CN101250666A

CN101250666A - 风电用齿轮钢及其制备方法

Info

Publication number: CN101250666A
Application number: CNA2008100245130A
Authority: CN
Inventors: 戈海; 蔡刚
Original assignee: JIANGYIN HONGSHENG SPECIAL STEEL CO Ltd
Current assignee: JIANGYIN HONGSHENG SPECIAL STEEL CO Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2008-08-27

Abstract

风电用齿轮钢，成分为：C：0.4～0.46，Mn：0.60～1.00，Si：0.15～0.38，Cr：0.90～1.20，Mo：0.15～0.35，其余为Fe和不可避免的杂质，并可添加Nb0.01～0.10，单位为质量百分比。制备方法是：根据上述配料入炉后，先经EF炉冶炼，EF炉冶炼中吹氧助熔，分析C、P达到要求时并在钢水温度1630℃扒氧化渣，然后加Al或Fe－Al－Si脱氧，或加C粉或FeSi还原脱氧，出钢至钢包中再加Al或Fe－Al－Si脱氧成渣；经LF炉精炼，调整精炼渣系，钢包底部经透气塞吹Ar，通电加热，C粉或FeSi还原脱氧脱硫，排除夹杂物，喂入Al最后脱氧；最后钢包经VD炉真空处理。

Description

风电用齿轮钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种风电用齿轮钢及其制备方法。

背景技术

齿轮钢常用的标号是20-30CrMnTi，但是不能满足风电等场合使用，因为要求在零下20-40度的环境下使用，钢材的韧性和强度均难以达到齿轮钢的物理性能。

徐文亮等发明的中国专利申请CN101096742高强度汽车用齿轮钢，其成分质量百分比为：C：0.20～0.40，Si：0.20～0.50，Mn：0.50～1.00，Cr：0.80～1.30，Nb：0.015～0.080，V：0.030～0.090，Mo：0.15～0.55，Al：0.015～0.050，其余为Fe。由于在制备上未有新的方法，其配比上亦有改进的余地。

技术内容

本发明的目的是：提出一种风电用齿轮钢及其制备方法，包括在炼制过程中的工艺控制，同时进行脱氧和脱氢的附加处理；使风电用齿轮钢适合十分复杂和恶劣的工况——载荷交变频繁、冲击大、振动大、环境温度变化大等各种情况，风电用齿轮钢在全天候场合下使用，保证风电设备的安全、可靠及耐久的使用，可靠性达到极高的要求(业内一般要求20年正常运转)，相当于无寿命设计。

本发明的目的是这样实现的：一种风电用齿轮钢，其成分的质量百分比为：C：0.4～0.46，Mn：0.60～1.00，Si：0.15～0.38，Cr：0.90～1.20，Mo：0.15～0.35，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明的特征尤其在于，氧含量≤0.0025，[H]≤0.00021，S、P≤0.020，一般情况下，氧含量≤0.0020，[H]≤0.00020，S≤0.010、P≤0.015；本发明的改进还包括添加Nb：0.01～0.10，更好的是控制C：0.41～0.44。单位均为质量百分比。

风电用齿轮钢的制备方法：本发明根据上述配料入炉后，先经EF炉(电弧炉)冶炼，EF炉冶炼中吹氧助熔，分析C、P达到要求时并在钢水温度约1630℃扒氧化渣，然后加Al或Fe-Al-Si脱氧，或加C粉或FeSi还原脱氧，出钢至钢包中再加Al或Fe-Al-Si脱氧成渣；经LF炉(钢包精炼炉)精炼，调整精炼渣系，底部经透气塞吹Ar，精炼过程控制Ar的搅拌强度，快速升温和脱氧脱硫，并进行合金化微调，将化学成份准确控制在目标范围内，最大限度地排除钢液中夹杂物，喂入Al最后脱氧；最后钢包经VD炉(真空脱气炉)真空处理，在VD工位真空处理时，底部吹Ar开始抽气，真空度达到67Pa以下，降低氢含量，进一步脱S和降低夹杂物含量，处理完成后进行浇铸。

本发明的有益效果是：通过C和O等元素含量的控制，加入一定量的Nb后，特别是脱氧处理和真空的脱氢的附加处理，使齿轮钢的低温韧性和强度性能得到明显改善，尤其是氧元素的减少，夹杂物的减少，能保证齿轮的使用寿命得到明显改善。

具体实施方式

本发明的齿轮钢的组成物配比如下：

1、C：0.40，Mn：0.6，Si：0.15，Cr：0.9，Mo：0.15，Nb：0.01

2、C：0.42，Mn：0.8，Si：0.25，Cr：1.0，Mo：0.35，

3、C：0.44，Mn：1，Si：0.38，Cr：0.9，Mo：0.15，Nb：0.02

4、C：0.44，Mn：1，Si：0.35，Cr：1.2，Mo：0.35，

5、C：0.42，Mn：0.9，Si：0.3，Cr：1.2，Mo：0.15，Nb：0.1

6、C：0.46，Mn：0.6，Si：0.25，Cr：0.9，Mo：0.15Nb：0.1

7、C：0.41，Mn：0.8，Si：0.15，Cr：1.2，Mo：0.35，Nb：0.01

8、C：0.42，Mn：1.，Si：0.25，Cr：1.2，Mo：0.35，Nb：0.02

9、C：0.45，Mn：1.，Si：0.35，Cr：1.2，Mo：0.15，Nb：0.05

10、C：0.45，Mn：1.，Si：0.35，Cr：1.2，Mo：0.15，Nb：0.1

11、C：0.43，Mn：1，Si：0.3，Cr：1，Mo：0.25，Nb：0.02

一般而言，上述配比的材料经测试达到如下纯度：

A B C D

细小类：≤2.5级 ≤2级 ≤1级 ≤1级

粗大类：≤1.5级 ≤1级 ≤1级 ≤1级

上述配比的材料经测试达到如下性能：

屈服强度：Rp 950-1140(Mpa)

拉伸强度：Rm 950-1290(Mpa)

延伸系数：A 13-16.5(％)

面缩：Z 55-64(％)

V型缺口抗冲强度：0℃：AK_V为100-140；(J)

-20℃：AK_V为95-130；(J)

-40℃：AK_V为50-90；(J)

根据上述组分，以下述炼钢工艺：配料入炉后，先以EF炉冶炼，冶炼中吹氧助熔，分析C、P达到要求时并在钢水温度约1630℃扒氧化渣，然后加Al或Fe-Al-Si脱氧或加C粉或FeSi还原脱氧。出钢至钢包中再加Al或Fe-Al-Si脱氧成渣；经LF炉(钢包精炼炉)精炼，调整精炼渣系，底部经透气塞吹Ar，精炼过程控制Ar的搅拌强度，快速升温和脱氧脱硫，并进行合金化微调，将化学成份准确控制在目标范围内，最大限度地排除钢液中夹杂物，喂入Al最后脱氧；最后钢包经VD炉(真空脱气炉)真空处理，在VD工位真空处理时，底部吹Ar开始抽气，真空度达到67Pa以下，降低氢含量，进一步脱S和降低夹杂物含量，处理完成后进行浇铸。后道每次加入Al、Fe-Al-Si、C粉或FeSi还原剂，加入量(质量百分比)参考渣量，并根据脱氧情况，决定加入量，一般在2～5kg/t。

上述材料经调质制备齿轮，用于大型风力发电机的效果良好，这种发电机安装在高达60米以上的塔体，几乎要求永久的使用寿命，必须经复杂和恶劣工况的考验。要求齿轮钢的低温韧性和强度性能良好，运转可靠性极高。测试证明本发明的含碳量和其它合金的比例是合适的。

Claims

1、一种风电用齿轮钢，其特征是成分的质量百分比为：C：0.4～0.46，Mn：0.60～1.00，Si：0.15～0.38，Cr：0.90～1.20，Mo：0.15～0.35，其余为Fe和不可避免的杂质。

2、根据权利要求1所述的风电用齿轮钢，其特征是添加Nb，质量百分比为0.01～0.10。

3、根据权利要求1所述的风电用齿轮钢，其特征是C质量百分比为0.41～0.44。

4、根据权利要求1所述的风电用齿轮钢，其特征是氧含量≤0.0025，S、P≤0.02H≤0.00021，单位为质量百分比。

5、风电用齿轮钢的制备方法，本发明根据上述配料入炉后，先经EF炉冶炼，EF炉冶炼中吹氧助熔，分析C、P达到要求时并在钢水温度1630℃扒氧化渣，然后加Al或Fe-Al-Si脱氧，或加C粉或FeSi还原脱氧，出钢至钢包中再加Al或Fe-Al-Si脱氧成渣；经LF炉精炼，调整精炼渣系，钢包底部经透气塞吹Ar，通电加热，C粉或FeSi还原脱氧脱硫，排除夹杂物，喂入Al最后脱氧；最后钢包经VD炉真空处理，在VD工位真空处理时，底部吹Ar开始抽气，真空度达到67Pa以下，降低氢含量，进一步脱S和降低夹杂物含量，处理完成后进行浇铸；每次加入Al、Fe-Al-Si、C粉或FeSi还原剂，加入量为2～5kg/t。