CN110184522B - 一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法 - Google Patents

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Abstract

一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，转炉冶炼终点碳氧积0.0026%及以下,大包渣中FeO含量1.5wt%以下；LF精炼终渣采用高碱度低钙铝比，RH采用高真空大环流操作，钙处理后间隔时间≥8分钟喂入硫线，软吹时间≥10分钟；连铸全程保护浇铸,采用动态轻压下；拉速稳定控制在标准拉速0.6±0.025米/分钟范围内，二冷比水量控制在0.45‑0.50；连铸完成后，对矩形坯进行加热、开坯，轧制成方坯后缓冷；缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂覆抗高温防氧化涂料；对方坯入加热炉加热，加热后对方坯表面进行高压水除磷，之后按常规工艺轧制成棒材成品，终轧结束后温度控制在800‑830℃。本发明可有效解决氧含量偏高、成分含量和均匀度不稳定、硫化物析出难以控制、带状组织级别高的技术问题。

Description

一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法。
背景技术
风力发电作为一种清洁可再生能源对国民经济的支撑作用日益明显。一般来说，风力发电设备多安装在诸如海边、荒漠等条件极端地区并支撑在百米高的工作塔上，其所承受的恶劣服役环境和高昂安装维护成本为常规工业设备无法比拟。
风电齿轮是传统风电机组传动轴系中最重要同时又是最脆弱的部件，一旦风电齿轮箱发生内部故障在机舱内基本无法处理，需要动用数百吨级的吊车进行产品调换，同时维护成本也大幅度提高，因此对风电齿轮部件的质量要求近乎苛刻。
风电齿轮的主要失效模式是齿轮折断、齿面点蚀剥落等，这些失效与齿轮接触精度和硬化表层物理冶金因素等息息相关，因此要求风电齿轮产品具有极高的疲劳强度和加工精度稳定性。从齿轮钢原材料来讲，疲劳强度与钢中气体含量、成分稳定性密切相联，加工精度则与带状组织稳定性、硫化物均匀弥散析出产生的机加工易切削性紧密相关，因此钢铁生产企业需要着重从气体含量、带状组织、硫化物弥散分布、窄化学成分稳定控制等方面入手进行***改进。
当前长流程钢铁制造工艺生产齿轮钢时普遍采用转炉、LF、RH、连铸、加热和轧制工序,转炉工序特别是在炉役中后期，随着底吹效果的弱化导致吹炼终点碳氧积偏高，钢水过氧化严重,出钢过程氧化性强的转炉渣进入大包使得后续精炼过程生产节奏受到严重干扰；精炼渣系和真空处理参数的优化、后续钙处理时机的选择、中包增氧控制对钢水中夹杂物和氧含量均有重要影响。
风电用含硫齿轮钢中硫化物的控制难点主要分为两部分，一是钢水中硫元素收得率的稳定控制和铸坯中硫元素的偏析控制，二是铸坯中硫化物的细小弥散析出及热加工过程硫化物的形态控制。
综上所述，由于风电用含硫齿轮钢生产工艺控制难度较大，导致现有技术中生产的含硫齿轮钢仍然存在氧含量偏高、成分含量及均匀度不稳定、硫化物析出难以控制、带状组织级别高等技术问题。
公开号CN102703817A的中国专利公开了“一种易切削齿轮钢及其生产工艺”，介绍了通过在VD破空后喂入硫线的方式提高产品易且削性,但对于影响硫吸收率和成分稳定性的钙线和硫线加入时机的规范性没有涉及；公开号CN102011062B的中国专利公开了“一种易切削齿轮钢及其冶炼方法”，介绍了通过真空脱气工序加入含硫合金改善产品易切削性，可是对于连铸工序调整冷却速率、开坯及轧制工序两次加热对硫化物析出、形态控制等有益作用均未提及。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，可以有效解决含硫齿轮钢氧含量偏高、成分含量和均匀度不稳定、硫化物析出难以控制、带状组织级别高的技术问题,生产的热轧棒材经下游用户加工组装后可直接用于风电齿轮箱等部件。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，包括转炉冶炼、LF+RH精炼、连铸、高温扩散、开坯、加热和轧制工序流程；
所述转炉冶炼控制吹炼终点碳氧积在0.0026%及以下,结合高拉碳工艺减轻钢水过氧化,出钢过程中减少大包下渣量,同时加入高碱度含铝改质剂对钢包渣进行改质,大包渣中FeO含量控制在1.5wt%以下；
所述LF精炼工序中，精炼终渣采用高碱度低钙铝比操作，终渣二元碱度控制在4-5，钙铝比控制在1.5-2.0；RH采用高真空大环流操作，钙处理后间隔时间≥8分钟喂入硫线，软吹时间≥10分钟；
所述连铸工序全程保护浇铸,采用动态轻压下；要求拉速稳定控制在标准拉速0.6±0.025米/分钟范围内，二冷比水量控制在0.45-0.50；连铸完成后，对矩形坯进行加热、开坯，轧制成方坯后缓冷；缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂覆抗高温防氧化涂料；
所述加热和轧制工序是指对涂覆抗高温防氧化涂料的方坯入加热炉加热，加热后对方坯表面进行高压水除磷，之后按常规工艺轧制成棒材成品，终轧结束后温度控制在800-830℃。
上述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，所述转炉冶炼工序中，高碱度含铝改质剂的二元碱度为7-8；
所述RH高真空大环流是指极限真空度≤20Pa；
所述连铸全程保护浇铸,采用低氧化亚铁低碱度覆盖剂及低碳吸渣剂降低中包增氧及工序增碳，动态轻压下入口压下率为0.512-0.538mm/m，出口压下率为0.175-0.198mm/m，铸坯下线后入坑缓冷；连铸完成后，将铸坯在加热炉中加热，均热段温度1200-1230℃，加热时间200-240分钟，进行高压水除磷操作，之后开坯轧制成为方坯，入缓冷坑≥24小时；缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料；
所述方坯入加热炉加热到1160-1190℃，整体加热时间控制在180-220分钟，之后进行高压水除磷，除磷水压力≥18MPa。
上述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，所述连铸工序中，采用亚铁含量≤0.1wt%、碱度1.5-2.0的低氧化亚铁低碱度覆盖剂及碳含量≤0.02wt%的低碳吸渣剂降低中包增氧及工序增碳，结晶器电搅采用320A±10A/2.5Hz±0.5Hz。
上述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，所述连铸工序采用低过热度，首炉过热度控制在35-50℃，连浇炉过热度控制在15-30℃；连铸完成后，将铸坯加热，之后进行高压水除磷，除磷水压力≥18MPa。
上述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，所述连铸完成后连铸坯的化学成分质量百分比分别为：C：0.18wt％～0.20wt％、Si：0.25wt％～0.30wt％、Mn：0.95wt％～1.00wt％、Cr：1.20wt％～1.28wt％、Mo ：0.20wt％～0.25wt％、S ：0.025wt％～0.035wt％、P≤0.020wt％、Als：0.020wt％～0.035wt％、Ni≤0.10wt％、Cu≤0.10wt％，全氧含量≤8ppm，余量为Fe和不可避免的杂质，铸坯中心偏析控制在1.0级以下，铸坯碳偏系数在1.10以下。
上述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，所述抗高温防氧化涂料采用在通用的CrMo系碳钢抗高温防氧化涂料中增加质量分数25%的CaO。
上述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，所述连铸工序中，稳定拉速在0.6米/分钟，在标准拉速调整范围内二冷比水量控制在0.45-0.50，1至3区二冷配水比例采用48：23：29模式，有效促进凝固前沿硫化物细小弥散析出，铸坯下线后入坑缓冷。
本发明风电齿轮用含硫齿轮钢产品标准参考GB/T5216；带状组织检测方法标准参考GB/T13299。
从齿轮钢原材料来讲，引起失效的两大主因中疲劳强度与钢中气体含量、成分稳定性密切相联，加工精度则与带状组织稳定性、硫化物均匀弥散析出产生的机加工易切削性紧密相关，因此着重从气体含量、窄化学成分、带状组织、硫化物弥散分布等方面进行***改进。
本发明中气体含量采用初炼降低过饱和氧、精炼脱氧和连铸避免增氧的思路，转炉底吹大流量可以有效降低终点碳氧积，结合高拉碳工艺进一步减轻钢水过氧化,转炉出钢过程采用钢渣改质工艺降低全氧含量,采用LF复合脱氧工艺和双精炼工艺降低钢水中氧含量，中包保护浇铸和低氧化亚铁吸渣剂实现连铸增氧控制。
本发明中C、Si、Mn、Cr、Mo等主元素窄化学成分控制主要采用以下原则:（1）稳定转炉装入制度及废钢质量，减小出钢量波动；（2）完善钢水和合金称量***，重点提高精炼工序计量精度；（3）降低炉渣及钢水中氧含量，稳定各元素收得率；（4）监控炼钢过程接触到的各类辅助材料，比如采用微碳吸渣剂减轻连铸工序增碳。
本发明中带状组织与化学元素在棒材中均匀分布直接相关，主要通过连铸动态轻压下工艺改善大断面铸坯中合金元素分布状态，另外通过开坯过程长时间高温扩散工艺及热轧坯高温加热工艺有助于进一步减轻铸坯合金元素偏析。
本发明中齿轮钢的易切削性通过控制硫化物的析出分布及形态来实现，在稳定硫吸收率的基础上析出分布主要是采用在凝固前沿固液两相区提高冷却速率增加形核率进行控制，铸坯中硫化物呈现弥散细小分布，开坯工艺及高温扩散和加热工艺有益于硫化物长条断开和呈纺锤形分布。
本发明的有益效果在于：
1、顶底复吹转炉底吹大环缝工艺控制终点碳氧积,同时结合高拉碳工艺减轻钢水过氧化,钢水出钢采用钢渣改质工艺降低全氧含量,采用LF+RH双精炼及中包增氧控制和专用低碳低氧化亚铁吸渣剂实现低气体含量和元素窄成分控制；
2、RH喂硫方式采用硫线加入,与钙处理完毕时间间隔≥8分钟，提高钙处理效果并稳定硫吸收率；
3、采用连铸动态轻压下工艺和开坯过程长时间高温扩散工艺有效减轻铸坯合金元素偏析；
4、在标准拉速调整范围内二冷比水量控制在0.45-0.50，1至3区二冷配水比例采用48：23：29模式有效促进凝固前沿硫化物细小弥散析出；
5、本发明使用抗高温氧化涂料有效避免了复合氧化皮难去除的问题，在提高热轧棒材表面质量的同时减少了后续齿轮加工过程开裂缺陷的产生；
6、本发明低温轧制等控轧控冷手段益于在高温段奥氏体向珠光体的相变，有效减弱残余奥氏体向马氏体过冷组织转变的驱动力；
7、本发明风电用含硫齿轮钢热轧棒材带状组织评级≤2.0级，组织为铁素体+珠光体，产品具有气体含量低、硫化物弥散分布、带状组织优异、切削性能良好等优点，下游用户制成的风电齿轮加工精度高匹配性好、抗疲劳性能佳的特点。
附图说明
图1为实施例1的铸坯中硫化物形貌；
图2为实施例1制得的棒材成品中硫化物形貌；
图3为实施例2的铸坯中硫化物形貌；
图4为实施例2制得的棒材成品中硫化物形貌；
图5为实施例3的铸坯中硫化物形貌；
图6为实施例3制得的棒材成品中硫化物形貌；
图7为实施例4的铸坯中硫化物形貌；
图8为实施例4制得的棒材成品中硫化物形貌；
图9为实施例5的铸坯中硫化物形貌；
图10为实施例5制得的棒材成品中硫化物形貌。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明：
实施例1
本实施例风电齿轮用含硫齿轮钢热轧棒材规格为φ50mm，其生产方法包括：转炉冶炼、LF+RH精炼、连铸、高温扩散、开坯、加热和轧制工序流程；
复吹转炉采用底吹大环缝工艺，吹炼终点碳氧积0.0025%,终点碳含量0.10wt%,出钢过程通过提高滑板挡渣报警值（红外信号灵敏度调整至10%时在0.3秒内完成滑板全闭）剩钢操作减少大包下渣量,加入二元碱度为7.5的高碱度含铝改质剂对钢包渣进行改质，使大包渣中的FeO含量降低至1.2wt%；
LF采用复合脱氧工艺，精炼终渣采用高碱度低钙铝比操作，终渣二元碱度控制在4.3，钙铝比控制在1.7；
RH高真空大环流操作，极限真空度≤20Pa，钙处理后间隔时间10分钟喂入硫线，之后软吹时间12分钟确保生成的低熔点夹杂物充分上浮；
连铸全程保护浇铸,采用低氧化亚铁低碱度覆盖剂（亚铁含量≤0.1wt%,碱度1.5-2.0）及低碳吸渣剂（碳含量≤0.02wt%）降低中包增氧及工序增碳，稳定拉速在0.6米/分钟，结晶器电搅采用327A/2.4Hz±0.5Hz，动态轻压下入口压下率为0.523mm/m，出口压下率为0.185mm/m，在标准拉速调整范围内二冷比水量控制在0.45-0.50；二冷分为4个区, 为降低铸坯拉矫时产生的裂纹敏感性第4区采用0水量配水模式，1至3区二冷配水比例采用48：23：29模式有效促进凝固前沿硫化物细小弥散析出，铸坯下线后入坑缓冷；
连铸后铸坯端面尺寸为325mm*280mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.19wt%、Si：0.25wt%、Mn：0.98wt%、Cr：1.22wt%、Mo：0.24wt%、P：0.012wt%、S：0.031wt%、Ni：0.002wt%、Cu：0.01wt%、Als：0.028wt%，全氧含量8ppm，其余为铁和不可避免的杂质元素；
铸坯低于100℃后出坑，摊检后将合格铸坯在加热炉中加热，均热段温度1210℃，加热时间220分钟；
加热处理后矩形坯高压水除鳞，除磷水压力18MPa，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯，入缓冷坑≥24小时；
缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料；
将方坯入加热炉加热到1180℃，整体加热时间控制在200分钟；
方坯表面经高压水除鳞后，依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧进行控轧控冷，终轧结束后温度控制在820℃；
棒材经冷床后剪切、收集、打包、堆垛缓冷。
本实施例风电齿轮用含硫齿轮钢棒材成功实现了窄成分和低气体含量控制,经检验组织为铁素体+珠光体，无过冷组织；全氧含量8ppm；带状组织评定1.5级；图1和图2显示，铸坯和棒材成品中硫化物弥散均匀分布切削性良好；经过下游用户加工后交付使用的风电齿轮加工精度高匹配性好、抗疲劳性能佳。
实施例2
本实施例风电齿轮用含硫齿轮钢热轧棒材规格为φ60mm，其生产方法包括转炉冶炼、LF+RH精炼、连铸、高温扩散、开坯、加热和轧制工序流程；
复吹转炉采用底吹大环缝工艺吹炼终点碳氧积0.0024%,终点碳含量0.12wt%,出钢过程减少大包下渣量,加入二元碱度为7.5的高碱度含铝改质剂对钢包渣进行改质，使大包渣中的FeO含量降低至1.3wt%；
LF采用复合脱氧工艺，精炼终渣采用高碱度低钙铝比操作，终渣二元碱度控制在4.5，钙铝比控制在1.6；
RH高真空大环流操作（极限真空度≤20Pa时），钙处理后间隔时间11分钟喂入硫线，之后软吹时间15分钟确保生成的低熔点夹杂物充分上浮；
连铸全程保护浇铸,采用低氧化亚铁低碱度覆盖剂（亚铁含量≤0.1wt%,碱度1.5-2.0）及低碳吸渣剂（碳含量≤0.02wt%）降低了中包增氧及工序增碳，稳定拉速0.6米/分钟，结晶器电搅采用325A/2.5Hz±0.5Hz，动态轻压下入口压下率为0.526mm/m，出口压下率为0.187mm/m，在标准拉速调整范围内二冷比水量控制在0.45-0.50；二冷分为4个区, 为降低铸坯拉矫时产生的裂纹敏感性第4区采用0水量配水模式，1至3区二冷配水比例采用48：23：29模式有效促进凝固前沿硫化物细小弥散析出，铸坯下线后入坑缓冷；
连铸后铸坯端面尺寸为325mm*280mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.18wt%、Si：0.27wt%、Mn：0.96wt%、Cr：1.23wt%、Mo：0.22wt%、P：0.013wt%、S：0.028wt%、Ni：0.001wt%、Cu：0.02wt%、Als：0.031wt%，全氧含量7ppm，其余为铁和不可避免的杂质元素；
铸坯低于100℃后出坑，摊检后将合格铸坯在加热炉均热段温度1200℃，加热时间200分钟；
加热处理后矩形坯高压水除鳞，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯，入缓冷坑≥24小时；
缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料；
将方坯入加热炉加热到1190℃，整体加热时间控制在190分钟；
方坯表面经高压水除鳞后，依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧进行控轧控冷，终轧结束后温度控制在810℃；
棒材经冷床后剪切、收集、打包、堆垛缓冷。
本实施例风电齿轮用含硫齿轮钢棒材成功实现了窄成分和低气体含量控制,经检验组织为铁素体+珠光体，无过冷组织；全氧含量7ppm；带状组织评定1.0级；图3和图4显示，铸坯和棒材成品中硫化物弥散均匀分布切削性良好；经过下游用户加工后交付使用的风电齿轮加工成型良好、性能稳定。
实施例3
本实施例风电齿轮用含硫齿轮钢热轧棒材规格为φ65mm，其生产方法包括转炉冶炼、LF+RH精炼、连铸、高温扩散、开坯、加热和轧制工序流程；
复吹转炉采用底吹大环缝工艺吹炼终点碳氧积0.0026%,终点碳含量0.11wt%,出钢过程减少大包下渣量,碱度7.5的含铝改质剂对钢包渣进行改质后渣中的(FeO)含量降低至1.4wt%；
LF采用复合脱氧工艺，精炼终渣采用高碱度低钙铝比操作，终渣二元碱度控制在4.6，钙铝比控制在1.8；
RH高真空大环流操作（极限真空度≤20Pa时），钙处理后间隔时间12分钟喂入硫线，之后软吹时间12分钟确保生成的低熔点夹杂物充分上浮；
连铸全程保护浇铸,采用低氧化亚铁低碱度覆盖剂（亚铁含量≤0.1wt%,碱度1.5-2.0）及低碳吸渣剂（碳含量≤0.02wt%）降低了中包增氧及工序增碳，稳定拉速0.6米/分钟，结晶器电搅采用328A/2.5Hz±0.5Hz，动态轻压下入口压下率为0.529mm/m，出口压下率为0.185mm/m，在标准拉速调整范围内二冷比水量控制在0.45-0.50；二冷分为4个区, 为降低铸坯拉矫时产生的裂纹敏感性第4区采用0水量配水模式，1至3区二冷配水比例采用48：23：29模式有效促进凝固前沿硫化物细小弥散析出，铸坯下线后入坑缓冷；
连铸后铸坯端面尺寸为325mm*280mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.20wt%、Si：0.28wt%、Mn：0.99wt%、Cr：1.25wt%、Mo：0.23wt%、P：0.011wt%、S：0.029wt%、Ni：0.002wt%、Cu：0.01wt%、Als：0.031wt%，全氧含量7ppm，其余为铁和不可避免的杂质元素；
铸坯低于100℃后出坑，摊检后将合格铸坯在加热炉均热段温度1220℃，加热时间230分钟；
加热处理后矩形坯高压水除鳞，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯，入缓冷坑≥24小时；
缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料；
将方坯入加热炉加热到1180℃，整体加热时间控制在180分钟；
方坯表面经高压水除鳞后，依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧进行控轧控冷，终轧结束后温度控制在820℃；
棒材经冷床后剪切、收集、打包、堆垛缓冷。
本实施例风电齿轮用含硫齿轮钢棒材成功实现了窄成分和低气体含量控制,经检验组织为铁素体+珠光体，无过冷组织；全氧含量7ppm；带状组织评定1.0级；图5和图6显示，铸坯和棒材成品中硫化物弥散均匀分布切削性良好；经过下游用户加工制成的风电齿轮加工成型良好、性能稳定。
实施例4
本实施例风电齿轮用含硫齿轮钢热轧棒材规格为φ80mm，其生产方法包括转炉冶炼、LF+RH精炼、连铸、高温扩散、开坯、加热和轧制工序流程；
复吹转炉采用底吹大环缝工艺吹炼终点碳氧积0.0022%,终点碳含量0.12wt%,出钢过程减少大包下渣量,碱度7.8含铝改质剂对钢包渣进行改质后渣中的(FeO)含量降低至1.2%；
LF采用复合脱氧工艺，精炼终渣采用高碱度低钙铝比操作，终渣二元碱度控制在4.7，钙铝比控制在1.6；
RH高真空大环流操作（极限真空度≤20Pa时），钙处理后间隔时间10分钟喂入硫线，之后软吹时间12分钟确保生成的低熔点夹杂物充分上浮；
连铸全程保护浇铸,采用低氧化亚铁低碱度覆盖剂（亚铁含量≤0.1wt%,碱度1.5-2.0）及低碳吸渣剂（碳含量≤0.02wt%）降低了中包增氧及工序增碳，稳定拉速0.6米/分钟，结晶器电搅采用320A/2.5Hz±0.5Hz，动态轻压下入口压下率为0.535mm/m，出口压下率为0.196mm/m，在标准拉速调整范围内二冷比水量控制在0.45-0.50，二冷分为4个区, 为降低铸坯拉矫时产生的裂纹敏感性第4区采用0水量配水模式，1至3区二冷配水比例采用48：23：29模式有效促进凝固前沿硫化物细小弥散析出，铸坯下线后入坑缓冷；
连铸后铸坯端面尺寸为325mm*280mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.18wt%、Si：0.28wt%、Mn：0.96wt%、Cr：1.26wt%、Mo：0.22wt%、P：0.012wt%、S：0.032wt%、Ni：0.001wt%、Cu：0.01wt%、Als：0.027wt%，全氧含量6ppm，其余为铁和不可避免的杂质元素；
铸坯低于100℃后出坑，摊检后将合格铸坯在加热炉均热段温度1210℃，加热时间220分钟；
加热处理后矩形坯高压水除鳞，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯，入缓冷坑≥24小时；
缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料；
将方坯入加热炉加热到1170℃，整体加热时间控制在190分钟；
方坯表面经高压水除鳞后，依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧进行控轧控冷，终轧结束后温度控制在810℃；
棒材经冷床后剪切、收集、打包、堆垛缓冷。
本实施例风电齿轮用含硫齿轮钢棒材成功实现了窄成分和低气体含量控制,经检验组织为铁素体+珠光体，无过冷组织；全氧含量6ppm；带状组织评定1.0级；图7和图8显示，铸坯和棒材成品中硫化物弥散均匀分布切削性良好；经过下游用户加工制成的风电齿轮加工成型良好、性能稳定。
实施例5
本实施例风电齿轮用含硫齿轮钢热轧棒材规格为φ90mm，其生产方法包括转炉冶炼、LF+RH精炼、连铸、高温扩散、开坯、加热和轧制工序流程；
复吹转炉采用底吹大环缝工艺吹炼终点碳氧积0.0024%,终点碳含量0.11wt%,出钢过程减少大包下渣量,碱度7.8的含铝改质剂对钢包渣进行改质后渣中的(FeO)含量降低至1.5%；
LF采用复合脱氧工艺，精炼终渣采用高碱度低钙铝比操作，终渣二元碱度控制在4.6，钙铝比控制在1.6；
RH高真空大环流操作（极限真空度≤20Pa时），钙处理后间隔时间11分钟喂入硫线，之后软吹时间15分钟确保生成的低熔点夹杂物充分上浮；
连铸全程保护浇铸,采用低氧化亚铁低碱度覆盖剂（亚铁含量≤0.1wt%,碱度1.5-2.0）及低碳吸渣剂（碳含量≤0.02wt%）降低了中包增氧及工序增碳，稳定拉速0.6米/分钟，结晶器电搅采用324A/2.4Hz±0.5Hz，动态轻压下入口压下率为0.531mm/m，出口压下率为0.192mm/m，在标准拉速调整范围内二冷比水量控制在0.45-0.50，二冷分为4个区, 为降低铸坯拉矫时产生的裂纹敏感性第4区采用0水量配水模式，1至3区二冷配水比例采用48：23：29模式有效促进凝固前沿硫化物细小弥散析出，铸坯下线后入坑缓冷；
连铸后铸坯端面尺寸为325mm*280mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.19wt%、Si：0.27wt%、Mn：0.96wt%、Cr：1.22wt%、Mo：0.23wt%、P：0.012wt%、S：0.033wt%、Ni：0.001wt%、Cu：0.0105wt%、Als：0.026wt%，全氧含量8ppm，其余为铁和不可避免的杂质元素；
铸坯低于100℃后出坑，摊检后将合格铸坯在加热炉均热段温度1200℃，加热时间240分钟；
加热处理后矩形坯高压水除鳞，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯，入缓冷坑≥24小时；
缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料；
将方坯入加热炉加热到1190℃，整体加热时间控制在200分钟；
方坯表面经高压水除鳞后，依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧进行控轧控冷，终轧结束后温度控制在810℃；
棒材经冷床后剪切、收集、打包、堆垛缓冷。
本实施例风电齿轮用含硫齿轮钢棒材成功实现了窄成分和低气体含量控制,经检验组织为铁素体+珠光体，无过冷组织；全氧含量8ppm；带状组织评定1.5级；图9和图10显示，铸坯和棒材成品中硫化物弥散均匀分布切削性良好；经过下游用户加工后交付使用的风电齿轮加工精度高匹配性好、抗疲劳性能佳。

Claims (6)

1.一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，包括转炉冶炼、LF+RH精炼、连铸、高温扩散、开坯、加热和轧制工序流程；其特征在于：
所述转炉冶炼控制吹炼终点碳氧积在0.0026%及以下,结合高拉碳工艺减轻钢水过氧化,出钢过程中减少大包下渣量,同时加入高碱度含铝改质剂对钢包渣进行改质,大包渣中FeO含量控制在1.5wt%以下；
所述LF精炼工序中，精炼终渣采用高碱度低钙铝比操作，终渣二元碱度控制在4-5，钙铝比控制在1.5-2.0；RH采用高真空大环流操作，钙处理后间隔时间≥8分钟喂入硫线，软吹时间≥10分钟；
所述连铸工序全程保护浇铸,采用动态轻压下；要求拉速稳定控制在标准拉速0.6±0.025米/分钟范围内，二冷比水量控制在0.45-0.50；连铸完成后连铸坯的化学成分质量百分比分别为：C：0.18wt％～0.20wt％、Si：0.25wt％～0.30wt％、Mn：0.95wt％～1.00wt％、Cr：1.20wt％～1.28wt％、Mo ：0.20wt％～0.25wt％、S ：0.025wt％～0.035wt％、P≤0.020wt％、Als：0.020wt％～0.035wt％、Ni≤0.10wt％、Cu≤0.10wt％，全氧含量≤8ppm，余量为Fe和不可避免的杂质，铸坯中心偏析控制在1.0级以下，铸坯碳偏系数在1.10以下；连铸完成后，对矩形坯进行加热、开坯，轧制成方坯后缓冷；缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂覆抗高温防氧化涂料；
所述加热和轧制工序是指对涂覆抗高温防氧化涂料的方坯入加热炉加热，加热后对方坯表面进行高压水除磷，之后按常规工艺轧制成棒材成品，终轧结束后温度控制在800-830℃。
2.如权利要求1所述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，其特征在于：所述转炉冶炼工序中，高碱度含铝改质剂的二元碱度为7-8；
所述RH高真空大环流是指极限真空度≤20Pa；
所述连铸全程保护浇铸,采用低氧化亚铁低碱度覆盖剂及低碳吸渣剂降低中包增氧及工序增碳，动态轻压下入口压下率为0.512-0.538mm/m，出口压下率为0.175-0.198mm/m，铸坯下线后入坑缓冷；连铸完成后，将铸坯在加热炉中加热，均热段温度1200-1230℃，加热时间200-240分钟，进行高压水除磷操作，之后开坯轧制成为方坯，入缓冷坑≥24小时；缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料；
所述方坯入加热炉加热到1160-1190℃，整体加热时间控制在180-220分钟，之后进行高压水除磷，除磷水压力≥18MPa。
3.如权利要求2所述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，其特征在于：所述连铸工序中，采用亚铁含量≤0.1wt%、碱度1.5-2.0的低氧化亚铁低碱度覆盖剂及碳含量≤0.02wt%的低碳吸渣剂降低中包增氧及工序增碳，结晶器电搅采用320A±10A/2.5Hz±0.5Hz。
4.如权利要求3所述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，其特征在于：所述连铸工序采用低过热度，首炉过热度控制在35-50℃，连浇炉过热度控制在15-30℃；连铸完成后，将铸坯加热，之后进行高压水除磷，除磷水压力≥18MPa。
5.如权利要求1或2所述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，其特征在于：所述抗高温防氧化涂料采用在通用的CrMo系碳钢抗高温防氧化涂料中增加质量分数25%的CaO。
6.如权利要求1或2所述的一种生产风电齿轮用含硫齿轮钢的方法，其特征在于：所述连铸工序中，稳定拉速在0.6米/分钟，在标准拉速调整范围内二冷比水量控制在0.45-0.50，1至3区二冷配水比例采用48：23：29模式，有效促进凝固前沿硫化物细小弥散析出，铸坯下线后入坑缓冷。
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