一种风电变桨轴承用钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种风电变桨轴承用钢及其制备方法，所述风电变桨轴承用钢的制备方法包括：铁水依次经过预处理、转炉冶炼、LF精炼及VD真空脱气后得到处理后的铁水，所述处理后的铁水经连铸后得到钢坯，所述钢坯经缓冷与精整后得到所述风电变桨轴承用钢。本发明专利技术通过对所述风电变桨轴承用钢的制备方法进行优化，使得钢材中Ti含量≤0.0015％，Ca含量≤0.0005％；同时通过优化精炼中精炼渣的三元渣系组分，提高了精炼渣的流动性及吸钢液中非金属夹杂物的能力，使钢中非金属夹杂物水平达到：B类、D类、Ds类≤1级，提高了轴承的锻造性能，延长了风电变桨轴承的使用寿命。变桨轴承的使用寿命。变桨轴承的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种风电变桨轴承用钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于炼钢
，涉及钢铁行业中的特种合金钢，具体涉及一种风电变桨轴承用钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，世界范围内出现了严重的能源危机和环境恶化状况。世界各国积极寻求解决之道，并最终将目光放到了风能这一可再生绿色能源上。作为可再生能源之一的风力发电，我国拥有的储量及开发量居世界首位，现已列入国家能源发展的国策。由于风力源处于高山、高原、海岸及近海，气温、环境差异很大，风电机组又安装在几十、几百米高的塔架上，对与机组配套使用的变桨、偏航转盘轴承，风电制造厂家提出了如下要求：20年内不得更换、大修；抗风沙，耐盐碱气候；满足
±
45℃的环境要求，在
‑
45℃下其冲击功Akv不小于27J。
[0003]风力发电用轴承大致可以分为三类，即：变桨轴承、变桨轴承、传动系统轴承(主轴和变速箱轴承)。变桨轴承安装在每个叶片的根部与轮毂连接部位，工作时需要承受较大的倾覆力矩，同时风力发电机的设计寿命一般为20年,这就要求风电机组轴承的疲劳寿命也要达到20年。夹杂物作为风电轴承锻件检验的重要指标，其级别的高低直接影响最终产品的使用寿命。
[0004]为了满足用户的要求，CN 101230441A公开了一种耐低温冲击的风电变桨、偏航轴承套圈用CrMoVNb钢，所述CrMoVNb钢的组成为C：0.42
‑
0.45、Si：0.15
‑
0.30、Mn：0.60
‑
>0.90、Cr：0.90
‑
1.20、Mo：0.15
‑
0.30、Ni：0.35
‑
0.60、V、0.08
‑
0.15、Nb：0.03
‑
0.06、Cu：≤0.20、Al：≤0.05、S：≤0.015、P：≤0.015、As：≤0.015、Sn：≤0.012、[O]：≤20ppm、[H]：≤2.0ppm，其余为Fe和正常杂质。在现有的42CrMo钢中增加钒以及铌，细化钢组织，提高了钢在低温下的抗冲击能力，但是并没有延长其使用寿命，在使用过程中需要频繁更换，增大了风力发电的成本及操作难度。
[0005]CN 104988421A公开了一种大型风电轴承用钢及其制备方法，所述风电轴承用钢的化学成分重量百分比为：C：0.42
‑
0.46、Mn：0.65
‑
0.85、Mo：0.15
‑
0.25、Ni：0.30
‑
0.80、Cr：0.80
‑
1.00、Si、0.65
‑
0.85、Al
酸溶
：≤0.05、Ti：≤0.003、S：≤0.01、P：≤0.01、O：≤0.0008、H：≤0.00012，其余为Fe和正常杂质。所述风电轴承用钢的制备方法主要包括如下步骤：采用转炉冶炼钢水，将钢水经过常规炉外精炼和常规真空脱气处理，采用常规保护浇筑工艺获得钢坯，将钢坯进行热塑性加工、正火、热碾环加工成大型风电轴承。所述风电轴承用钢适用于制造5MW以上大功率风电偏航轴承和变桨轴承，所述风电轴承用钢降低了贵金属Ni元素的含量，进而降低了成产成本，但是其中含有B类非金属夹杂物，影响的所述风电轴承用钢的使用寿命。
[0006]CN 104178695A公开了一种风电轴承用中碳硼微合金化钢及其制备方法，所述中碳硼微合金化钢的化学成分重量百分比为：C：0.40
‑
0.50、Mn：0.90
‑
1.20、Mo：0.25
‑
0.35、Cr：0.90
‑
1.20、Si、0.30
‑
0.60、Al
酸溶
：≤0.035、B：0.00008
‑
0.003、N：≤0.0045、S：≤0.010、
P：≤0.015、O：≤0.0008、H：≤0.00015，其余为Fe和正常杂质。所述中碳硼微合金化钢的制备方法为：将钢水采用常规转炉进行炉外精炼和真空真空脱气处理，通过保护浇铸工艺获得纯净钢坯，将钢坯进行热塑性加工、正火、热碾环加工成轴承。所述轴承用钢中含有微量B合金元素，适量提高了碳、锰、硅等合金元素的含量，提高了材料的淬透性和强度，但是并没有延长其使用寿命，此外所述轴承用钢中含有B类非金属夹杂物，影响的所述风电轴承用钢的使用寿命。
[0007]上述专利文件中所述风力发电用钢中均存在非金属夹杂物，一般尺寸＞30μm的夹杂物在底吹氩气搅拌的情况下很容易上浮，而尺寸相对较小的夹杂物部分未碰撞长大并滞留钢液中，且容易富集水口造成堵塞。
[0008]因此，提供一种长寿命风力发电用钢，使得非金属夹杂物B类、D类和Ds类夹杂物控制在1.0级以下，已经成为本领域亟需解决的问题之一。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种风电变桨轴承用钢。本专利技术提供的风电变桨轴承用钢在制备过程中通过调节精炼渣系的成分及配比、采用钢中低Ti、低Ca控制技术，降低了风电变桨轴承B类、D类、Ds类夹杂物级别，延长了产品的使用寿命。
[0010]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供了一种风电变桨轴承用钢，所述风电变桨轴承用钢的化学成分重量百分比为：C为0.42
‑
0.44％，Si为0.28
‑
0.32％，Mn为0.74
‑
0.78％，Al为0.02
‑
0.03％，Cr为1.15
‑
1.19％，Mo为0.22
‑
0.24％，Ti≤0.0015％，P≤0.01％，S≤0.003％，Ca≤0.0005％，Ni≤0.30％，Cu≤0.20％，[O]≤0.0010％，[H]≤0.00012％，余量为Fe以及不可避免的杂质。
[0012]本专利技术所述风电变桨轴承用钢中C、Cr元素的含量较高，提高了钢材的淬透性；严格控制Ti的含量，可以有效减少TiN、TiNC的产生，提高轴承的疲劳性能；控制钢材中Ca的含量，可以大幅降低D类、Ds类夹杂物级别，提高产品寿命；严格控制O含量以及H含量，提高钢材的纯净度，从而提高材料的综合性能。
[0013]优选地，所述风电变桨轴承用钢的化学成分质量百分比为：C为0.425
‑
0.435％，Si为0.29
‑
0.30％，Mn为0.74
‑
0.76％，Al为0.025
‑
0.028％，Cr为1.15
‑
1.17％，Mo为0.22
‑
0.24％，Ti≤0.0015％，P≤0.01％，S≤0.003％，Ca≤0.0005％，Ni≤0.30％，Cu≤0.20％，[O]≤0.0010％，[H]≤0.00012％，余量为Fe以及不可避免的杂质。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电变桨轴承用钢，其特征在于，所述风电变桨轴承用钢的化学成分质量百分比为：C为0.42
‑
0.44％，Si为0.28
‑
0.32％，Mn为0.74
‑
0.78％，Al为0.02
‑
0.03％，Cr为1.15
‑
1.19％，Mo为0.22
‑
0.24％，Ti≤0.0015％，P≤0.01％，S≤0.003％，Ca≤0.0005％，Ni≤0.30％，Cu≤0.20％，[O]≤0.0010％，[H]≤0.00012％，余量为Fe以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的风电变桨轴承用钢，其特征在于，所述风电变桨轴承用钢的化学成分质量百分比为：C为0.425
‑
0.435％，Si为0.29
‑
0.30％，Mn为0.74
‑
0.76％，Al为0.025
‑
0.028％，Cr为1.15
‑
1.17％，Mo为0.22
‑
0.24％，Ti≤0.0015％，P≤0.01％，S≤0.003％，Ca≤0.0005％，Ni≤0.30％，Cu≤0.20％，[O]≤0.0010％，[H]≤0.00012％，余量为Fe以及不可避免的杂质。3.一种如权利要求1或2所述风电变桨轴承用钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：铁水依次经过预处理、转炉冶炼、LF精炼及VD真空脱气，得到处理后的铁水；所述处理后的铁水经连铸后得到钢坯；所述钢坯经缓冷与精整后得到所述风电变桨轴承用钢；所述LF精炼中精炼渣的三元渣系组分以质量百分量计为CaO为48
‑
52％，SiO2为3
‑
6％，Al2O3为37
‑
42％；所述LF精炼中，精炼渣的碱度为10.5
‑
11.5。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括KR脱硫；优选地，所述KR脱硫中添加有脱硫剂；优选地，所述脱硫剂的添加量为60
‑
75kg/t；优选地，所述脱硫剂包括氧化钙和/或氟化钙；优选地，所述KR脱硫后钢水中的硫含量≤0.003％；优选地，所述KR脱硫后的扒渣率≥95％；优选地，所述KR脱硫中搅拌的速率为60
‑
90r/min。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼中的碱度为2.8
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4.0；优选地，所述转炉冶炼中成渣的时间为5
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10min；优选地，所述转炉冶炼中补充合金和冷却剂；优选地，所述冷却剂包括石灰石；优选地，所述合金包括低钛硅铁、金属锰和低钛高碳铬铁；优选地，所述转炉冶炼出钢的温度为1600
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1650℃；优选地，所述转炉冶炼出钢时采用双滑挡渣；优选地，所述转炉冶炼的终点为P的含量≤0.015％，C的含量≥0.35％，Ti含量≤0.0015％。6.根据权利要求3
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述LF精炼出钢的温度为1560
‑
1580℃；优选地，所述LF精炼过程中溶解氧的含量为≤4ppm；优选地，所述LF精炼过程中，出钢时铝的含量为0.02
‑
0.03％；优选地，所述LF精炼处理的时间为30
‑
60min。7.根据权利要求3
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述VD真空脱气中，真空时间≥15min；
优选地，所述VD真空脱气中的绝对真空度≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小亮，巩飞，尹修刚，任立坤，李军龙，杨磊，李刚，
申请(专利权)人：承德建龙特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：