CN103469092A

CN103469092A - 一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法

Info

Publication number: CN103469092A
Application number: CN2013103192494A
Authority: CN
Inventors: 陈伟; 孙振环; 高全德; 赵东; 王兴旺
Original assignee: Zhongyuan Special Steel Co Ltd
Current assignee: Zhongyuan Special Steel Co Ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2013-12-25

Abstract

本发明属于风机主轴生产技术领域，涉及一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法，经过精炼、锻造、热处理、精加工的方式进行处理，在锻造过程中，有效锻合钢锭内部缺陷；正火后风冷，冷却速度较快，晶粒能够很好的细化，并且消除粗大的片状珠光体及均匀组织和成分，同时淬火时采用低温水冷方式，提高了冷却速度和淬透深度，使工件整个界面全部淬透，最大限度减少残余奥氏体含量，得到马氏体组织，故强度和冲击搭配良好，综合力学性能高；再通过高温回火获得细小的回火索氏体，从而达到提高强度极限和冲击韧性的作用。

Description

一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法

技术领域

本发明属于风机主轴生产技术领域，涉及一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法。

背景技术

随着我国国民经济持续快速发展，对能源的需求不断上升，风能作为清洁能源，在我国能源发展战略中的重要地位日益凸显。发展风电装备、促进风能利用成为当务之急。风电产业属国家重点支持的高新技术领域，是省重点发展的新兴产业。风机主轴是风电设备的关键部件，该产品在风力发电的过程中使用环境较为恶劣，使用温度-50℃左右，表面温度在较短时间内达到30℃左右。主轴转动过程中要承受大而复杂的拉伸、压缩接触应力和高速循环的低温冷热疲劳应力。主要报废缺陷为表面龟裂、环裂及轴线上的划伤引起的裂纹，这是由多种因素综合作用而导致。国内风机主轴生产方面的技术资料较少，国外风机主轴生产厂家对此生产技术较为保密，随着对风机主轴研究的深入，供需双方对影响风机主轴使用寿命的认识也趋于一致，即通过提高材料的强度极限和冲击韧性来提高使用寿命，其核心技术是超纯净钢的冶炼、锻造及热处理工艺。现国内外最常用的一种风机主轴材料是42CrMo4钢，但其横向冲击韧性不易保证，属于常温性材料，满足不了低温状态下工作环境。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法，该方法可提高屈服强度和冲击韧性。

本发明的目的是这样实现的：

一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法，

1）精炼：选用34CrNiMo6钢作为原料，采用EAF+LF/VD方式精炼，浇注成钢锭，钢锭脱模后热送锻造；

2）锻造：对钢锭进行加热，控制加热温度为1180-1230℃，采用镦粗、拔长、模锻成型的方式进行锻造，锻造过程中控制始锻温度为980-1180℃，终锻温度为750℃；

3）热处理：采用正火+调质工艺方式进行热处理，正火温度为870-900℃，保温时间1.5-2.5h/100mm，正火后风冷至室温，然后淬火，淬火温度为860-890℃，保温时间采用1.5-2.5/100mm的方式，淬火后放入温度18±10℃的水中冷却，然后在520-630℃进行回火，保温时间采用2-5h/100mm的方式，出炉空冷至100℃以下；

4）精加工：对照精加图纸，将试料据切掉，进行下料工序，然后划线、打中心孔、车外圆、平端面，同时进行超声波探伤，根据外圆情况，进行钻（镗）孔，修架位，半精车大端、半精车小端外圆、精车大端、精车外圆、最后进行工序检验，打印记。

所述精炼过程控制各个成分的重量含量为：C=0.3-0.38%，Si≤0.4%，Mn=0.5-0.8%，Ni=1.4-1.75%，Cr=1.4-1.7%，Mo=0.15-0.3%，S≤0.015%，P≤0.015%，Cu≤0.2%。

所述的镦粗时控制镦粗系数大于2，拔长时控制各道次送进量为400-600mm。

所述镦粗时采用油压机，拔长时控制送进量400-600mm，压下量200-300mm，所述成形采用镦粗模锻成型。

所述正火后风冷时采用鼓风机强制风冷。

本发明具有如下的优点：

本发明选用34CrNiMo6钢作为原料，在锻造过程中，拔长时需要严格控制油压机的送进量和压下量，以使钢锭内部产生较大的变形，有效改善工件的横向性能，有效锻合钢锭内部缺陷；成型时采用合适工装进行模锻成型；热处理工艺采用正火+调质方式进行，通过正火可细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备；正火后风冷，冷却速度较快，晶粒能够很好的细化，并且消除粗大的片状珠光体及均匀组织和成分，同时淬火时采用低温水冷方式，提高了冷却速度和淬透深度，使工件整个界面全部淬透，最大限度减少残余奥氏体含量，得到马氏体组织，故强度和冲击搭配良好，综合力学性能高；再通过高温回火获得细小的回火索氏体，从而达到提高强度极限和冲击韧性的作用。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述

实施例1：

选用风机主轴钢种为34CrNiMo6，经选料-精炼-锻造-粗加工-热处理-精加工而成，选料后采用EBT+LF/VD精炼方式，炉料由二级及二级以上废钢、返回料头、优质炼钢生铁、海绵铁等组成，EBT氧化后出钢，包中预脱氧及部分合金化，进行LF/VD真空精炼，出钢前弱搅拌，出钢镇静后采用氩气保护浇注，钢锭脱模后热送锻造，精炼中控制各成分的重量含量为：C=0.3-0.38%，Si≤0.4，Mn=0.5-0.8%，Ni=1.4-1.75，Cr=1.4-1.7%，Mo=0.15-0.3，S≤0.015，P≤0.015，Cu≤0.2；然后在车底式燃气炉中加热，加热温度为1180℃，坯料温度允许比炉温低20℃，以保证坯料的始端温度980℃和终锻温度750℃，在锻造过程中：采用油压机镦粗，控制镦粗系数大于2，控制送进量600mm，压下量300mm，采用专用工装模锻成型；粗加工后进行热处理，采用正火+调质工艺方式进行，先进行正火，正火温度为870℃，保温时间采用2.5小时/100mm，正火后采用轴流式鼓风机鼓风进行强制冷却至室温，为增加冷却效果，可提高风机底座高度，用六台风机分别置于车底式台车两侧和前侧，从多个方位直接喷射到工件上，迫使工件均匀快速冷却，用以细化晶粒及均匀化组织和成分，为淬火做好准备，正火后采用调质处理工艺，淬火温度采用860℃，保温时间采用2.5小时/100mm，使工件心部达到规定温度，完成奥氏体转变并使其均匀化，然后放入18℃的水中连续冷却，获得马氏体组织，再在520℃进行高温回火，保温时间采用5小时/100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，出炉空冷至100℃以下，力学性能满足使用的高强度极限和冲击韧性的要求，然后进行精加工。

实施例2：

选用风机主轴钢种为34CrNiMo6，经选料—精炼—锻造—粗加工—热处理—精加工而成，选料后采用EBT+LF/VD精炼方式，炉料由二级或二级以上废钢、返回料头、优质炼钢生铁、海绵铁等组成，EBT氧化后出钢，包中预脱氧及部分合金化，进行LF/VD真空精炼，出钢前弱搅拌，出钢镇静后采用氩气保护浇注，钢锭脱模后热送锻造，精炼过程中控制化学成分重量含量为：C=0.3-0.38%，Si≤0.4，Mn=0.5-0.8%，Ni=1.4-1.75，Cr=1.4-1.7%，Mo=0.15-0.3，S≤0.015，P≤0.015，Cu≤0.2；然后在车底式燃气炉中加热，加热炉温为1200℃，坯料温度允许比炉温低40℃，以保证坯料的始锻温度1100℃和终锻温度750℃，在锻造过程中：采用油压机镦粗，控制镦粗系数大于2，控制送进量500mm，压下量250mm，然后采用专用工装模锻成型；粗加工后进行热处理，采用正火+调质工艺方式进行，先进行正火，正火温度为890℃，保温时间采用2小时/100mm，正火后采用轴流式鼓风机鼓风进行强制冷却至室温，为增加风冷效果，可提高机底座高度，用六台风机分别置于车底式两侧和前侧，从多个方位直接喷射倒工件上，迫使工件均匀快速冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备，正火后采用调质处理工艺，淬火温度采用880℃，保温时间采用2小时/100mm,使工件心部达到规定温度，完成奥氏体转变并使其均匀化，然后放入18℃的水中连续冷却，获得马氏体组织，再在550℃进行高温回火，保温时间此案用4小时/100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，出炉空冷至100℃以下，力学性能满足使用的高强度极限和冲击韧性的要求，然后进行精加工。

实施例3：

选用风机主轴钢种为34CrNiMo6，经选料—精炼—锻造—粗加工—热处理—精加工而成，选料后采用EBT+LF/VD精炼方式，炉料由二级或二级以上废钢、返回料头、优质炼钢生铁、海绵铁等组成，EBT氧化后出钢，包中预脱氧及部分合金化，进行LF/VD真空精炼，出钢前弱搅拌，出钢镇静后采用氩气保护浇注，钢锭脱模后热送锻造，精炼过程中控制化学成分重量含量为：C=0.3-0.38%，Si≤0.4，Mn=0.5-0.8%，Ni=1.4-1.75，Cr=1.4-1.7%，Mo=0.15-0.3，S≤0.015，P≤0.015，Cu≤0.2；然后在车底式燃气炉中加热，加热炉温为1230℃，坯料温度允许比炉温低50℃，以保证坯料的始锻温度1180℃和终锻温度750℃，在锻造过程中：采用油压机镦粗，控制镦粗系数大于2，控制送进量400mm，压下量200mm，然后专用工装模锻成型；粗加工后进行热处理，采用正火+调质工艺方式进行，先进行正火，正火温度为900℃，保温时间采用1.5小时/100mm，正火后采用轴流式鼓风机鼓风进行强制冷却至室温，为增加风冷效果，可提高机底座高度，用六台风机分别置于车底式两侧和前侧，从多个方位直接喷射倒工件上，迫使工件均匀快速冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，为淬火做好准备，正火后采用调质处理工艺，淬火温度采用890℃，保温时间采用1.5小时/100mm,使工件心部达到规定温度，完成奥氏体转变并使其均匀化，然后放入18℃的水中连续冷却，获得马氏体组织，再在580℃进行高温回火，保温时间此案用2小时/100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，出炉空冷至100℃以下，力学性能满足使用的高强度极限和冲击韧性的要求，然后进行精加工。

将以上各实施例及相应的对照例产品按GB/T 228和GB/T 229现有测试标准进行测试，结果如下表1。对照例采用常规工艺生产的产品，锻造时未进行镦粗，正火后空冷，冷却速度慢，晶粒细化效果不好，且淬火冷却时采用油冷，淬火冷却烈度差，造成强度富裕量小，冲击功偏低；而本发明工艺生产的产品，一方面锻造时进行镦粗，有效改善工件的横向性能，另一方面正火后风冷，冷却速度快，晶粒能够很好的细化，并且消除粗大的片状珠光体及均匀组织和成分，同时淬火时采用低温长时水冷方式，提高了冷却速度和淬透深度，最大限度减少残余奥氏体含量，得到马氏体组织，保证了淬火冷却烈度又不过激，故强度和冲击搭配良好，综合力学性能高。

表1 实施例1-3与对照例产品的测试数据

Figure 2013103192494100002DEST_PATH_IMAGE002

备注：冲击功测试时，一个试片上取了三个横向冲击试样，对应三个冲击值。

由上表1数据看出，本发明工艺的产品综合力学性能高，综合力学性能明显优于对照例产品，充分说明本发明工艺显著的优越性。

Claims

1.一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法，其特征在于：

4）精加工：对出炉后的锻件按照图纸进行精加工，进行精加工。

2.根据权利要求1所述的一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法，其特征在于：所述精炼过程控制各个成分的重量含量为：C=0.3-0.38%，Si≤0.4%，Mn=0.5-0.8%，Ni=1.4-1.75%，Cr=1.4-1.7%，Mo=0.15-0.3%，S≤0.015%，P≤0.015%，Cu≤0.2%。

3.根据权利要求1所述的一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法，其特征在于：所述的镦粗时控制镦粗系数大于2，拔长时控制各道次送进量为400-600mm。

4.根据权利要求1所述的一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法，其特征在于：所述镦粗时采用油压机，拔长时控制送进量400-600mm，压下量200-300mm，所述成形采用镦粗模锻成型。

5.根据权利要求1所述的一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法，其特征在于：所述正火后风冷时采用鼓风机强制风冷。