中國大規(guī)格高強度角鋼研發(fā)

1、中國大規(guī)格高強度角鋼研發(fā)1、項目背景中國目前輸電線路鐵塔用普通規(guī)格角鋼在 20號(肢寬200mm)及以下， 因承載力有限，導(dǎo)致特高壓及一些同塔雙 / 多回超高壓的承載力大的塔型塔身主 材需要采用雙拼或四拼組合角鋼，角鋼間受力分配不均勻，會造成鐵塔結(jié)構(gòu)在 理論破壞荷載前破壞，為保證鐵塔運行安全，在設(shè)計時雙拼角鋼鐵塔往往預(yù)留 較大余度。同時，螺栓的通過厚度和通過層數(shù)增加，安全性降低，并給輸電線 路鐵塔的加工和施工帶來很大難度。采用單根大規(guī)格角鋼，可以提高鐵塔承載能力，降低鐵塔重量，有利于加 工和安裝，降低鐵塔總費用。與鋼管塔相比，單根大規(guī)格角鋼塔具有加工量 小、運輸方便、施工難度降低等特點。國家電

2、網(wǎng)公司認為，大規(guī)格角鋼在輸電鐵塔結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用具有良好的前 景，因此積極推進大規(guī)格高強角鋼的生產(chǎn)和應(yīng)用，并專門針對輸電線路用熱軋 22號和25號大規(guī)格角鋼的生產(chǎn)和驗收編制，提出了比 YB/T4163-2007鐵塔用 熱軋角鋼更為嚴格的國家電網(wǎng)標準輸電鐵塔用熱軋大規(guī)格等邊角鋼。因此，根據(jù)國家電網(wǎng)建設(shè)的要求，公司生產(chǎn)工藝裝備、技術(shù)力量及產(chǎn)品戰(zhàn) 略，中信微合金技術(shù)中心依托南鋼、宿遷南鋼金鑫，聯(lián)合北京科技大學(xué)研發(fā)電 力鐵塔用大規(guī)格高強度角鋼。2、市場前景隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展升級，輸電塔也在向大型化、鋼結(jié)構(gòu)化、規(guī)?；较?發(fā)展，需要的單根構(gòu)件承載力越來越高，對鋼材的要求也越來越高。鐵塔中采用高強鋼具有很明顯

3、的經(jīng)濟效益，例如，晉東南 南陽荊門特 高壓線路中，鐵塔采用了 Q420高強度角鋼3.3萬t左右，占全部用鋼量的33% 左右，由此使整個工程節(jié)約鋼材約 2500t,節(jié)省投資1億元左右。如果采用 Q460高強鋼，節(jié)材量會更大。另一方面，中國角鋼最大規(guī)格為 20號(/ 200mM 24mm )，遠遠不能滿足 輸電塔使用需求，而國際上角鋼最大規(guī)格可達 / 250mM 35mm。在建造一些受 力大的輸電塔時，單支角鋼/ 200mrK 24mm常常不能滿足受力要求，只能采用 組合角鋼，致使輸電塔構(gòu)造復(fù)雜化，另外還要增加許多輔助材料，導(dǎo)致塔重增 加。在220kV汕頭港灣大跨越塔中采用的 / 250mM25m

4、m、/250mM 35mm大 規(guī)格角鋼，只能依靠進口鋼材解決。國家電網(wǎng)公司對采用大規(guī)格角鋼和普通角鋼的 ZC27105B JC1和JC5D三種 塔型進行了研究，比較了采用十字組合塔和大規(guī)格角鋼輸電鐵塔的技術(shù)經(jīng)濟 性。其中，ZC27105B塔采用大規(guī)格角鋼設(shè)計后，可降低材料用量，塔重減輕 1.91%-3.06%。統(tǒng)計結(jié)果表明，主材重量變化不大，斜材、輔助材的重量略微增 加，但是螺栓、接頭、連接板的重量得以大幅減少，同時也使構(gòu)件數(shù)量減少， 使得焊接工作量和鍍鋅層面積降低，不但可以降低工程造價（單基造價最多可 減少 2.23 萬元），還可降低價格、運輸、安裝、運行維護等各個環(huán)節(jié)的工作 量，具有較好的

5、經(jīng)濟性和可靠性。中國電力行業(yè)迫切要求鋼鐵企業(yè)提供大規(guī)格（ 22 號和 25 號）高強度（Q420以上）鐵塔用等邊角鋼，據(jù)估計，國家特高壓電網(wǎng)建設(shè)將需要400-500萬 t 高強度角鋼。2011 年 11 月，國家電網(wǎng)公司召開鐵塔用大規(guī)格角鋼技術(shù)條件發(fā)布會，宣布 了更嚴格的國網(wǎng)標準輸電鐵塔用熱軋大規(guī)格等邊角鋼，以及輸電鐵塔用 大規(guī)格角鋼生產(chǎn)設(shè)備要求和大規(guī)格角鋼鐵塔加工工藝、加工設(shè)備要求等技術(shù)文件。隨著推廣應(yīng) 用力度的加大，大規(guī)格角鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)問題和前沿課題的研究和解決，大規(guī)格 角鋼在輸電鐵塔領(lǐng)域必將有很好的發(fā)展。3 、研制過程2011 年 4月-10 月，在實驗室進行了 12組成分試驗鋼的冶煉和

6、澆注，每塊 鋼錠制備 4 塊鋼坯、共 48 塊鋼坯，在不同的加熱、控制軋制和控制冷卻條件下 軋制成材。對各試驗鋼的成分、力學(xué)性能和微觀組織進行了檢驗、分析，明確 了成分、工藝對組織性能的影響規(guī)律。2011年 8月-2012年 2月，根據(jù)實驗室試驗結(jié)果，提出了工業(yè)試制成分和 生產(chǎn)工藝，在宿遷南鋼金鑫軋鋼有限公司進行了4輪22號和25號Q420和Q460高強角鋼的工業(yè)試制，角鋼腿厚最大達到 35mm，試制數(shù)量近1000t。4、批量生產(chǎn)在滿足國網(wǎng)大規(guī)格高強度角鋼標準對化學(xué)成分要求（見原創(chuàng)表 1）的前提 下，根據(jù)實驗室研究和工業(yè)試制結(jié)果，提出了批量生產(chǎn)的成分（見表2）和生產(chǎn)工藝。從表1中可以看出，成分

7、設(shè)計上采用了 Nb、V復(fù)合微合金化及微Ti處理 的方式，綜合利用了 Nb的細晶強化、V的析出強化和Ti高溫下抑制奧氏體晶粒 長大作用，為實現(xiàn)角鋼強韌性提供了保證。為實現(xiàn)穩(wěn)定的較高的性能水平，配 合設(shè)計成分，軋制生產(chǎn)工藝上降低了加熱溫度和開軋溫度，并將終軋溫度控制 在一定范圍內(nèi)，實現(xiàn)了部分非結(jié)晶區(qū)的累積變形，經(jīng) 10-12道次軋制成形，軋 制后直接空冷至室溫。原創(chuàng)表 1 示出了國網(wǎng)大規(guī)格角鋼成分指標規(guī)定。2011年11月至2012年4月，批量生產(chǎn)22號Q420TB和25號Q420TB高強 角鋼各 5000余噸。其中表 3為4月份一批次的生產(chǎn)性能檢測結(jié)果，實際性能水 平已滿足Q420D的要求。原創(chuàng)表3是出了 Q420B大規(guī)格角鋼力學(xué)性能。5、1 ）經(jīng)過實驗室研究和現(xiàn)場試制系統(tǒng)工作，結(jié)果表明采用Nb、 V、 Ti 微合金化，在空冷條件下可以滿足 Q420D的性能要求。2） 經(jīng)過工業(yè)試制和調(diào)整，成功實現(xiàn)了國家電網(wǎng)建設(shè)急需的22號和 25號大