CN114231849A - 一种海上风电转盘轴承用钢及其冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
一种海上风电转盘轴承用钢及其冶炼方法,所述轴承用钢化学成分为:C:0.40~0.45%,Mn:0.60~0.80%,Si:0.20~0.35%,P≤0.010%,S≤0.010%,Cr:1.00~1.20%,Mo:0.20~0.30%,Ni:0.20~0.30%,Cu:0.20~0.30%,Ti≤0.0030%,其余为Fe及不可避免的杂质元素。所述生产方法包括转炉初炼、LF精炼、VD真空处理、真空浇注工序。本发明钢质纯净,钢中夹杂物数量少,A、B、Ds类夹杂物≤0.5级,无C类夹杂物,D类夹杂物细系≤1.0级、粗系≤0.5级,钢机械性能更均匀,轴承用钢的低温性能、硬度、探伤得到明显的提高。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种海上风电转盘轴承用钢及其冶炼方法。
背景技术
随着清洁能源风能的开发利用持续推进,海上丰富的风能持续引起人们的开发热潮。相比于陆上风电,海上风电场的风速更高,因此海上风电用钢的强度与韧性要求也更高。由于远离陆地,维护保养极其困难,同时还要求耐环境腐蚀性能高,故对钢质品质要求更高,尤其是其关键部件转盘轴承,对钢的纯净度、强度、低温性能要求更为严格。一直以来,转盘轴承钢都是采用转炉初炼、钢包精炼、真空脱气处理、真空浇注的工艺流程来冶炼。生产机加工后,轴承钢的机械强度、低温韧性若未达到要求,或存在探伤超标的缺陷,就不得不报废。但是由于生产周期长,发现问题时已经快到交货期了,因此,探伤不合,对客户产品的及时交付产生重大影响。
发明内容
为解决以上技术问题,本发明提供一种海上风电转盘轴承用钢及其冶炼方法,本发明采用的技术方案如下:
一种海上风电转盘轴承用钢,其化学成分及重量百分含量为:C:0.40~0.45%,Mn:0.60~0.80%,Si:0.20~0.35%,P≤0.010%,S≤0.010%,Cr:1.00~1.20%,Mo:0.20~0.30%,Ni:0.20~0.30%,Cu:0.20~0.30%,Ti≤0.0030%,其余为Fe及不可避免的杂质元素。
上述海上风电转盘轴承用钢的冶炼方法,其包括转炉初炼、LF精炼、VD真空处理、真空浇注工序。
所述转炉初炼工序,初炼过程中加入白灰40~60kg/t,出钢过程中加入高碳低钛铬铁10~17kg/t,硅铁2.5~4.5kg/t,低碳锰铁5~10kg/t,镍板2~3kg/t,白灰10~15kg/t,预熔渣3~6kg/t,钢砂铝1~3kg/t;转炉出钢温度控制在1600~1650℃。
所述LF精炼工序,精炼到位喂铝线0.2~0.6kg/t;精炼白渣时间20~50分钟,精炼过程加低钛铬铁3~8kg/t,钼铁2.5~5.5kg/t,铜板2~4kg/t,精炼白灰2~5kg/t,预熔渣3~8kg/t,碳化硅2~5kg/t,铝粒1~3kg/t,炉渣碱度4~6。
所述VD真空处理工序,真空度≤67Pa,真空保持时间25~35min,钢包吹氩流量200~450NL/min;破空后软吹20~30min,钢包软吹氩流量50~100NL/min;钢包覆盖剂用量1.5~2.5kg/t。
所述真空浇注工序,钢水浇注过热度70~90℃;真空浇注真空度≤67Pa,中间包芯杆吹氩压力0.2~0.5bar;中包包底烘烤温度800~1000℃,导流管烘烤温度600~800℃;锭模温度30~80℃,单支钢锭重量40~50t,锭身浇注时间20~27min,冒口浇注时间10~15min;浇注结束后加入发热剂2~5kg/t,碳化稻壳2~5kg/t。
本发明设计思路为:
1、精炼过程中,精炼白渣对于钢水的脱硫、夹杂物吸附上浮去除有着重要的作用。时间短,没有充分吸附夹杂物上浮;时间过长,钢水长期暴露在高温下、会吸附大气,同时,高温下,耐火材料的浸蚀加剧,对钢水也是一种污染。结合钢种特点,设计白渣保持时间为20-50min。
2、VD真空处理时,钢渣充分混冲搅拌,大量钢渣乳化后进入到钢中。真空处理结束后,需要钢水弱氩气搅拌一段时间,钢渣微动,促进钢中的非金属夹杂物上浮进入到渣中。但是软吹控制过长时间或过短时间都是不利的。控制时间过长,由于长期暴露在大气中,也会吸气,耐材的浸蚀导致更多夹杂物进入钢中;控制时间过短,夹杂物没有充分的上浮去除,钢水也没有得到纯净化,因此本发明在VD真空破空后软吹20-30min;
真空保持时间对控制氢含量起着决定性的作用。众所周知,氢含量越高,锻件越容易产生白点缺陷。白点是致命的缺陷,可引起探伤报废。真空时间过短,没有使钢中氢充分降低;真空时间过长,高温高真空下,钢包浸蚀加剧,钢水纯净度受到影响,因此本发明在VD真空时间25-35min。
3、真空浇注过程,过热度过低,钢水流动性变差,不利于及杂物的上浮去除,一些夹杂物易于被凝固前沿扑捉,形成表面缺陷;过热度过高,钢水的偏析加剧,导致低熔点夹杂物聚集,降低钢水的纯净度,本发明钢水浇注过热度控制在70-90℃;
浇注时控制真空度≤67Pa,保证足够低的真空度,可进一步深脱氢,降低白点的诱因;
锭模烘烤温度过高,不易形成激冷层,钢锭容易开裂;温度过低,则锭模容易炸裂,导致生产事故,本发明控制锭模温度30-80℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明通过合理的成分设计及工艺控制,钢水洁净度好,钢中夹杂物细小、均匀、数量少,A类夹杂物≤0.5级,B类夹杂物≤0.5级,无C类夹杂物,D类夹杂物细系≤1.0级、粗系≤0.5级,DS类夹杂物≤0.5级,钢机械性能更均匀,轴承用钢的低温性能、探伤得到明显的提高,进行锻造作业后,屈服强度650~830MPa、抗拉强度900~1050MPa,延伸率≥15%,收缩率≥50%,-50℃低温冲击功为80~90J,硬度300~330HB,探伤记录最大缺陷不超过Ф1.0mm。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明。
本发明海上风电转盘轴承用钢的冶炼过程包括转炉初炼、LF精炼、VD真空处理、真空浇注工序,各工序的工艺参数如下所述:
(1)转炉初炼工序:初炼过程中加入白灰40~60kg/t,出钢过程中加入高碳低钛铬铁10~17kg/t,硅铁2.5~4.5kg/t,低碳锰铁5~10kg/t,镍板2~3kg/t,白灰10~15kg/t,预熔渣3~6kg/t,钢砂铝1~3kg/t;转炉出钢温度控制在1600~1650℃。
(2)LF精炼工序:精炼到位喂铝线0.2~0.6kg/t;精炼白渣时间20~50分钟,精炼过程加低钛铬铁3~8kg/t,钼铁2.5~5.5kg/t,铜板2~4kg/t,精炼白灰2~5kg/t,预熔渣3~8kg/t,碳化硅2~5kg/t,铝粒1~3kg/t,炉渣碱度4~6。
(3)VD真空处理工序:真空度≤67Pa,真空保持时间25~35min,钢包吹氩流量200~450NL/min;破空后软吹20~30min,钢包软吹氩流量50~100NL/min;钢包覆盖剂用量1.5~2.5kg/t。
(4)真空浇注工序:钢水浇注过热度70~90℃;真空浇注真空度≤67Pa,中间包芯杆吹氩压力0.2~0.5bar;中包包底烘烤温度800~1000℃,导流管烘烤温度600~800℃;锭模温度30~80℃,单支钢锭重量40~50t,锭身浇注时间20~27min,冒口浇注时间10~15min;浇注结束后加入发热剂2~5kg/t,碳化稻壳2~5kg/t。
实施例1-10的具体工艺参数见表1-4;所得轴承用钢的化学成分见表5;连铸坯中非金属类夹杂物情况见表6;锻材力学性能见表7。
表1:各实施例转炉初炼工序参数
表2:各实施例LF精炼工序参数
表3:各实施例VD真空处理、真空浇注工序部分参数
表4:各实施例真空浇注工序部分参数
表5:各实施例轴承用钢的化学成分及重量含量
表5中,余量为Fe和不可避免的杂质。
表6:各实施例轴承用钢连铸坯中非金属类夹杂物情况
表7:各实施例轴承用钢锻材力学性能
Claims (7)
1.一种海上风电转盘轴承用钢,其特征在于,所述轴承用钢化学成分及重量百分含量为:C:0.40~0.45%,Mn:0.60~0.80%,Si:0.20~0.35%,P≤0.010%,S≤0.010%,Cr:1.00~1.20%,Mo:0.20~0.30%,Ni:0.20~0.30%,Cu:0.20~0.30%,Ti≤0.0030%,其余为Fe及不可避免的杂质元素。
2.如权利要求1所述的海上风电转盘轴承用钢的冶炼方法,其特征在于,其包括转炉初炼、LF精炼、VD真空处理、真空浇注工序;
所述LF精炼工序,精炼到位喂铝线0.2~0.6kg/t;精炼白渣时间20~50min,精炼过程加低钛铬铁3~8kg/t,钼铁2.5~5.5kg/t,铜板2~4kg/t,精炼白灰2~5kg/t,预熔渣3~8kg/t,碳化硅2~5kg/t,铝粒1~3kg/t,炉渣碱度4~6;
所述VD真空处理工序,真空保持时间25~35min,破空后软吹20~30min,破空后钢包软吹氩流量50~100NL/min;
所述真空浇注工序,钢水浇注过热度70~90℃;真空浇注真空度≤67Pa,锭模温度30~80℃。
3.根据权利要求2所述的海上风电转盘轴承用钢的冶炼方法,其特征在于,所述转炉初炼工序,初炼过程中加入白灰40~60kg/t,出钢过程中加入高碳低钛铬铁10~17kg/t,硅铁2.5~4.5kg/t,低碳锰铁5~10kg/t,镍板2~3kg/t,白灰10~15kg/t,预熔渣3~6kg/t,钢砂铝1~3kg/t。
4.根据权利要求3所述的海上风电转盘轴承用钢的冶炼方法,其特征在于,所述转炉初炼工序,出钢温度控制在1600~1650℃。
5.根据权利要求4所述的海上风电转盘轴承用钢的冶炼方法,其特征在于,所述VD真空处理工序,真空度≤67Pa,真空过程中钢包吹氩流量200~450NL/min;钢包覆盖剂用量1.5~2.5kg/t。
6.根据权利要求2-5任一项所述的海上风电转盘轴承用钢的冶炼方法,其特征在于,所述真空浇注工序,中间包芯杆吹氩压力0.2~0.5bar;中包包底烘烤温度800~1000℃,导流管烘烤温度600~800℃;单支钢锭重量40~50t,锭身浇注时间20~27min,冒口浇注时间10~15min。
7.根据权利要求6所述的海上风电转盘轴承用钢的冶炼方法,其特征在于,所述真空浇注工序,浇注结束后加入发热剂2~5kg/t,碳化稻壳2~5kg/t。
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