[發(fā)明專利]一種風(fēng)電主軸用鋼的冶煉工藝及風(fēng)電主軸用鋼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610084238.6
• 申請日: 2016-02-14
• 公開（公告）號: CN105695876B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高欣;王文武;薛松
• 申請（專利權(quán)）人: 江陰南工鍛造有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/08;C22C38/16;C22C38/12;C22C38/02;C22C38/04;C21C5/52;C21C5/54;C21C7/10;C21C7/072
• 代理公司: 江陰大田知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)32247
• 代理人: 杜興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電主軸用鋼的冶煉工藝及風(fēng)電主軸用鋼。

背景技術(shù)

截止到2012年年底，我國風(fēng)電累計裝機容量達(dá)到7532萬kw，保持總裝機容量全球第一。風(fēng)電機組運行在自然環(huán)境中，一年四季經(jīng)歷溫度、風(fēng)力等各種極端氣候的考驗，受力情況非常復(fù)雜。由于風(fēng)電機組的大型化，零部件的結(jié)構(gòu)越來越大，風(fēng)電機組中主要部件的設(shè)計和制造問題將更加突出。主軸是風(fēng)力發(fā)電機組中重要的零部件，體積大，質(zhì)量大。從國內(nèi)外的風(fēng)電機組的運行實際情況來看，主軸斷裂是主軸失效的主要形式，為了提高主軸的安全性和可靠性，必須保證主軸具有可靠的強度、剛度和足夠的疲勞壽命。提高創(chuàng)新能力和制造技術(shù)水平是對整個行業(yè)提出具體要求，也是風(fēng)電機組安全可靠運行的保證。在風(fēng)力發(fā)電機組中，主軸承擔(dān)了葉輪傳遞過來的各種載荷，并將扭矩傳遞給增速齒輪箱，將軸向推力、氣動彎矩傳遞給機艙和塔架。風(fēng)電機組的主軸材料應(yīng)具有良好的綜合機械性能（良好的淬透性，強度，耐磨性，韌性），以適應(yīng)高應(yīng)力和抗沖擊載荷的作用。一般環(huán)境溫度下采用合金鋼42CrMo4，需要鍛造并調(diào)質(zhì)處理。

現(xiàn)有技術(shù)中大型鋼錠的內(nèi)部缺陷主要有偏析、夾雜物、氣體、縮孔和疏松等。缺陷的形成與冶煉、澆鑄和結(jié)晶過程密切相關(guān)，這些缺陷往往是造成大型鍛件報廢的主要原因。由于現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)電主軸用鋼材料工藝過程元素含量控制不夠精確，導(dǎo)致化學(xué)成分波動范圍寬，鋼力學(xué)性能欠穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種內(nèi)部缺陷少、鋼力學(xué)性能穩(wěn)定的風(fēng)電主軸用鋼的冶煉工藝。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種風(fēng)電主軸用鋼的冶煉工藝，其特征在于，包括如下步驟：

S1：將潔凈廢鋼置于電弧爐內(nèi)加熱至鋼水溫度1580℃以上，吹氧造渣脫磷脫碳，攪動熔池去氣去夾雜，然后依次加入脫氧劑去氧、鐵合金和增碳劑，將溫度控制在1650～1670℃出鋼；

S2：將S1鋼水倒入鋼包精煉爐內(nèi)，造渣并加入SiFe粉末保持白渣，加入合金微調(diào)鋼水中的元素含量，調(diào)整鋼水中鋁重量百分比為0.035～0.045%；

S3：將S2所得溫度為1650～1690℃的鋼水轉(zhuǎn)入鋼包精煉爐中，66.7Pa的真空度下保持Ar壓力0.2～0.4MPa，保持至少15min，并在氬氣壓力為 0.05pa下吹氬至少 10min；

S4：用鋼包進行吊包澆鑄，控制鋼水澆鑄溫度為1550～1565℃，并對鋼錠實退火緩冷處理，得風(fēng)電主軸用鋼鋼錠。

優(yōu)選的技術(shù)方案為，S4中退火緩冷處理的退火溫度為770～790℃，退火保溫時間為44～50h，鋼錠緩冷至200℃以下出爐。采用上述退火緩冷工藝有助于消除鋼錠的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，還可以使鋼錠中以分子形式存在的氫脫溶和脫除，減少鋼錠內(nèi)的氫脆白點，有助于優(yōu)化鋼錠的機械性能，而且得到的鋼錠裂紋敏感性明顯降低。

優(yōu)選的技術(shù)方案為，鋼錠澆鑄鋼水進入帽口時向帽口處加入發(fā)熱劑，發(fā)熱劑的加入量與鋼錠的重量比為1.3～1.7。通過調(diào)節(jié)發(fā)熱劑的加入量，控制鋼錠界面溫度的下降速度，延長鋼水凝固之間，有助于使鋼錠獲得較優(yōu)的彈性模量，并且能減少帽口處鋼材質(zhì)內(nèi)部的縮孔現(xiàn)象。

優(yōu)選的技術(shù)方案為，S1出鋼鋼水的組成中，按重量百分比計，碳不大于0.28%、硅不大于0.15%、錳不大于0.5%、磷不大于0.01%、鉻不大于1.4%、鎳不大于1.4%、銅不大于0.15%、鉬不大于0.15%。將S1出鋼鋼水的元素組成控制在上述范圍內(nèi)，有助于使元素組成波動范圍更窄，殘余元素和有害元素的含量少，進一步優(yōu)化鋼的力學(xué)性能

優(yōu)選的技術(shù)方案為，S2中造渣所用造渣劑為碳化硅。

為了減少澆鑄過程中鋼流與大氣的接觸，防止易氧化元素被氧化，保證鋼中盡可能少的夾雜，優(yōu)選的技術(shù)方案為，澆鑄工序采用鋼包鋼流氬氣保護裝置。

優(yōu)選的技術(shù)方案為，澆鑄速度為1.25～1.47t/min。澆鑄速度的控制有助于得到合適的鋼水冷卻速度，使鋼組織更均勻、細(xì)小和致密，鋼綜合性能優(yōu)良。

本發(fā)明還在于提供一種風(fēng)電主軸用鋼，其特征在于，按重量百分比計，其組成包含：0.3～0.4%的碳、0.2～0.38%的硅、0.5～0.7%的錳、0.02%以下的磷、0.015%以下的硫、1.4～1.7%的鉻、1.4～1.7%的鎳、0.2%以下的銅、0.15～0.3%的鉬、0.05%以下的鈮，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。