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∠200mm×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∠250mm×25mm、∠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号大规格高强角钢的批量生产。目前已生产5000余吨。

　　3)产品经用户试用，各项性能指标均满足标准要求，且有一定的富余量，产品质量稳定。

　　4)在实现满足国网标准大规格高强度角钢批量生产的同时，为开发更高级别的大规格角钢奠定了技术基础。

　　(来源：钢铁产业)