输电铁塔用耐低温冲击角钢

摘要

本发明公开了一种输电铁塔用耐低温冲击角钢，所述角钢化学成分的重量百分比为：C：0.05～0.15％，Mn：1.20～1.60％，Si：0.01～0.05％，V：0.02～0.10％，Ni：0.02～0.06％，Ca：0.001～0.005％，Cr：0.01～0.20％，Cu：0.10～0.25％，P：0.01～0.03％，Mo：0.20～0.35％，S：0.005～0.02％，其余为Fe。本发明的角钢钢质纯净、组织稳定，具有优异的低温韧性和良好的力学性能，采用GB/T13239-2006低温拉伸试验方法进行低温拉伸性能测试，结果表明屈服强度大于350MPa。

说明书

技术领域

 本发明涉及一种角钢，具体涉及一种输电铁塔用耐低温冲击角钢。

背景技术

低温钢适于在0℃以下应用的合金钢。低温钢主要应具有如下的性能：①韧性－脆性转变温度低于使用温度；②满足设计要求的强度；③在使用温度下组织结构稳定；④良好的焊接性和加工成型性；⑤某些特殊用途还要求极低的磁导率、冷收缩率等。低温钢按晶体点阵类型一般可分为体心立方的铁素体低温钢和面心立方的奥氏体低温钢两大类。

其中，铁素体低温钢中合金元素总含量5～10％，组织取决于热处理制度。9Ni钢为典型钢种，有两种常用热处理制度，一种是900℃正火加790℃正火加570℃回火；另一种是800℃水淬加570℃回火。淬火后组织为低碳马低体，正火后组织为低碳马氏体加铁素体加少量高碳奥氏体。9Ni钢在-196℃低温下具有优良的韧性。磷会增9Ni钢回火脆性的敏感性，应严格控制。5Ni钢主要通过化学成分的最佳化以及三级热处理方法来控制组织，使之在-162℃乃至-196℃低温下具有与9Ni钢相近的强度和韧性。

奥氏体低温钢中合金元素总含量＞10％，组织为奥氏体，具有极为优良的低温韧性，在-196～296℃低温下仍保持相当高的韧性。含铬镍奥氏体型低温钢含Cr 18%和Ni 9%，无铬镍奥氏体型低温钢含M 23%～26％，Al %～4%，两者的低温钢韧性相近。一般均在固溶处理后使用。

长期以来，我国输电线路铁塔所用钢材局限于Q 235 和Q 345 两种强度等级。当构件设计荷载较大时，一般采用组合断面的方法来满足铁塔构件的承载能力要求，这必然导致铁塔杆件数量及规格增多，节点构造复杂，安装工作量增大，造成了工程投资的增加和资源的浪费。随着更高电压等级的750KV、1000 KV交流特高压、±800 KV 直流特高压输电线路的建设，以及大截面、多分裂导线的使用，杆塔设计荷载不断增大，这种由于铁塔用钢材强度过低所造成的影响表现得越来越突出。

另外，我国幅员辽阔，在北方很多地区冬季气温在-20℃以下，极限气温达-40℃以下。近年来，我国输电铁塔在低温下的脆断引起了广泛关注。在东北、华北、西北这些地区冬季气温较低，最低温度将达-40℃以下，输电铁塔用材规格大、载荷大、施工条件恶劣。因此，寻求一种能满足在-40℃低温冲击韧性稳定的输电铁塔用角钢具有重大的经济和社会效益。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种良好耐低温和高强度物理性能的输电铁塔用耐低温冲击角钢。

为解决上述技术问题，本发明输电铁塔用耐低温冲击角钢，所述角钢化学成分的重量百分比为：C：0.05～0.15％，Mn ：1.20～1.60％，Si ：0.01～0.05％，V ：0.02～0.10％，Ni ：0.02～0.06％，Ca ：0.001～0.005％，Cr ：0.01～0.20％，Cu ：0.10～0.25％，P ：0.01～0.03％，Mo ：0.20～0.35％，S ：0.005～0.02％，其余为Fe。

本发明另一优选技术方案为：所述角钢化学成分的重量百分比为：C：0.06～0.12％，Mn ：1.20～1.50％，Si ：0.02～0.04％，V ：0.05～ 0.08％，Ni ：0.02～0.05％，Ca ：0.002～0.005％，Cr ：0.10～0.20％，Cu ：0.10～0.20％，P ：0.01～0.02％，Mo ：0.20～0.30％，S ：0.01～0.02％，其余为Fe。

本发明又一优选技术方案为：所述角钢化学成分的重量百分比为：C：0.10％，Mn ：1.50％，Si ：0.03％，V ：0.06％，Ni ：0.03％，Ca ：0.004％，Cr ：0.15％，Cu ：0.15％，P ： 0.02％，Mo ：0.25％，S ：0.015％，其余为Fe。

本发明的输电铁塔用耐低温冲击角钢制备过程为：初炼，控制其出钢温度在1600～1700℃；转炉精炼，控制精炼时间在15～20min；真空脱氧后进行铸造，得到钢坯；将钢坯加热到1200～11250℃进行十道次热轧得到角钢，终轧温度在850～ 900℃之间，空冷。

在本发明中主要合金元素的作用如下：

C：在钢中以间隙原子存在，也可以与钢种的强碳化合物元素相结合，形成细小弥散的碳化物，起到抑制晶粒长大和析出强化的作用，是最有效的强化元素之一。Mn：是重要的有益合金元素，主要固溶于铁素体中，起到固溶强化的效果，可提高钢的强度和硬度，其又是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有一定量的锰可以消除或减弱钢因硫而引起的脆性，从而改善钢在低温下的韧性。Si：常添加在钢中用于脱氧，不形成碳化物但固溶于铁素体中，固溶效果强。V：为强碳化合物形成元素，可阻碍钢在加热时的奥氏体晶粒长大，并能够抑制轧制后的再结晶及再结晶后的晶粒长大，起到细化晶粒的作用，进而提高钢材的强度和低温韧性。Ca：作为脱氧去硫的净化剂，可以净化钢液，提高钢的纯净度，改善非金属夹杂物的形态，使钢中的MnS 球化。Cu：是一种FCC( 面心立方晶体) 稳定元素，通过回火期间析出第二相起到沉淀强化的作用，可提高钢材的低温韧性、抗疲劳裂纹扩展能力。B：添加极少量的硼元素能够显著的改善钢材的性能，微量的硼可抑制磷、硫有害元素的偏析及沿晶断裂，沿晶偏析的硼能降低磷、硫在晶界的偏析及引起的沿晶断裂，从而显著提高钢材的低温韧性。P：是钢中的有害元素，由于其偏析倾向严重，形成带状组织，使钢的力学性能不均匀，因此本发明将磷含量控制到0.03％以下。S：是大多数钢种中的有害元素，偏析倾向严重，易引起钢材低温沿晶断裂和高温脆化，并能导致钢材具有各向异性韧性低等缺点，本发明将硫含量控制在0.02％以下。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的角钢钢质纯净、组织稳定，具有优异的低温韧性和良好的力学性能，采用GB/T13239-2006 低温拉伸试验方法进行低温拉伸性能测试，结果表明本发明输电铁塔用耐低温冲击角钢的屈服强度大于350MPa。同进，本发明制造工艺简单，常规冶练和轧制设备即可生产，生产成本低廉，适用于大规模的工业化生产。

具体实施方式

实施例1

输电铁塔用耐低温冲击角钢，所述角钢化学成分的重量百分比为：C：0.10％，Mn ：1.50％，Si ：0.03％，V ：0.05％，Ni ：0.05％，Ca ：0.003％，Cr ：0.1％，Cu ：0.2％，P ：0.2％，Mo ：0.30％，S ：0.01％，其余为Fe。

制备过程如下：

（1）初炼：控制其出钢温度在1600～1700℃ ；

（2）转炉精炼：控制精炼时间在15～20min；

（3）真空脱氧后进行铸造，得到钢坯；

（4）将上述钢坯加热到1200～11250℃进行十道次热轧得到角钢，终轧温度在850 ～ 900℃之间，空冷。

沿角钢纵向取拉伸及冲击试样，严格执行GB/T3808 采用摆锤式冲击试验机，采用GB/T13239-2006 低温拉伸试验方法进行低温拉伸性能测试，测试结果结果表明本发明输电铁塔用耐低温冲击角钢的屈服强度为365Mpa。

实施例2

输电铁塔用耐低温冲击角钢，所述角钢化学成分的重量百分比为：C：0.10％，Mn ：1.50％，Si ：0.03％，V ：0.06％，Ni ：0.03％，Ca ：0.004％，Cr ：0.15％，Cu ：0.15％，P ：0.02％，Mo ：0.25％，S ：0.015％，其余为Fe。

制备过程如下：

（1）初炼：控制其出钢温度在1600～1700℃ ；

（2）转炉精炼：控制精炼时间在15～20min；

（3）真空脱氧后进行铸造，得到钢坯；

（4）将上述钢坯加热到1200～11250℃进行十道次热轧得到角钢，终轧温度在850 ～ 900℃之间，空冷。

沿角钢纵向取拉伸及冲击试样，严格执行GB/T3808 采用摆锤式冲击试验机，采用GB/T13239-2006 低温拉伸试验方法进行低温拉伸性能测试，测试结果结果表明本发明输电铁塔用耐低温冲击角钢的屈服强度为375Mpa。

实施例3

输电铁塔用耐低温冲击角钢，所述角钢化学成分的重量百分比为：C：0.08％，Mn ：1.20％，Si ：0.02％，V ：0.03％，Ni ：0.02％，Ca ：0.003％，Cr ：0.05％，Cu ：0.10％，P ： 0.02％，Mo ：0.20％，S ：0.010％，其余为Fe。

制备过程如下：

（1）初炼：控制其出钢温度在1600～1700℃ ；

（2）转炉精炼：控制精炼时间在15～20min；

（3）真空脱氧后进行铸造，得到钢坯；

（4）将上述钢坯加热到1200～11250℃进行十道次热轧得到角钢，终轧温度在850 ～ 900℃之间，空冷。

沿角钢纵向取拉伸及冲击试样，严格执行GB/T3808 采用摆锤式冲击试验机，采用GB/T13239-2006 低温拉伸试验方法进行低温拉伸性能测试，测试结果结果表明本发明输电铁塔用耐低温冲击角钢的屈服强度为350Mpa。

实施例4

输电铁塔用耐低温冲击角钢，所述角钢化学成分的重量百分比为：C：0.15％，Mn ：1.60％，Si ：0.05％，V ：0.10％，Ni ：0.06％，Ca ：0.005％，Cr ：0.20％，Cu ：0.25％，P ： 0.02％，Mo ：0.35％，S ：0.02％，其余为Fe

制备过程如下：

（1）初炼：控制其出钢温度在1600～1700℃ ；

（2）转炉精炼：控制精炼时间在15～20min；

（3）真空脱氧后进行铸造，得到钢坯；

（4）将上述钢坯加热到1200～11250℃进行十道次热轧得到角钢，终轧温度在850 ～ 900℃之间，空冷。

沿角钢纵向取拉伸及冲击试样，严格执行GB/T3808 采用摆锤式冲击试验机，采用GB/T13239-2006 低温拉伸试验方法进行低温拉伸性能测试，测试结果结果表明本发明输电铁塔用耐低温冲击角钢的屈服强度为355Mpa。

申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。