本发明专利技术涉及冶金钢材技术领域，尤其是一种风电主轴用抗疲劳承重钢及其制备方法及应用，现提出如下方案，其包括S1、冶炼：将原料钢材炼制成铁水，除杂、脱氧和调整各成分含量，得到铸造钢水；S2、连铸：将铸造钢水利用电脉冲结晶、凝固，得到连铸坯；S3、轧制：将连铸坯先进行粗轧，再进行精轧，得到精轧坯料；S4、轧后处理：将精轧坯料先缓冷，再空冷，得到抗疲劳承重钢。本发明专利技术通过成分和工艺控制，能够形成特定的微观结构，晶粒表面具有波纹状晶界，波纹化晶界使相邻晶粒位向差小，降低了晶界能，可以有效阻止位错的扩展和晶界滑移，晶内形成高密度位错和位错间的交互作用以及形成的柯氏气团，对材料起到了变形强化作用，具有良好的抗疲劳效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金钢材，尤其是一种风电主轴用抗疲劳承重钢及其制备方法及应用。
技术介绍
1、风电承重件是风力发电机组中的重要组成部分，主要承担机组大部分的承重和固定作用。这些承重件包括塔筒、机舱、轮毂、叶片等，它们的制造和设计必须符合一定的要求以确保机组的安全和稳定运行。一般来说，风电承重件必须具备高强度、耐腐蚀、抗疲劳等特性，同时还需要具有良好的加工性能和焊接性能。在制造过程中，这些承重件需要经过严格的工艺流程和质量控制，以确保其质量和可靠性。
2、近年来，由于风力发电机组功率不断增大，塔筒等结构尺寸也在不断增大，因此风电承重件的制造和设计难度也不断提高。此外，由于风力发电机组运行环境复杂多变，承重件受到的载荷和应力也十分复杂，因此为确保机组的安全性和稳定性，对风电主轴用钢提出了更高的要求。
3、然而，风电承重件在风力发电机组在运行过程中受到风力的周期性作用，导致承重件因振动产生承重件疲劳的现象，这对风力发电机组的稳定性和使用寿命具有很大的影响。目前，风电的风振疲劳产生的原因主要包括两个方面：一是风力发电机组自身结构特点和设计问题，如承重件结构不合理、刚度不足、连接部位松动等，导致机组在运行过程中受到风力的作用而产生振动和疲劳；二是由于风力发电机组运行环境复杂多变，风向、风速、风力等参数的变化都会对机组产生影响，导致机组在运行过程中不断受到冲击载荷的作用，从而加速了承重件疲劳，严重地影响了风电机组运行的寿命和安全性，为此，本专利技术提出了一种风电主轴用抗疲劳承重钢及其制备方法及应用。
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p>技术实现思路1、为解决现有技术中承重件用钢在使用环境中外力作用下易产生疲劳的问题，本专利技术提出了一种风电主轴用抗疲劳承重钢及其制备方法及应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提出一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，包括如下步骤：
4、s1、冶炼：将原料钢材炼制成铁水，除杂、脱氧和调整各成分含量，得到铸造钢水；
5、s2、连铸：将铸造钢水利用电脉冲结晶、凝固，得到连铸坯；
6、s3、轧制：将连铸坯先进行粗轧，再进行精轧，得到精轧坯料；
7、s4、轧后处理：将精轧坯料先缓冷，再空冷，得到抗疲劳承重钢。
8、在一些实施例中，所述s1中的铸造钢水的各成分及其含量包括al含量0.12-0.15%、si含量0.35-0.60%、cr含量1.62-2.35%、v含量0.15-0.21%、ti含量0.78-1.21%和nb含量0.27-0.32%。
9、本专利技术的钢成分设计的质量百分比0.15-0.21%v、0.78-1.21%ti、0.27-0.32%nb和1.62-2.35%cr，v、ti、nb和cr均属于环境镶嵌能敏感合金元素，在热力学角度上，其易于偏聚于位错线及界面等缺陷处，极易形成柯氏气团，对晶界移动起到了拖拽作用。
10、在一些实施例中，所述s1中的铸造钢水的各成分及其含量包括c含量0.15-0.20%、ni含量0.39-0.48%、mn含量0.18-0.23%，其余量为fe。
11、在一些实施例中，所述s1的除杂、脱氧和调整各成分含量包括如下步骤：
12、s1.1:将原料钢材在1575-1605℃下，利用kr搅拌法预脱硫处理，搅拌器位于铁水液面下1660-1680mm处，转速115-130rpm，搅拌时间15-25min；炼制得到s含量≤0.02%、p含量≤0.10%、si含量≤0.60%的铁水；
13、优选的原料钢材的各组分含量包括：c：0.19-0.32%、cr：1.95-2.30%、ti：0.92-1.20%、mn：0.19-0.22%、ni：0.40-0.45%、al：0.07-0.11%、nb：0.28-0.31%、p：0.008-0.030%、v：0.17-0.20% s：0.01-0.03%、si：0.37-0.58%、余量为fe。
14、s1.2：将铁水送入转炉中，在1650-1690℃下，保持80-130min，炼制成钢水，钢水p含量≤0.03%；
15、s1.3：将钢水转移至lf精炼炉中，在1610-1630℃下，吹氩精炼、脱氧除杂，添加含各成分的合金，使得各成分含量达到预定值，得到含s量≤0.01%的精炼钢水；
16、优选的，预定值包括si含量0.35-0.60%、cr含量1.62-2.35%、v含量0.15-0.21%、nb含量0.27-0.32%、ti含量0.78-1.21%、c含量0.15-0.20%、ni含量0.39-0.48%、mn含量0.18-0.23%，其余量为fe。
17、优选的，各成分合金为各成分与铁的合金。
18、s1.4：将精炼钢水置于真空精炼炉中，在1615-1630℃下，以真空度50-100pa，真空处理钢水35-55min，其中环流管流量100-118nm3/h，真空搅拌处理，加al作为脱氧剂脱氧，加入量以钢水中al含量0.12-0.15%计，并进行软搅拌，搅拌时间30-60min，得到铸造钢水。
19、在一些实施例中，所述s2、连铸过程包括将铸造钢水转移至连铸机中，设置拉速为0.52-0.64m/min，铸造开始温度为1520-1535℃，待钢水流入结晶器后，打开电脉冲发射装置，电脉冲发射装置的设置参数为：电压2500-2600v，频率0.80-0.88hz，电容180-200μf，凝固后铸坯拉出，得到连铸坯。
20、本专利技术的连铸方法中，电压2500-2600v，频率0.80-0.88hz，电容180-200μf工艺下的电脉冲结晶，使晶粒生长取向和分布以及合金元素的偏聚呈周期性改变，进而从动力学角度保障了波纹状晶界的形成，进而在以下4段粗轧和3段精轧的压下率和温度控制加工下形成了明显的波纹状晶界。
21、在一些实施例中，所述s3、轧制的过程包括：
22、s3.1:将连铸坯引入粗轧机进行轧制：横轧道次2次，压下率分别为25-28%、20-22%，轧制温度1200-1275℃；纵轧道次2次，压下率分别为16-19%、13-15%，轧制温度1100-1200℃，得到粗轧坯料；
23、s3.2：将粗轧坯料引入精轧机进行精轧，轧制道次3次，压下率分别为12-14%、10-12%、8-10%，轧制温度850-1050℃，得到精轧坯料。
24、本专利技术的电脉冲处理以及4段粗轧和3段精轧的压下率和温度控制增强了位错的交叉滑移，产生了波浪状的位错形态，并增强了孪晶变形，使晶粒内部形成高位错密度，晶粒表面具有波纹化晶界，在受到风振过程中，能抑制材料周期性震动过程中孔洞的形核与扩展，减轻了材料内部的应力集中和孔洞尺寸，具有良好的抗疲劳效果。此外，波纹化晶界使相邻晶粒位向差小，降低了晶界能，可以有效阻止位错的扩展和晶界滑移，进一步提高材料的抗疲劳效果。
25、在一些实本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于，所述S1的除杂、脱氧和调整各成分含量包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于，所述S2、连铸过程包括将铸造钢水转移至连铸机中，设置拉速为0.52-0.64m/min，铸造开始温度为1520-1535℃，电脉冲发射装置的设置参数为：电压2500-2600V，频率0.80-0.88Hz，电容180-200μF，凝固后得到连铸坯。
4.根据权利要求1所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于，所述S3、轧制的过程包括：
5.根据权利要求4所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于，所述S3.1的横轧轧制温度为1200-1275℃，纵轧轧制温度为1100-1200℃；所述S3.2的轧制温度为850-1050℃。
6.根据权利要求1所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于，所述S4、轧后处理的过程包括:</p>7.根据权利要求6所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于，所述S4.1的冷却速率为8-9℃/h，密封冷却时间7-8h；所述S4.3的冷却速率为40-50℃/h。
8.如权利要求1-7任一权利要求所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法制备得到的抗疲劳承重钢。
9.根据权利要求8所述的抗疲劳承重钢，其特征在于，各成分及其含量包括：
10.根据权利要求9所述的抗疲劳承重钢，其特征在于，其晶界具有典型波纹状界面。
11.根据权利要求9所述的抗疲劳承重钢，其特征在于，晶内位错密度≥4.8×1014m-2。
12.如权利要求8或权利要求9-11任一权利要求所述的抗疲劳承重钢在风力发电承重组件或风电主轴中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于，所述s1的除杂、脱氧和调整各成分含量包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于，所述s2、连铸过程包括将铸造钢水转移至连铸机中，设置拉速为0.52-0.64m/min，铸造开始温度为1520-1535℃，电脉冲发射装置的设置参数为：电压2500-2600v，频率0.80-0.88hz，电容180-200μf，凝固后得到连铸坯。
4.根据权利要求1所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于，所述s3、轧制的过程包括：
5.根据权利要求4所述的一种风电主轴用抗疲劳承重钢的制备方法，其特征在于，所述s3.1的横轧轧制温度为1200-1275℃，纵轧轧制温度为1100-1200℃；所述s3.2的轧...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵智杰，许亮，袁震，巨佳，
申请(专利权)人：振宏重工江苏股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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