我國風電產業發展前景廣闊，西北地區是國家風電產業開發的重點區域。內蒙古地廣人稀，風能資源分布廣，且穩定性好、易開發，是我國陸上風能資源最富集的地區，風能資源儲量和技術可開發量居全國之首。

基於這些優勢，內蒙古着力打造清潔能源輸出基地。在風電用鋼中，塔筒用鋼量最大，風電塔筒要常年經受高溫、極寒、風沙等惡劣天氣的考驗，因此，風電塔筒用鋼對焊接性能、力學結構、低溫衝擊韌性等要求嚴苛，要求根據用戶使用情況對生產工藝不斷優化，論述厚度規格為2～16mm的Q345E卷板鋼板兩種成分工藝設計方案，並對兩種成分工藝方案進行性能對比。

 

成分設計及生產工藝：

Q345E低合金高強度結構鋼化學成分要求執行GB/T3274—2007標準有關規定。

 

工藝路線

KR脫硫→轉爐冶煉→LF精鍊→ＲH精鍊→連鑄→加熱→軋制→冷卻→熱矯→剪切→探傷。

 

成分設計：

根據國家標準GB/T3274—2007要求，在滿足標準要求和用戶使用要求的前提下，對厚度規格為2～16mm的Q345E卷板低合金高強度結構鋼進行了成分及工藝設計，分別採用兩種成分工藝設計。

 

冶煉工藝：

保証鋼質高純淨度，嚴格控制鋼中有害元素P、S含量，並採用RH真空處理，去除鋼中N、H、O有害氣體，去除鋼中的硫化物、氧化物等，實現鋼水窄溫度、窄成分的精確控制。包鋼寬厚板生產線採用經過脫硫預處理的鐵水和優質廢鋼作為原料，以高效頂底復吹、爐氣自動分析以及動靜態自動鍊鋼三項先進生產技術為保障進行轉爐潔淨鋼的冶煉生產。精鍊採用復合脫氧工藝、埋弧造渣操作，嚴格控制鋼水成分和溫度，實現鋼水窄成分、恆溫控制。終點成分命中率大於99%，終點溫度命中率大於97%。通過優化鈣處理操作和軟吹工藝，進一步上浮排除鋼中的非金屬夾雜物，獲得潔淨鋼質。ＲH工序採用循環深脫氣工藝，在保証鋼水溫度穩定的前提下大幅降低氫、氧、氮等氣體含量，減小有害氣體對鋼質的不利影響。方案二成分設計P、S有害元素控制比方案一更為嚴格，要求鋼水潔淨度較高。

 

連鑄工藝：

方案一成分設計中含有Nb元素，容易在二冷區坯殼表面的晶界處形成細小的沉澱，使鋼坯表面呈脆性;方案二成分設計碳含量在包晶區，許多研究表明，包晶在連鑄時容易出現縱裂紋，針對兩種成分設計，連鑄採用凝固末端動態輕壓下和電磁攪拌，以及優化的動態二冷技術，保証恆溫、恆拉速工藝澆注，以減輕連鑄坯中心偏析和中心疏鬆、裂紋、振痕等缺陷，連鑄工序通過採取以下工藝優化措施來改善鑄坯質量:

 

(1)借助連續測溫動態調整連鑄二冷參數配比，穩定鑄坯質量;

(2)優化電磁攪拌參數，提高鑄坯質量;

(3)調整結晶器振動參數，減輕鑄坯表面振痕;

(4)調整保護渣成分及性能指標，解決鑄坯表面縱裂問題。

 

加熱及軋制工藝：

根據鋼種特點和用途，採用優化的鑄坯加熱曲線充分保証鋼坯加熱溫度和均熱時間，實現在鑄坯長度、寬度和厚度方向的溫度均勻一致。出爐溫度控制在1180～1220℃，板坯高溫段停留時間不宜太長，避免奧氏體晶粒過度長大，減少對鋼板力學性能的不利影響。

 

方案一成分設計採用TMCP軋制工藝設計，粗軋開軋溫度為1160～1200℃，單道次相對壓下率至少有兩道以上控制在25%～40%，精軋開軋溫度880～950℃，至少有兩道壓下率在18%以上，末道次壓下率控制在10%以上，軋后鋼板採用控制冷卻，要求終冷溫度控制在570～630℃之間，冷速15～20℃/s。通過合適的控軋+控冷工藝，最終得第3期Q345E低合金高強度結構鋼的研製到晶粒細小均勻、力學性能良好的鐵素體+珠光體組織。

方案二成分設計採用CR軋制工藝設計，第一階段開軋厚度為板坯厚度，粗軋開軋溫度為1160～1190℃，第一階段高溫延伸軋制時單道次壓下率不低於15%;第二階段鋼板的開軋厚度為3倍成品鋼板厚度，第二階段鋼板開軋溫度為880～980℃，第二階段終軋溫度為790～820℃;第二階段軋制5～6道次;軋后鋼板採用控制冷卻，要求終冷溫度控制在630～660℃之間，冷速10～15℃/s。通過合適的控軋+控冷工藝，最終得到晶粒細小均勻、力學性能良好的鐵素體+珠光體組織。

 

(1)採用方案一和方案二工藝試制的厚度為2～16mmQ345E卷板鋼板，各項性能均能符合國家標準，且余量較大，完全滿足用戶使用要求。

(2)在鋼中加入0．03%左右的微合金化元素Nb，對鋼強韌性的貢獻比較明顯，可使鋼得到極好的綜合性能。

(3)通過對兩種成分設計方案性能過程能力指數分析，為開闢一條既符合顧客個性化需求、又經濟的產品研製方案提供了可靠的技術支持。

 

低合金卷板 Q345E 3.8 1500 C 29.12T 安陽 安鋼

低合金卷板 Q345E 4 1271 C 85.98T 安陽 安鋼

低合金卷板 Q345E 6 1500 C 25.31T 安陽 安鋼

低合金卷板 Q345E 9.75 1450 C 25.45T 安陽 安鋼

低合金卷板 Q345E 4.1 1500 C 85.72T 安陽 安鋼

低合金卷板 Q345E 8 1500 C 57.61T 安陽 安鋼

低合金卷板 Q345E 9.8 1500 C 22.33T 安陽 安鋼