高寒地区铁塔专用角钢Q345D应用分析

摘 要：本论文主要对高寒地区铁塔专用角钢Q345D研究，主要分析了角钢Q345D成分设计、冶炼工艺和轧制工艺。

关键词：角钢Q345D；应用现状；化学分析；生产工艺

随着我国电网建设的飞速发展，大容量、长距离、高电压的输电线路越来越多，杆塔的荷载越来越大，对输电铁塔用角钢的韧性要求也越来越高。针对不同地理环境，应规范使用不同规格、等级的铁塔用角钢。Q345D开发后建议继续提高角钢的低温韧性等级，开发高海拔、高纬度地区输电铁塔用低温角钢，制定相关技术规范、标准，划定不同纬度地区应使用的角钢种类，如Q420D和Q460C等低温冲击韧性好的高强度角钢，使我国电网建设所用的塔材更加规范化，大大提高电网运行的稳定性。

1 我国铁塔用钢应用现状

2002年我国500kV吴淞口黄浦江大跨越钢管塔首次采用Q390钢材。随后美国独资上海维蒙特公司，用ASTM标准中的A572GR65配方在上海宝钢生产了屈服强度为450MPa的钢材，在我国220kV钢管杆和500kV变电构架得到应用。2005年投运的750kV官厅-兰州东段输电线路中，成功地采用了Q420高强钢，并通过试验验证了我国研制的Q420高强钢在铁塔结构中使用的安全可靠性。

目前我国虽无Q460高强钢在输电线路铁塔上应用的先例，但已完全具备相应的技术能力，并且已有相关研究分析其应用在1000kV杆塔上的受力情况，提供了理论依据。所以根据实际需要，我国后续建设的特高压输电铁塔将可能采用Q460高强钢材。

2 Q345D角钢的化学成分设计及生产工艺

本次Q345D角钢的设计坯型为165mm×225mm，角钢轧制规格为L160mm×160mm×14mm的等边角钢。

2.1 Q345D化學成分设计

Q345D熔炼化学成分见表1。

2.2 生产工艺流程

铁水预处理——120t转炉冶炼——LF精炼——VD真空处理——连铸机——加热炉加热——轧制成型。该钢种质量等级为D级，用于型钢厂生产高级别的角钢。该钢种要求-20℃的冲击试验，要求冲击功≥34J。因此对化学成份、晶粒度、非金属夹杂物等有严格的要求。

2.2.1冶炼工艺

入炉铁水：S≤0.050%、P≤0.080%、Si≤0.85%。装入量115±2吨，废钢比视铁水Si含量与温度调整。实行高拉补吹操作，降低终点钢水氧化性。合金及增碳剂的回收率C、Si=85%～90%、Mn=90%～95%；使用铝块脱氧，其用量为0.2～0.4kg/t。终点压枪时间不低于60s，终渣碱度控制在R=3.0～3.5。钢水到LF炉精炼的温度控制在1550～1580℃。

2.2.2连铸工艺

浇铸方式：全程保护浇铸，使用铝碳套管、使用中碳钢保护渣。大包保护套管Ar气使用压力控制在0.2～0.3MPa。拉速范围：165mm×225mm：1.1～1.5m/min。工作拉速：1.2～1.4m/min。浇注过程，稳定拉速，减少拉速短时间内有大的波动，稳定生产节奏。减少浇注过程中前期低拉速，后期高拉速的现象。连铸钢坯的冷却控制，结晶器水量130m3/h，比水量0.9L/Kg。

2.2.3軋制工艺

型钢厂将炼钢厂冶炼的Q345D165mm×225mm规格连铸钢坯，在680车间轧制生产，连铸钢坯在加热炉中加热，轧制成L160×14mm规格的等边角钢。连铸钢坯加热时间保证3小时以上但不应超过4小时，各段温度按常规工艺要求执行，开轧时核查连铸钢坯温，必须保证开轧温度在1050℃（或1080℃），钢坯坯阴阳面温差应小于30℃。

3 轧制工艺的影响

控轧控冷工艺的合理应用，实现了Q345D角钢的内部晶粒的细化，避免了终轧温度过高和快速冷却时，产生有害异常组织的程度，从而保证了Q345D角钢的强度和低温韧性。Q345D角钢具有良好的低温韧性。随着近几年来，大气与自然环境的剧烈变化，极端天气出现频率增加，国家电网的安全运行面临着严峻挑战。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，尤其是东北地区，属寒温带和寒带气候地区，具有气温低、温差大、降雪量大等特点，且持续时间较长，低温气候时间一般在3～6个月。而钢材随着温度的降低，钢材的屈服强度和抗拉强度都升高，但屈服强度增长更快，无限趋近抗拉强度，致使脆性增大，塑性降低，负载力降低，钢材容易产生低温脆性断裂的倾向。

4 结论

Q345D角钢在我国气温较低的广大北部地区使用，将具有更高的安全性，塔材发生脆断的事故将大幅度减少；并且近年来由于极端气象频繁出现，在南方地区多次发生了冰灾、雪灾等现象，以致在气温较高的南方发生了铁塔倒塌事件，故该角钢亦可在南方冰灾多发地区使用。

参考文献：

[1] 张少军，王艳波.输电线路杆塔用Q420-Q460高强钢低温脆性试验研究[J].内蒙古电力技术.2014，28（5）：5-8.

[2] 李长龙，陈言俊，梁如国，等.Q345钢在低温下的力学性能研究[J].山东建筑工程学院学报，2013，18（1）：82-84.

作者简介：许可（1984-），男，河北石家庄人，助理工程师，金属材料工程专业。