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我国风电产业发展前景广阔，西北地区是国家风电产业开发的重点区域。内蒙古地广人稀，风能资源分布广，且稳定性好、易开发，是我国陆上风能资源最富集的地区，风能资源储量和技术可开发量居全国之首。

基于这些优势，内蒙古着力打造清洁能源输出基地。在风电用钢中，塔筒用钢量最大，风电塔筒要常年经受高温、极寒、风沙等恶劣天气的考验，因此，风电塔筒用钢对焊接性能、力学结构、低温冲击韧性等要求严苛，要求根据用户使用情况对生产工艺不断优化，论述厚度规格为2～16mm的Q345E卷板钢板两种成分工艺设计方案，并对两种成分工艺方案进行性能对比。

 

成分设计及生产工艺：

Q345E低合金高强度结构钢化学成分要求执行GB/T3274—2007标准有关规定。

 

工艺路线

KR脱硫→转炉冶炼→LF精炼→ＲH精炼→连铸→加热→轧制→冷却→热矫→剪切→探伤。

 

成分设计：

根据国家标准GB/T3274—2007要求，在满足标准要求和用户使用要求的前提下，对厚度规格为2～16mm的Q345E卷板低合金高强度结构钢进行了成分及工艺设计，分别采用两种成分工艺设计。

 

冶炼工艺：

保证钢质高纯净度，严格控制钢中有害元素P、S含量，并采用RH真空处理，去除钢中N、H、O有害气体，去除钢中的硫化物、氧化物等，实现钢水窄温度、窄成分的精确控制。包钢宽厚板生产线采用经过脱硫预处理的铁水和优质废钢作为原料，以高效顶底复吹、炉气自动分析以及动静态自动炼钢三项先进生产技术为保障进行转炉洁净钢的冶炼生产。精炼采用复合脱氧工艺、埋弧造渣操作，严格控制钢水成分和温度，实现钢水窄成分、恒温控制。终点成分命中率大于99%，终点温度命中率大于97%。通过优化钙处理操作和软吹工艺，进一步上浮排除钢中的非金属夹杂物，获得洁净钢质。ＲH工序采用循环深脱气工艺，在保证钢水温度稳定的前提下大幅降低氢、氧、氮等气体含量，减小有害气体对钢质的不利影响。方案二成分设计P、S有害元素控制比方案一更为严格，要求钢水洁净度较高。

 

连铸工艺：

方案一成分设计中含有Nb元素，容易在二冷区坯壳表面的晶界处形成细小的沉淀，使钢坯表面呈脆性;方案二成分设计碳含量在包晶区，许多研究表明，包晶在连铸时容易出现纵裂纹，针对两种成分设计，连铸采用凝固末端动态轻压下和电磁搅拌，以及优化的动态二冷技术，保证恒温、恒拉速工艺浇注，以减轻连铸坯中心偏析和中心疏松、裂纹、振痕等缺陷，连铸工序通过采取以下工艺优化措施来改善铸坯质量:

 

(1)借助连续测温动态调整连铸二冷参数配比，稳定铸坯质量;

(2)优化电磁搅拌参数，提高铸坯质量;

(3)调整结晶器振动参数，减轻铸坯表面振痕;

(4)调整保护渣成分及性能指标，解决铸坯表面纵裂问题。

 

加热及轧制工艺：

根据钢种特点和用途，采用优化的铸坯加热曲线充分保证钢坯加热温度和均热时间，实现在铸坯长度、宽度和厚度方向的温度均匀一致。出炉温度控制在1180～1220℃，板坯高温段停留时间不宜太长，避免奥氏体晶粒过度长大，减少对钢板力学性能的不利影响。

 

方案一成分设计采用TMCP轧制工艺设计，粗轧开轧温度为1160～1200℃，单道次相对压下率至少有两道以上控制在25%～40%，精轧开轧温度880～950℃，至少有两道压下率在18%以上，末道次压下率控制在10%以上，轧后钢板采用控制冷却，要求终冷温度控制在570～630℃之间，冷速15～20℃/s。通过合适的控轧+控冷工艺，最终得第3期Q345E低合金高强度结构钢的研制到晶粒细小均匀、力学性能良好的铁素体+珠光体组织。

方案二成分设计采用CR轧制工艺设计，第一阶段开轧厚度为板坯厚度，粗轧开轧温度为1160～1190℃，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率不低于15%;第二阶段钢板的开轧厚度为3倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为880～980℃，第二阶段终轧温度为790～820℃;第二阶段轧制5～6道次;轧后钢板采用控制冷却，要求终冷温度控制在630～660℃之间，冷速10～15℃/s。通过合适的控轧+控冷工艺，最终得到晶粒细小均匀、力学性能良好的铁素体+珠光体组织。

 

(1)采用方案一和方案二工艺试制的厚度为2～16mmQ345E卷板钢板，各项性能均能符合国家标准，且余量较大，完全满足用户使用要求。

(2)在钢中加入0．03%左右的微合金化元素Nb，对钢强韧性的贡献比较明显，可使钢得到极好的综合性能。

(3)通过对两种成分设计方案性能过程能力指数分析，为开辟一条既符合顾客个性化需求、又经济的产品研制方案提供了可靠的技术支持。

 

低合金卷板 Q345E 3.8 1500 C 29.12T 安阳 安钢

低合金卷板 Q345E 4 1271 C 85.98T 安阳 安钢

低合金卷板 Q345E 6 1500 C 25.31T 安阳 安钢

低合金卷板 Q345E 9.75 1450 C 25.45T 安阳 安钢

低合金卷板 Q345E 4.1 1500 C 85.72T 安阳 安钢

低合金卷板 Q345E 8 1500 C 57.61T 安阳 安钢

低合金卷板 Q345E 9.8 1500 C 22.33T 安阳 安钢