中国大规格高强度角钢研发

1、中国大规格高强度角钢研发1、项目背景中国目前输电线路铁塔用普通规格角钢在 20号(肢宽200mm)及以下， 因承载力有限，导致特高压及一些同塔双 / 多回超高压的承载力大的塔型塔身主 材需要采用双拼或四拼组合角钢，角钢间受力分配不均匀，会造成铁塔结构在 理论破坏荷载前破坏，为保证铁塔运行安全，在设计时双拼角钢铁塔往往预留 较大余度。同时，螺栓的通过厚度和通过层数增加，安全性降低，并给输电线 路铁塔的加工和施工带来很大难度。采用单根大规格角钢，可以提高铁塔承载能力，降低铁塔重量，有利于加 工和安装，降低铁塔总费用。与钢管塔相比，单根大规格角钢塔具有加工量 小、运输方便、施工难度降低等特点。国家电

2、网公司认为，大规格角钢在输电铁塔结构中的应用具有良好的前 景，因此积极推进大规格高强角钢的生产和应用，并专门针对输电线路用热轧 22号和25号大规格角钢的生产和验收编制，提出了比 YB/T4163-2007铁塔用 热轧角钢更为严格的国家电网标准输电铁塔用热轧大规格等边角钢。因此，根据国家电网建设的要求，公司生产工艺装备、技术力量及产品战 略，中信微合金技术中心依托南钢、宿迁南钢金鑫，联合北京科技大学研发电 力铁塔用大规格高强度角钢。2、市场前景随着电网的不断发展升级，输电塔也在向大型化、钢结构化、规模化方向 发展，需要的单根构件承载力越来越高，对钢材的要求也越来越高。铁塔中采用高强钢具有很明显

3、的经济效益，例如，晋东南 南阳荆门特 高压线路中，铁塔采用了 Q420高强度角钢3.3万t左右，占全部用钢量的33% 左右，由此使整个工程节约钢材约 2500t,节省投资1亿元左右。如果采用 Q460高强钢，节材量会更大。另一方面，中国角钢最大规格为 20号(/ 200mM 24mm )，远远不能满足 输电塔使用需求，而国际上角钢最大规格可达 / 250mM 35mm。在建造一些受 力大的输电塔时，单支角钢/ 200mrK 24mm常常不能满足受力要求，只能采用 组合角钢，致使输电塔构造复杂化，另外还要增加许多辅助材料，导致塔重增 加。在220kV汕头港湾大跨越塔中采用的 / 250mM25m

4、m、/250mM 35mm大 规格角钢，只能依靠进口钢材解决。国家电网公司对采用大规格角钢和普通角钢的 ZC27105B JC1和JC5D三种 塔型进行了研究，比较了采用十字组合塔和大规格角钢输电铁塔的技术经济 性。其中，ZC27105B塔采用大规格角钢设计后，可降低材料用量，塔重减轻 1.91%-3.06%。统计结果表明，主材重量变化不大，斜材、辅助材的重量略微增 加，但是螺栓、接头、连接板的重量得以大幅减少，同时也使构件数量减少， 使得焊接工作量和镀锌层面积降低，不但可以降低工程造价（单基造价最多可 减少 2.23 万元），还可降低价格、运输、安装、运行维护等各个环节的工作 量，具有较好的

5、经济性和可靠性。中国电力行业迫切要求钢铁企业提供大规格（ 22 号和 25 号）高强度（Q420以上）铁塔用等边角钢，据估计，国家特高压电网建设将需要400-500万 t 高强度角钢。2011 年 11 月，国家电网公司召开铁塔用大规格角钢技术条件发布会，宣布 了更严格的国网标准输电铁塔用热轧大规格等边角钢，以及输电铁塔用 大规格角钢生产设备要求和大规格角钢铁塔加工工艺、加工设备要求等技术文件。随着推广应 用力度的加大，大规格角钢结构的技术问题和前沿课题的研究和解决，大规格 角钢在输电铁塔领域必将有很好的发展。3 、研制过程2011 年 4月-10 月，在实验室进行了 12组成分试验钢的冶炼和

6、浇注，每块 钢锭制备 4 块钢坯、共 48 块钢坯，在不同的加热、控制轧制和控制冷却条件下 轧制成材。对各试验钢的成分、力学性能和微观组织进行了检验、分析，明确 了成分、工艺对组织性能的影响规律。2011年 8月-2012年 2月，根据实验室试验结果，提出了工业试制成分和 生产工艺，在宿迁南钢金鑫轧钢有限公司进行了4轮22号和25号Q420和Q460高强角钢的工业试制，角钢腿厚最大达到 35mm，试制数量近1000t。4、批量生产在满足国网大规格高强度角钢标准对化学成分要求（见原创表 1）的前提 下，根据实验室研究和工业试制结果，提出了批量生产的成分（见表2）和生产工艺。从表1中可以看出，成分

7、设计上采用了 Nb、V复合微合金化及微Ti处理 的方式，综合利用了 Nb的细晶强化、V的析出强化和Ti高温下抑制奥氏体晶粒 长大作用，为实现角钢强韧性提供了保证。为实现稳定的较高的性能水平，配 合设计成分，轧制生产工艺上降低了加热温度和开轧温度，并将终轧温度控制 在一定范围内，实现了部分非结晶区的累积变形，经 10-12道次轧制成形，轧 制后直接空冷至室温。原创表 1 示出了国网大规格角钢成分指标规定。2011年11月至2012年4月，批量生产22号Q420TB和25号Q420TB高强 角钢各 5000余吨。其中表 3为4月份一批次的生产性能检测结果，实际性能水 平已满足Q420D的要求。原创表3是出了 Q420B大规格角钢力学性能。5、1 ）经过实验室研究和现场试制系统工作，结果表明采用Nb、 V、 Ti 微合金化，在空冷条件下可以满足 Q420D的性能要求。2） 经过工业试制和调整，成功实现了国家电网建设急需的22号和 25号大