一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法
2023-05-26 13:24:41 1
一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法
【專利摘要】本發明屬於風機主軸生產【技術領域】，涉及一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法，經過精煉、鍛造、熱處理、精加工的方式進行處理，在鍛造過程中，有效鍛合鋼錠內部缺陷；正火後風冷，冷卻速度較快，晶粒能夠很好的細化，並且消除粗大的片狀珠光體及均勻組織和成分，同時淬火時採用低溫水冷方式，提高了冷卻速度和淬透深度，使工件整個界面全部淬透，最大限度減少殘餘奧氏體含量，得到馬氏體組織，故強度和衝擊搭配良好，綜合力學性能高；再通過高溫回火獲得細小的回火索氏體，從而達到提高強度極限和衝擊韌性的作用。
【專利說明】—種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於風機主軸生產【技術領域】，涉及一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國國民經濟持續快速發展，對能源的需求不斷上升，風能作為清潔能源，在我國能源發展戰略中的重要地位日益凸顯。發展風電裝備、促進風能利用成為當務之急。風電產業屬國家重點支持的高新【技術領域】，是省重點發展的新興產業。風機主軸是風電設備的關鍵部件，該產品在風力發電的過程中使用環境較為惡劣，使用溫度-50°C左右，表面溫度在較短時間內達到30°C左右。主軸轉動過程中要承受大而複雜的拉伸、壓縮接觸應力和高速循環的低溫冷熱疲勞應力。主要報廢缺陷為表面龜裂、環裂及軸線上的劃傷引起的裂紋，這是由多種因素綜合作用而導致。國內風機主軸生產方面的技術資料較少，國外風機主軸生產廠家對此生產技術較為保密，隨著對風機主軸研究的深入,供需雙方對影響風機主軸使用壽命的認識也趨於一致，即通過提高材料的強度極限和衝擊韌性來提高使用壽命，其核心技術是超純淨鋼的冶煉、鍛造及熱處理工藝。現國內外最常用的一種風機主軸材料是42CrMo4鋼，但其橫向衝擊韌性不易保證，屬於常溫性材料，滿足不了低溫狀態下工作環境。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於克服現有技術中的不足而提供一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法，該方法可提高屈服強度和衝擊韌性。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法，
1)精煉:選用34CrNiMo6鋼作為原料，採用EAF+LF/VD方式精煉，澆注成鋼錠，鋼錠脫模後熱送鍛造；
2)鍛造:對鋼錠進行加熱，控制加熱溫度為1180-1230°C，採用鐓粗、拔長、模鍛成型的方式進行鍛造，鍛造過程中控制始鍛溫度為980-1180°C，終鍛溫度為750°C ；
3)熱處理:採用正火+調質工藝方式進行熱處理，正火溫度為870-900°C，保溫時間1.5-2.5h/100mm，正火後風冷至室溫，然後淬火，淬火溫度為860-890°C，保溫時間採用
1.5-2.5/100mm的方式，淬火後放入溫度18± 10°C的水中冷卻，然後在520_630°C進行回火，保溫時間採用2-5h/100mm的方式，出爐空冷至100°C以下；
4)精加工:對照精加圖紙，將試料據切掉，進行下料工序，然後劃線、打中心孔、車外圓、平端面，同時進行超聲波探傷，根據外圓情況，進行鑽(鏜)孔，修架位，半精車大端、半精車小端外圓、精車大端、精車外圓、最後進行工序檢驗，列印記。
[0005]所述精煉過程控制各個成分的重量含量為:C=0.3-0.38%，Si ( 0.4%，Mn=0.5-0.8%，Ni=L 4-1.75%, Cr=L 4-1.7%, Mo=0.15-0.3%, S ≤ 0.015%, P ≤ 0.015%, Cu≤0.2%。[0006]所述的鐓粗時控制鐓粗係數大於2，拔長時控制各道次送進量為400_600mm。
[0007]所述鐓粗時採用油壓機，拔長時控制送進量400-600mm，壓下量200-300mm，所述
成形採用鐓粗模鍛成型。
[0008]所述正火後風冷時採用鼓風機強制風冷。
[0009]本發明具有如下的優點:
本發明選用34CrNiMo6鋼作為原料，在鍛造過程中，拔長時需要嚴格控制油壓機的送進量和壓下量，以使鋼錠內部產生較大的變形，有效改善工件的橫向性能，有效鍛合鋼錠內部缺陷；成型時採用合適工裝進行模鍛成型；熱處理工藝採用正火+調質方式進行，通過正火可細化晶粒及均勻組織和成分，為淬火做好準備；正火後風冷，冷卻速度較快，晶粒能夠很好的細化，並且消除粗大的片狀珠光體及均勻組織和成分，同時淬火時採用低溫水冷方式，提高了冷卻速度和淬透深度，使工件整個界面全部淬透，最大限度減少殘餘奧氏體含量，得到馬氏體組織，故強度和衝擊搭配良好，綜合力學性能高；再通過高溫回火獲得細小的回火索氏體，從而達到提高強度極限和衝擊韌性的作用。
【具體實施方式】
[0010]下面結合具體的實施方式對本發明作進一步的描述 實施例1:
選用風機主軸鋼種為34CrNiMo6，經選料-精煉-鍛造-粗加工-熱處理-精加工而成，選料後採用EBT+LF/VD精煉方式，爐料由二級及二級以上廢鋼、返回料頭、優質煉鋼生鐵、海綿鐵等組成，EBT氧化後出鋼，包中預脫氧及部分合金化，進行LF/VD真空精煉，出鋼前弱攪拌，出鋼鎮靜後採用氬氣保護澆注，鋼錠脫模後熱送鍛造，精煉中控制各成分的重量含量為:c=0.3-0.38%, Si ( 0.4，Mn=0.5-0.8%, Ni=L 4-1.75，Cr=L 4-1.7%, Mo=0.15-0.3，S ≤0.015, P ≤0.015, Cu≤0.2;然後在車底式燃氣爐中加熱，加熱溫度為1180°C，坯料溫度允許比爐溫低20°C，以保證坯料的始端溫度980°C和終鍛溫度750°C，在鍛造過程中:採用油壓機鐓粗，控制鐓粗係數大於2，控制送進量600mm，壓下量300mm，採用專用工裝模鍛成型；粗加工後進行熱處理，採用正火+調質工藝方式進行，先進行正火，正火溫度為870°C，保溫時間採用2.5小時/100mm，正火後採用軸流式鼓風機鼓風進行強制冷卻至室溫，為增加冷卻效果，可提高風機底座高度，用六颱風機分別置於車底式臺車兩側和前側，從多個方位直接噴射到工件上，迫使工件均勻快速冷卻，用以細化晶粒及均勻化組織和成分，為淬火做好準備，正火後採用調質處理工藝，淬火溫度採用860°C，保溫時間採用2.5小時/100_，使工件心部達到規定溫度，完成奧氏體轉變並使其均勻化，然後放入18°C的水中連續冷卻，獲得馬氏體組織，再在520°C進行高溫回火，保溫時間採用5小時/100_，進行馬氏體分解及殘餘奧氏體的繼續轉變，獲得細小均勻的回火索氏體組織，出爐空冷至100°C以下，力學性能滿足使用的高強度極限和衝擊韌性的要求，然後進行精加工。
[0011]實施例2:
選用風機主軸鋼種為34CrNiMo6,經選料一精煉一鍛造一粗加工一熱處理一精加工而成，選料後採用EBT+LF/VD精煉方式，爐料由二級或二級以上廢鋼、返回料頭、優質煉鋼生鐵、海綿鐵等組成，EBT氧化後出鋼，包中預脫氧及部分合金化，進行LF/VD真空精煉，出鋼前弱攪拌，出鋼鎮靜後採用氬氣保護澆注，鋼錠脫模後熱送鍛造，精煉過程中控制化學成分重量含量為:c=0.3-0.38%, Si ;然後在車底式燃氣爐中加熱，加熱爐溫為1200°C，坯料溫度允許比爐溫低40°C，以保證坯料的始鍛溫度1100°C和終鍛溫度750°C，在鍛造過程中:採用油壓機鐓粗，控制鐓粗係數大於2，控制送進量500mm，壓下量250mm，然後採用專用工裝模鍛成型；粗加工後進行熱處理，採用正火+調質工藝方式進行，先進行正火，正火溫度為890°C，保溫時間採用2小時/100mm，正火後採用軸流式鼓風機鼓風進行強制冷卻至室溫，為增加風冷效果，可提高機底座高度，用六颱風機分別置於車底式兩側和前偵牝從多個方位直接噴射倒工件上，迫使工件均勻快速冷卻，用以細化晶粒及均勻組織和成分，為淬火做好準備，正火後採用調質處理工藝，淬火溫度採用880°C，保溫時間採用2小時/100mm,使工件心部達到規定溫度，完成奧氏體轉變並使其均勻化，然後放入18°C的水中連續冷卻，獲得馬氏體組織，再在550°C進行高溫回火，保溫時間此案用4小時/100_，進行馬氏體分解及殘餘奧氏體繼續轉變，獲得細小均勻的回火索氏體組織，出爐空冷至100°C以下，力學性能滿足使用的高強度極限和衝擊韌性的要求，然後進行精加工。
[0012]實施例3:
選用風機主軸鋼種為34CrNiMo6,經選料一精煉一鍛造一粗加工一熱處理一精加工而成，選料後採用EBT+LF/VD精煉方式，爐料由二級或二級以上廢鋼、返回料頭、優質煉鋼生鐵、海綿鐵等組成，EBT氧化後出鋼，包中預脫氧及部分合金化，進行LF/VD真空精煉，出鋼前弱攪拌，出鋼鎮靜後採用氬氣保護澆注，鋼錠脫模後熱送鍛造，精煉過程中控制化學成分重量含量為:C=0.3-0.38%, Si ( 0 ;然後在車底式燃氣爐中加熱，加熱爐溫為1230°C，坯料溫度允許比爐溫低50°C，以保證坯料的始鍛溫度1180°C和終鍛溫度750°C，在鍛造過程中:採用油壓機鐓粗，控制鐓粗係數大於2，控制送進量400mm，壓下量200mm，然後專用工裝模鍛成型；粗加工後進行熱處理，採用正火+調質工藝方式進行，先進行正火，正火溫度為900°C，保溫時間採用1.5小時/100_，正火後採用軸流式鼓風機鼓風進行強制冷卻至室溫，為增加風冷效果，可提高機底座高度，用六颱風機分別置於車底式兩側和前側，從多個方位直接噴射倒工件 上，迫使工件均勻快速冷卻，用以細化晶粒及均勻組織和成分，為淬火做好準備，正火後採用調質處理工藝，淬火溫度採用890°C，保溫時間採用1.5小時/100mm，使工件心部達到規定溫度，完成奧氏體轉變並使其均勻化，然後放入18°C的水中連續冷卻，獲得馬氏體組織，再在580°C進行高溫回火，保溫時間此案用2小時/100_，進行馬氏體分解及殘餘奧氏體繼續轉變，獲得細小均勻的回火索氏體組織，出爐空冷至100°C以下，力學性能滿足使用的高強度極限和衝擊韌性的要求，然後進行精加工。
[0013]將以上各實施例及相應的對照例產品按GB/T 228和GB/T 229現有測試標準進行測試，結果如下表1。對照例採用常規工藝生產的產品，鍛造時未進行鐓粗，正火後空冷，冷卻速度慢，晶粒細化效果不好，且淬火冷卻時採用油冷，淬火冷卻烈度差，造成強度富裕量小，衝擊功偏低；而本發明工藝生產的產品，一方面鍛造時進行鐓粗，有效改善工件的橫向性能，另一方面正火後風冷，冷卻速度快，晶粒能夠很好的細化，並且消除粗大的片狀珠光體及均勻組織和成分，同時淬火時採用低溫長時水冷方式，提高了冷卻速度和淬透深度，最大限度減少殘餘奧氏體含量，得到馬氏體組織，保證了淬火冷卻烈度又不過激，故強度和衝擊搭配良好，綜合力學性能高。[0014]表1實施例1-3與對照例產品的測試數據
【權利要求】
1.一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法，其特徵在於: 1)精煉:選用34CrNiMo6鋼作為原料，採用EAF+LF/VD方式精煉，澆注成鋼錠，鋼錠脫模後熱送鍛造； 2)鍛造:對鋼錠進行加熱，控制加熱溫度為1180-1230°C，採用鐓粗、拔長、模鍛成型的方式進行鍛造，鍛造過程中控制始鍛溫度為980-1180°C，終鍛溫度為750°C ； 3)熱處理:採用正火+調質工藝方式進行熱處理，正火溫度為870-900°C，保溫時間1.5-2.5h/100mm，正火後風冷至室溫，然後淬火，淬火溫度為860-890°C，保溫時間採用1.5-2.5/100mm的方式，淬火後放入溫度18± 10°C的水中冷卻，然後在520_630°C進行回火，保溫時間採用2-5h/100mm的方式，出爐空冷至100°C以下； 4)精加工:對出爐後的鍛件按照圖紙進行精加工，進行精加工。
2.根據權利要求1所述的一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法，其特徵在於:所述精煉過程控制各個成分的重量含量為:C=0.3-0.38%，Si ( 0.4%，Mn=0.5-0.8%，Ni=L 4-1.75%, Cr=L 4-1.7%, Mo=0.15-0.3%, S ≤ 0.015%, P ≤ 0.015%, Cu ( 0.2%。
3.根據權利要求1所述的一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法，其特徵在於:所述的鐓粗時控制鐓粗係數大於2，拔長時控制各道次送進量為400-600mm。
4.根據權利要求1所述的一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法，其特徵在於:所述鐓粗時採用油壓機，拔長時控制送進量400-600mm，壓下量200-300mm，所述成形採用鐓粗模鍛成型。
5.根據權利要求1所述的一種利用34CrNiMo6鋼為原料生產風機主軸的方法，其特徵在於:所述正火後風冷時採用鼓風機強制風冷。
【文檔編號】C22C38/44GK103469092SQ201310319249
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月26日 優先權日:2013年7月26日
【發明者】陳偉, 孫振環, 高全德, 趙東, 王興旺 申請人:中原特鋼股份有限公司