一種螺栓鋼及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種螺栓鋼，其包括：0.05wt%～2.5wt%的釔、0.25wt%～0.4wt%的碳、0.8wt%～1.6wt%的鉻、0.17wt%～0.37wt%的硅、0.4wt%～0.6wt%的鉬、0.2wt%～0.4wt%的釩、0～0.01wt%的鈦與余量的鐵。本申請所述螺栓鋼中通過添加釔、鉻、硅、碳、釩、鈦與鐵等元素，上述金屬元素相互作用，相互配合，使螺栓鋼具有較高的強度與塑性。本申請還提供了所述螺栓鋼的制備方法。本發明的螺栓鋼抗拉性能與塑性較高，能夠有效抵抗強風作用造成的電力避雷器設備關鍵區域的變形，優化設備固有頻率，改善設備整體的抗風振能力。
【專利說明】一種螺栓鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬領域，尤其涉及一種螺栓鋼及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，臺風等強風災害頻繁襲擊我國東南沿海地區，造成輸變電設備的大量損壞，嚴重影響了電網的安全運行。由于東南沿海地區屬我國經濟發達地區，電力負荷集中，而強風災害通常造成當地不可估量的社會損失和經濟損失。變電站內的高壓電力避雷器是電力系統供電的重要設備，其具有較低的固有頻率，部分低階固有頻率接近臺風等強脈動風的主要頻率范圍。在強脈動風激勵作用下，該設備會發生風致振動，引發設備不同區域的應力集中。當這種激勵作用導致設備共振發生時，可能造成設備應力集中區域的斷裂和失效。
[0003]電力避雷器設備的螺栓一般設置于設備應力集中區域，發揮支撐、固定和連接作用。當風致振動引發設備應力集中時，螺栓通常會受到牽拉應力和彎曲應力作用而發生變形。同時，由于螺栓的支撐作用，其變形還會引發上部瓷柱的彎曲變形，上述一系列的變形易于導致整個設備在強風中失效。
[0004]近年來，通過實踐發現，在合金鋼中添加稀土元素能夠有效提高合金鋼的力學性能，并在不同程度上提高材料的各項性能指標，當稀土元素成分與合金鋼組分分別進行適當的成分調制，并進行共混優化后，就可能使材料性能達到最優化。因此，目前在電力避雷器抗風領域，開展對避雷器設備專用的螺栓合金鋼進行成分優化和性能改進具有重要意義。
【發明內容】
[0005]本發明解決的技術問題在于提供一種具有較高強度與塑性的螺栓鋼及其制備方法。
[0006]有鑒于此，本申請提供了一種螺栓鋼，包括:
[0007]
Y0.05wt%~2_5wt%;
[0008]
C0.25wt%~0.4wt%;
Cr0.8wt%~1.6wt%;
Si0.17wt%~0.37wt%;
Mo0.4wt%~0.6wt%;
V0.2wt%~0.4wt%;
Ti0~0.01wt%;[0009]余量的Fe。
[0010]優選的，所述Y的含量為0.25wt%~2.0wt%。
[0011]優選的，所述Cr的含量為1.0wt%~1.4wt%。
[0012]優選的，所述Si的含量為0.20wt%~0.32wt%。
[0013]優選的，所述V的含量為0.25wt%~0.38wt%。
[0014]本申請還提供了一種螺栓鋼的制備方法，包括以下步驟:
[0015]I)鑄造如下成分的螺栓鋼錠:0.05wt%~2.5wt%的乾、0.25wt%~0.4wt%的碳、0.8wt% ~1.6wt% 的絡、0.17wt% ~0.37wt% 的娃、0.4wt% ~0.6wt% 的鑰、0.2wt% ~0.4wt%的鑰;、0~0.01wt%的鈦與余量的鐵；
[0016]2)將所述螺栓鋼錠進行鍛造，將鍛造后的螺栓鋼錠進行退火處理；
[0017]3)將步驟2)得到的螺栓鋼錠進行淬火處理，將淬火處理后的螺栓鋼進行回火處理，得到螺栓鋼。
[0018]優選的，步驟I)具體為:
[0019]配制如下成分的原料:0.05wt%~2.5wt%的f乙、0.25wt%~0.4wt%的碳、0.8wt%~
1.6wt% 的絡、0.17wt% ~0.37wt% 的娃、0.4wt% ~0.6wt% 的鑰、0.2wt% ~0.4wt% 的I凡、O ~0.01wt%的鈦與余量的鐵；
[0020]按照上述原料的含量，將碳、鉻、硅、鑰、釩、鈦與鐵在1500°C~1600°C熔煉40min~45min,保溫15min~25min后得到初始螺栓鋼錠；
[0021]將所述初始螺栓鋼錠進行重熔，再添加釔，然后澆鑄，得到螺栓鋼錠。
[0022]優選的，所述退火的溫度為650°C~700°C，所述退火的保溫時間為2~3h。
[0023]優選的，所述淬火的溫度為800°C~900°C，所述淬火的保溫時間為Ih~2h。
[0024]優選的，所述回火的溫度為500°C~600°C，所述回火的保溫時間為Ih~2h。
[0025]本申請提供了一種螺栓鋼，其包括:0.05wt%~2.5wt%的乾、0.25wt%~0.4wt%的碳、0.8wt% ~1.6wt% 的絡、0.17wt% ~0.37wt% 的娃、0.4wt% ~0.6wt% 的鑰、0.2wt% ~0.4wt%的I凡、O~0.01wt%的鈦與余量的鐵。本申請的螺栓鋼中添加的活性元素乾能夠有效細化螺栓鋼的晶粒組織，減少鋼中氫含量和氫的擴散滲透，降低有害元素在晶界上的偏聚，改善鋼的強度；添加的鉻元素可有效改善材料的抗氧化和抗腐蝕能力，提高材料的淬透性以增加強度；添加鑰元素可強化材料的晶界、提高材料淬透性、增強回火穩定性、改善材料的強韌性，本申請所述螺栓鋼中還添加了碳、釩、鈦與鐵等元素，上述金屬元素通過相互作用、相互配合，使螺栓鋼具有較高的強度與塑性，從而為電力避雷設備提供較強的支撐、固定與連接作用，有效抵抗了避雷器設備在強風下發生的設備應力集中和風致偏移行為，保護設備的安全運行。
[0026]本申請還提供了一種螺栓鋼的制備方法。在制備螺栓鋼的過程中，本申請首先制備了螺栓鋼錠，再將螺栓鋼錠進行鍛造，以使螺栓鋼錠的晶粒充分破碎，為獲得晶粒細小均勻的組織做準備；而將鍛造后的螺栓鋼錠進行退火處理，消除了鍛造過程中產生的應力；最后將退火后的螺栓鋼錠進行淬火處理與回火處理，從而得到了晶粒細小均勻的馬氏體和部分奧氏體組織，有效的提高了材料的強度與塑性。
【具體實施方式】[0027]為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。
[0028]本發明實施例公開了一種螺栓鋼，包括:
[0029]
【權利要求】
1.一種螺栓鋼,包括:
2.根據權利要求1所述的螺栓鋼，其特征在于，所述Y的含量為0.25wt%~2.0wt%。
3.根據權利要求1所述的螺栓鋼，其特征在于，所述Cr的含量為1.0wt%~1.4wt%。
4.根據權利要求1所述的螺栓鋼，其特征在于，所述Si的含量為0.20wt%~0.32wt%0
5.根據權利要求1所述的螺栓鋼，其特征在于，所述V的含量為0.25wt%~0.38wt%。
6.一種螺栓鋼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:1)鑄造如下成分的螺栓鋼錠:0.05wt%~2.5wt%的釔、0.25wt%~0.4wt%的碳、0.8wt% ~1.6wt% 的絡、0.17wt% ~0.37wt% 的娃、0.4wt% ~0.6wt% 的鑰、0.2wt% ~0.4wt%的鑰;、0~0.01wt%的鈦與余量的鐵； 2)將所述螺栓鋼錠進行鍛造，將鍛造后的螺栓鋼錠進行退火處理； 3)將步驟2)得到的螺栓鋼錠進行淬火處理，將淬火處理后的螺栓鋼進行回火處理，得到螺栓鋼。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟I)具體為: 配制如下成分的原料:0.05wt%~2.5wt%的乾、0.25wt%~0.4wt%的碳、0.8wt%~1.6wt% 的絡、0.17wt% ~0.37wt% 的娃、0.4wt% ~0.6wt% 的鑰、0.2wt% ~0.4wt% 的I凡、O ~0.01wt%的鈦與余量的鐵； 按照上述原料的含量，將碳、鉻、硅、鑰、釩、鈦與鐵在1500°C~1600°C熔煉40min~45min,保溫15min~25min后得到初始螺栓鋼錠； 將所述初始螺栓鋼錠進行重熔，再添加釔，然后澆鑄，得到螺栓鋼錠。
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述退火的溫度為650°C~700°C，所述退火的保溫時間為2~3h。
9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述淬火的溫度為800°C~900°C，所述淬火的保溫時間為Ih~2h。
10.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述回火的溫度為500°C~600°C，所述回火的保溫時間為Ih~2h。
【文檔編號】C22C38/24GK103805864SQ201410092685
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】陳榮柱, 陳新, 趙深, 龔列謙, 林群, 陳建勝, 潘世奇, 陳植, 朱全軍, 張曉敏, 陳顯輝, 雷歡, 林琳, 李矗, 鄭克, 李勇, 李武, 聶京凱, 肖偉民, 黃銳, 顏軍敏, 潘益偉, 陳長杰, 劉斌, 易永利, 鄭加誠 申請人:國家電網公司, 國網浙江省電力公司, 國網浙江省電力公司溫州供電公司