用H型钢具备优异的强韧匹配，优异的内部组织和表面质量以及因此而带来的优良抗层状撕裂和耐蚀性能。
附图说明
图1是根据本发明的风电用H型钢的生产方法的示例1得到的H型钢的金相组织照片。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细说明本发明的示例性实施例。
根据本发明的风电用H型钢的生产方法包括以下步骤：冶炼钢水以得到目标钢水，所述目标钢水的成份由按重量计0.14～0.22％的C、0.20～0.50％的Si、1.20～1.50％的Mn、不超过0.010％的S、不超过0.020％的P、0.010～0.050％的Nb、不超过40×10-6的N、不超过10×10-6的O、不超过3×10-6的H，以及余量Fe和不可避免的杂质组成；对所述目标钢水进行异型坯连铸，连铸时采用全保护浇铸；轧制异型坯，并且确保终轧的压下(或称变形)处于奥氏体和铁素体两相区中，然后进行强化空冷，以制得风电用H型钢。在本发明中，如无相反的说明，各成分的含量均以重量百分比表示。
根据本发明的风电用H型钢按重量计包含0.14～0.22％的C、0.20～0.50％的Si、1.20～1.50％的Mn、不超过0.010％的S、不超过0.020％的P、0.010～0.050％的Nb、不超过40×10-6的N、不超过10×10-6的O、不超过3×10-6的H，其余为Fe和不可避免的杂质。优选地，本发明的风电用H型钢由按重量计0.14～0.18％的C、0.20～0.30％的Si、1.20～1.40％的Mn、不超过0.001～0.008％的S、不超过0.001～0.020％的P、0.025～0.035％的Nb、不超过40×10-6的N、不超过10×10-6的O、不超过3×10-6的H以及余量的Fe和不可避免的杂质组成。优选地，在本发明的风电用H型钢中，碳当量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.43，且锰硫比不低于20。
以下详细描述本发明的钢中的各元素的作用或不利影响及选定限度的理由。
C是低碳钢中最主要的间隙固溶元素，其引起的晶格畸变非常强烈，是最经济的强化元素，但是随着其含量的增加，钢材的塑性、韧性下降，同时焊接性能也恶化，所以综合考虑其适宜的含量控制在0.14～0.22％。
Si是钢中的置换固溶元素，不溶于渗碳体，只存在于铁素体中，可起到固溶强化的作用，但它会显著恶化塑性，提高韧脆转变温度，因此，将Si的含量控制在0.20～0.50％。
Mn是奥氏体稳定元素，其存在可以稳定过冷的奥氏体，使Ar3温度降低，从而使奥氏体-珠光体转变温度降低，细化组织，提高强度和硬度。同时，钢中的锰比Fe更易于同S结合，避免产生低熔点FeS，避免产生热脆，生成的MnS具有很好的高温塑性，可随轧制均匀变形。在低碳钢范围内，锰含量的增加大幅降低钢材的韧性，而且会影响碳当量，恶化焊接性能，综合考虑，将锰含量定在1.20～1.50％。
S是钢中偏析最为严重的元素，其存在不仅恶化了钢材的内部组织，同时会形成低熔点FeS，产生热脆，而同锰结合产生的MnS会随轧制均匀变形，是产生Z向撕裂的最主要原因，因此S含量应尽量降低，但考虑到脱硫成本，将其控制在0.010％以下即可。
P是钢中偏析仅次于S的元素，是提高带状组织级别的重要元素，大量偏聚于晶界上，大幅提高钢的低温脆性，除在钢材表面聚集而形成非晶层提高钢材耐蚀性能外，没有任何积极影响，所以P含量宜控制在0.020％以下。
Nb是钢中作用强烈的细晶元素，同时在轧制诱导析出的过程中也能起到较强的沉淀强化作用。Nb与C、N等元素结合在奥氏体晶界形成钉轧作用，阻止奥氏体的晶粒长大，从而起到晶粒细化的作用。此外，Nb还可以提高Ar3温度，使得双相区轧制变得较为容易实现。Nb含量超过0.050％以后强化作用不再显著增加，而且易于和Fe、C等形成低熔点共晶物，增加热脆风险，因此将Nb含量控制在0.010～0.050％。
下面，将描述根据本发明的风电用H型钢的生产方法的一个示例性实施例。
在本示例性实施例中，可以通过依次进行的铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、异型坯连铸、两相区控制轧制和强化空冷等工艺来实现本发明的生产方法，以获得根据本发明的风电用H型钢。具体而言，根据本示例性实施例的风电用H型钢的生产方法可以包括以下步骤：
(1)铁水预处理
进行铁水预处理以脱除铁水中的硅和硫，使得铁水硅含量控制在0.4～0.5％，硫含量控制在0.001～0.020％，铁水温度1250～1300℃，预处理完毕后扒净铁水表面的渣。
(2)顶底复吹转炉冶炼
进行顶底复吹转炉冶炼的过程主要包括：将预处理后的铁水后于废钢加入转炉中，装入量误差在±0.5吨，采用高拉一次补吹法，渣料必须于终点前3分钟加完，终渣碱度控制在3.0～3.2范围内，终点压枪时间不小于1分钟，采用硅钙钡脱氧，硅钙钡加入量2.0～2.5kg/t钢；出钢时顺钢流加入6～10kg/t 钢合成渣，在放钢1/2时开始加入至3/4时加完；出钢至1/4时开始均匀加入硅锰、高锰、铌铁进行脱氧合金化，至3/4时加完。合成渣是含CaO 85～95％的脱硫、脱磷渣料，硅锰合金为含硅17％、含锰65％的合金，加入量为7.5kg/t钢，高锰合金为含锰68％的铁合金，加入量为9.4kg/t钢，铌铁合金为含铌64％的铁合金，加入量为0.55kg/t钢。
(3)LF精炼
LF精炼采用全程底吹氩搅拌，出站前软吹保证在12分钟以上，采用石灰、电石造渣，碳化硅、钡系脱氧，出站前顶渣为白渣或黄白渣，终渣碱度3.0～3.5。此外，在LF精炼过程中，本领域普通技术人员可根据实际情况以0.83～1.25kg/t钢的量向钢水中加入钙铁线。
通过以上的步骤(1)至(3)，可以得到成份由按重量计0.14～0.22％的C、0.20～0.50％的Si、1.20～1.50％的Mn、不超过0.010％的S、不超过0.020％的P、0.010～0.050％的Nb、不超过40×10-6的N、不超过10×10-6的O、不超过3×10-6的H，以及余量Fe和不可避免的杂质组成的钢水。然而，本发明不限于此，本领域普通技术人员应该理解，还可以通过其它方式得到符合上述成分范围的钢水。例如，可以通过电炉冶炼与二次精炼结合的步骤得到符合上述成份要求的钢水。此外，优选地，用于生产本发明的风电用H型钢的钢水由按重量计0.14～0.18％的C、0.20～0.30％的Si、1.20～1.40％的Mn、不超过0.001～0.008％的S、不超过0.001～0.020％的P、0.025～0.035％的Nb、不超过40×10-6的N、不超过10×10-6的O、不超过3×10-6的H以及余量的Fe和不可避免的杂质组成；将用于本发明的钢水限定为该优选成份，能够精确控制钢材的各元素含量，提高钢材的成品率。
(4)异型坯连铸
在异型坯连铸步骤中，采用全保护浇铸，大包水口、浸入式水口密封良好，中间包采用碱性覆盖剂，覆盖良好，采用结晶器保护渣来覆盖结晶器的钢液面。碱性覆盖剂可以为常用的H型钢连铸用碱性覆盖剂，例如，可以使用成分包含2.9-3.1％的SiO2、40-42％的CaO、6-6.1％的MgO、28-29％的Al2O3、1％左右的Fe2O3的碱性覆盖剂。结晶器保护渣的成分为34～38％的SiO2、37～38％的CaO、9～10％的Al2O3、8～10％的C以及微量的BaS、MgO、Fe2O3、MnO、Na2O、K2O以及F，粘度8.8～9.3Pa.s，熔点1235～1255℃，碱度1.29～1.35。此外，拉坯速度可以为0.85～0.95m/min，钢坯热送。在本发明的生产方法中，氮、氢的析出使得在异型坯连铸过程中易于出现铸坯皮下气泡、针孔，并在轧制过程中拉长、扩展，造成最终产品出现裂纹缺陷；氧含量的控制则可以大幅降低钢中夹杂物含量，提高纯净度，对于改善钢铁基体连续性，避免出现探伤缺陷有重大作用，同时，低的氧含量可以改变硫化锰的形态，使得硫化锰可以在较低的温度下析出，从而获得更为细小的颗粒，这样在后续的轧制拉长过程中不会形成粗而长的硫化物，改善了Z向性能。因此，在本发明的方法中，必须在异型坯连铸过程中对进行全保护浇注，以将钢中的氮元素控制在不超过40×10-6、氧元素控制在不超过10×10-6且氢元素控制在不超过3×10-6。
(5)两相区控制轧制
在轧制步骤中，控制轧制的温度如下：钢坯出加热炉的温度为1200～1260℃，钢坯粗轧的开轧温度为1150～1200℃，粗轧结束的温度为1040～1100℃，精轧的开轧温度为980～1010℃，终轧结束温度为820～840℃，并确保终轧的压下处于奥氏体和铁素体两相区中。在本发明的生产方法的轧制过程中，单道次压下率根据钢材产品的规格不同可以控制在15～20％之间。此外，还可根据工艺情况将轧制坯在终轧前一道次待温60s，以准确控制轧制坯的终轧温度，使终轧的压下处于奥氏体和铁素体两相区中。在精轧的终轧过程中，如果终轧结束温度高于上述温度区间，则会使奥氏体晶粒再次快速长大，从而很可能出现异常长大的奥氏体晶粒，严重破坏产品性能。另外，在本发明的生产方法中，各个道次，尤其是终轧的温度，控制得比较低且精确，这就为轧制出性能更好、更稳定的产品提供了保障。
(6)强化空冷
在冷却步骤中，通过强化空冷将经过轧制的钢材冷却至其晶体结构不发生改变的温度以下(例如，150℃)，以进一步使钢材形成细小的晶粒和良好的内部微观结构。强化空冷的冷却速率可以为4-6℃/s。具体来说，在本发明的生产方法中，可以采取的强化的风冷措施，即在冷床上采用风机强化冷却，进一步细化晶粒，同时又不至于产生大的内应力，避免造成产品外形翘曲、侧弯，且风冷较水冷更为均匀，能避免产品不同区域性能的较大波动。此外，需要特别注意的是，在冷却过程中，不能将经过轧制的钢材只冷却至500～600℃之间，因为，该温度区间正值钢材相变最为剧烈的阶段，可能带来很大的残余应力，对于产品的外形尺寸和韧性不利。
本发明的风电用H型钢的各项性能如下：下屈服强度不低于400MPa，抗拉强度不低于500MPa，断后伸长率不低于24％，-20℃纵向冲击功(AKv)不低于180J，Z向断面收缩率不低于25％，超声探伤级别不低于欧洲标准(简称，欧标)2.4级，表面质量级别不低于欧标ClassC Sub class3。即，本发明的风电用H型钢具有优良的低温冲击韧性和强度配合、具备良好的内部质量和抗层状撕裂性能、良好的表面质量和良好的耐蚀性能，能够满足风力发电对高性能钢材的要求。
这里，Z向断面收缩率是指钢材厚度方向的断面收缩率，即描述抗层状撕裂性能的指标，该值越大，说明钢材厚度方向塑性、韧性越好，在应力作用下越不易被撕裂。Z向断面收缩率的测试方法为在钢材厚度方向两侧对焊两根辅助钢材，在焊接过程中避免破坏待检钢材的原始组织，并按要求进行拉伸试验，获得本钢材的断面收缩率即为抗层状撕裂性能，而此性能与硫化锰的含量以及最终轧态有直接关系。欧标2.4级别的探伤要求为：通过对H型钢的全部翼缘、腹板进行检测后，对于探测到的缺陷(包括缺失和夹杂)，对于尺寸宽度在8mm以上，长度在15mm以上的进行计数，对于探测的区域来说，这样大小的缺陷局部每平米不得超过10个，总体则不得超过5个，而对于出现缺陷面积在500平方毫米以上的情况则完全不能容忍，所考虑的缺陷尺寸要取并集考虑，即只要宽度大于8mm或者长度大于15mm都要予以计数。欧标ClassC Sub class3的表面质量要求为：根据产品的规格，规定了不同厚度(包括翼缘和腹板)条件下表面缺陷的深度限制，以及如果出现了这样的缺陷应该按照何种方法进行修补以及如何修补，例如要生产翼缘厚度24mm的H型钢，那么其表面缺陷的最大深度不得超过1.7mm，如果超过此 值按照上述ClassC Sub class3要求即不可进行焊接修补。
下面结合具体示例对根据本发明的风电用H型钢及其生产方法作进一步说明，但是本发明的风电用H型钢及其生产方法不限于此。
示例1
在本示例中，风电用H型钢通过铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、BB1异型坯连铸、两相区控制轧制和轧后强化空冷来生产。详述如下。
铁水脱硫脱硅严格执行工艺规程，硫控制在0.013％，硅控制在0.46％，温度控制在1280℃。铁水后于8吨优质废钢加入转炉，造渣料于终点前3分钟加完，终渣碱度3.2，供氧时间16分40秒，终点压枪70秒，出钢时间4分24秒。先采用硅锰合金脱氧，加入量为7.5kg/t钢，再加入硅钙钡脱氧，加入量为2.2kg/t钢，随钢流加入，出钢1/2开始至3/4加完。出钢至1/4时开始分批加入高锰、铌铁、碳粉，至3/4加完。经过转炉冶炼的钢水进入LF精炼炉，加入石灰、萤石进行造渣，造成流动性良好的白渣或黄白渣，采用全程底吹氩搅拌，软吹时间12分钟，终渣碱度3.2，钙铁线加入量为1.20kg/t钢。经过上述过程之后，得到的钢水成份按重量计由0.17％的C、0.30％的Si、1.32％的Mn、0.009％的S、0.014％的P、0.031％的Nb、32×10-6的N、8×10-6的O、2.3×10-6的H以及余量的Fe和不可避免的杂质组成。
然后，对上述成份的钢水进行全保护异型坯连铸，中间包覆盖剂使用常用的H型钢连铸用碱性覆盖剂，采用结晶器保护渣来覆盖结晶器液面，二冷采用弱冷模式，稳定期拉速为0.88m/min，铸坯规格为BB1。在本示例中，结晶器保护渣的成份为35％的SiO2、37％的CaO、10％的Al2O3、10％的C以及余量的BaS、MgO、Fe2O3、MnO、Na2O、K2O以及F，粘度9.0Pa.s，熔点1250℃，碱度1.33。
连铸出来的铸坯直接热送进入加热炉，钢坯出炉温度为1250℃，粗轧开轧温度1155℃，终轧结束温度1060℃，精轧开轧温度为1000℃，终轧结束温度为830℃，终轧前一道次待温60s，确保终轧的压下处于两相区中。轧后钢材进行强化空冷，冷却速度为4-6℃/s。
对本示例得到的风电用H型钢进行检测，得到该H型钢性能如下：下屈服强度为412MPa，抗拉强度为528MPa，断后伸长率为26％，-20℃纵向冲击功(AKv)为210J，Z向断面收缩率为30％，超声探伤级别高于欧标2.4级，表面质量级别高于欧标ClassC Sub class3。
示例2
在本示例中，风电用H型钢通过铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、BB1异型坯连铸、两相区控制轧制和轧后强化空冷来生产。详述如下。
铁水脱硫脱硅严格执行工艺规程，硫控制在0.017％，硅控制在0.44％，温度控制在1280℃。铁水后于8.9吨优质废钢加入转炉，造渣料于终点前3分钟加完，终渣碱度3.2，供氧时间16分41秒，终点压枪72秒，出钢时间4分20秒。先采用硅锰合金脱氧，加入量为7.6kg/t钢，再加入硅钙钡脱氧，加入量为2.2kg/t钢，随钢流加入，出钢1/2开始至3/4加完。出钢至1/4时开始分批加入高锰、铌铁、碳粉，至3/4加完。经过转炉冶炼的钢水进入LF精炼炉，加入石灰、萤石进行造渣，造成流动性良好的白渣或黄白渣，采用全程底吹氩搅拌，软吹时间12分钟，终渣碱度3.2，钙铁线加入量为1.20kg/t钢。经过上述过程之后，得到的钢水成份按重量计由0.16％的C、0.29％的Si、1.29％的Mn、0.008％的S、0.016％的P、0.030％的Nb、37×10-6的N、不超过7×10-6的O、1.9×10-6的H以及余量的Fe和不可避免的杂质组成。
然后，对上述成份的钢水进行全保护异型坯连铸，中间包覆盖剂常用的H型钢连铸用碱性覆盖剂，采用结晶器保护渣来覆盖结晶器液面，二冷采用弱冷模式，稳定期拉速为0.90m/min，铸坯规格为BB1。在本示例中，结晶器保护渣的成份为34％的SiO2、38％的CaO、13％的Al2O3、11％的C以及余量的BaS、MgO、Fe2O3、MnO、Na2O、K2O以及F，粘度9.2Pa.s，熔点1236℃，碱度1.27。
连铸出来的铸坯直接热送进入加热炉，钢坯出炉温度为1250℃，粗轧开轧温度1160℃，终轧结束温度1060℃，精轧开轧温度为1005℃，终轧结束温度为835℃，终轧前一道次待温60s，确保终轧的压下处于两相区中。轧后钢材进行强化空冷，冷却速度为4-6℃/s。
对本示例得到的风电用H型钢进行检测，得到该H型钢性能如下：下屈服强度为421MPa，抗拉强度为530MPa，断后伸长率为26％，-20℃纵向冲击功(AKv)为198J，Z向断面收缩率为30％，超声探伤级别高于欧标2.4级，表面质量级别高于欧标ClassC Sub class3。
示例3
在本示例中，风电用H型钢通过铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、BB1异型坯连铸、两相区控制轧制和轧后强化空冷来生产。详述如下。
铁水脱硫脱硅严格执行工艺规程，硫控制在0.016％，硅控制在0.45％，温度控制在1270℃。铁水后于8.3吨优质废钢加入转炉，造渣料于终点前3分钟加完，终渣碱度3.2，供氧时间16分21秒，终点压枪69秒，出钢时间4分45秒。先采用硅锰合金脱氧，加入量为7.7kg/t钢，再加入硅钙钡脱氧，加入量为2.2kg/t钢，随钢流加入，出钢1/2开始至3/4加完。出钢至1/4时开始分批加入高锰、铌铁、碳粉，至3/4加完。经过转炉冶炼的钢水进入LF精炼炉，加入石灰、萤石进行造渣，造成流动性良好的白渣或黄白渣，采用全程底吹氩搅拌，软吹时间12分钟，终渣碱度3.2，钙铁线加入量为1.20kg/t钢。经过上述过程之后，得到的钢水成份按重量计由0.16％的C、0.34％的Si、1.33％的Mn、0.007％的S、0.015％的P、0.027％的Nb、35×10-6的N、4×10-6的O、2.7×10-6的H以及余量的Fe和不可避免的杂质组成。
然后，对上述成份的钢水进行全保护异型坯连铸，中间包覆盖剂常用的H型钢连铸用碱性覆盖剂，采用结晶器保护渣来覆盖结晶器液面，二冷采用弱冷模式，稳定期拉速为0.87m/min，铸坯规格为BB1。在本示例中，结晶器保护渣的成份为37％的SiO2、35％的CaO、10％的Al2O3、11％的C以及余量的BaS、MgO、Fe2O3、MnO、Na2O、K2O以及F，粘度9.0Pa.s，熔点1250℃，碱度1.30。
连铸出来的铸坯直接热送进入加热炉，钢坯出炉温度为1250℃，粗轧开轧温度1165℃，终轧结束温度1060℃，精轧开轧温度为1000℃，终轧结束温度为825℃，终轧前一道次待温60s，确保终轧的压下处于两相区中。轧后钢材进行强化空冷，冷却速度为4-6℃/s。
对本示例得到的风电用H型钢进行检测，得到该H型钢性能如下：下屈服强度为418MPa，抗拉强度为526MPa，断后伸长率为26％，-20℃纵向冲击功(AKv)为208J，Z向断面收缩率为31％，超声探伤级别高于欧标2.4级，表面质量级别高于欧标ClassC Sub class3。
在示例1的H型钢翼缘1/3位置处取样并进行微观组织研究，其金相组织照片见图1。从中可以看出其组织为典型的铁素体+珠光体(即，F+P)组织，其中，铁素体晶粒细密，晶粒度达到9.5级，无带状组织。这些优异特征归因于合理的成分设计和精确的两相区控制轧制以及轧后合理的冷却工艺，充分发挥了Nb的细晶作用，配合其改善两相区控制轧制的作用，提高钢材强度的同时也改善了其冲击韧性；低硫成分控制保证了硫化物夹杂的尺 寸和数量都处于极低水平，提高了其抗层状撕裂性能，配以低磷控制则确保了无带状组织的出现；全保护浇铸使总体气体杂质的含量得到有效控制，确保了良好的内部质量。上述几点确保了本发明的H型钢获得了良好的强韧性匹配、抗层状撕裂性能以及优异的内部、表面质量，从而本发明的H型钢能够满足风电场的结构用钢要求。
综上所述，本发明的H型钢不需经过热处理，且其晶粒细小、组织均匀，具有优越的综合力学性能，不易断裂、不易撕裂且不易被破坏，使用安全可靠，能满足沿海发电场结构建造需求，同时也可用作高寒沙漠地区的风电用结构钢。
尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明的风电用H型钢及其生产方法，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
Claims (5)
1.一种风电用H型钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
冶炼钢水以得到目标钢水，所述目标钢水的成份由按重量计0.14～0.22%的C、0.20～0.50%的Si、1.20～1.50%的Mn、不超过0.010%的S、不超过0.020%的P、0.010～0.050%的Nb、不超过40×10-6的N、不超过10×10-6的O、不超过3×10-6的H，以及余量Fe和不可避免的杂质组成；
对所述目标钢水进行异型坯连铸，连铸时采用全保护浇铸；
轧制异型坯，并且确保终轧的压下处于奥氏体和铁素体两相区中，然后进行强化空冷以将经过轧制的钢材冷却至其晶体结构不发生改变的温度以下，以制得风电用H型钢，
其中，所述轧制步骤包括粗轧和精轧，粗轧的开轧温度为1150～1200℃，粗轧结束的温度为1040～1100℃，精轧的开轧温度为980～1010℃，终轧结束温度为820～840℃，所述强化空冷的冷却速率为4-6℃/s。
2.根据权利要求1所述的风电用H型钢的生产方法，其特征在于，所述连铸步骤中的全保护浇注包括在浇铸时将钢包水口和浸入式水口密封，采用碱性覆盖剂覆盖中间包液面，并采用结晶器保护渣来覆盖结晶器液面。
3.根据权利要求1所述的风电用H型钢的生产方法，其特征在于，所述目标钢水中的C含量为0.14～0.18%，Si含量为0.20～0.30%，Mn含量为1.20～1.40%，S含量为0.001～0.008%，P含量为0.001～0.020%，Nb含量为0.025～0.035%。
4.根据权利要求1或3所述的风电用H型钢的生产方法，其特征在于，所述目标钢水的碳当量CEV=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Cu+Ni）/15≤0.43，且锰硫比不低于20。
5.一种风电用H型钢，其特征在于，所述风电用H型钢采用权利要求1至4中任意一项所述的方法制得。
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