【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风电主轴轴承套圈用钢，具体涉及一种风电主轴轴承套圈用钢及其生产方法。
技术介绍
1、风力发电机主轴轴承是风电发电机的关键部件，在风机中起支撑叶轮和主轴，确保其正常运转。风力发电机由于运行环境恶劣，风机运行工况复杂，风机使用寿命要求25年，因而对风力发电机零部件材料的要求较高，特别是对风电主轴轴承套圈用原材料的要严苛。
2、目前，行业中风力发电机主轴轴承用钢主要是采用100crmnsimo8-6-4、100ｃrｍnｍo7-3等电渣高碳铬轴承钢经贝氏体淬火处理、或g20cr2ni4电渣钢经渗碳淬火处理来获得满足风电主轴轴承套圈性能要求。
3、但是，100crmnsimo8-6-4、100ｃrｍnｍo7-3、g20cr2ni4电渣钢原材料成本高，且后续轴承加工工艺复杂，工艺成本高。随着风力发电行业的降本，行业急需更具的成本优势的原材料。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种风电主轴轴承套圈用钢及其生产方法，通过c、si、mn、cr、ni、mo、v的配比生产出高淬透性、高淬硬性、高低温冲击韧性无软带淬火风电主轴轴承套圈用钢，材料经调质后可获得良好的强度、塑性、低温冲击韧性，通过无软带中频淬火可获得较高的硬度和较深的淬硬度层深，满足风电主轴轴承套圈的使用要求。
2、本专利技术还提供了一种风电主轴轴承套圈的制备方法，采用本专利技术所述的风电主轴轴承套圈用钢经锻造→碾环→机加→调质处理进行制备，所述风电主轴轴承套圈具有良好的
3、本专利技术采取的技术方案如下：
4、一种风电主轴轴承套圈用钢，所述风电主轴轴承套圈用钢包括如下质量百分比的化学成分：c：0.46～0.53%，si：0.15～0.35%，mn：0.70～1.00%，cr：1.10～1.30%， ni：0.40～0.70%，mo:0.25～0.35%，al：0.020～0.050%，v：0.05%～0.10%，n：0.005～0.012%，p≤0.015%，s≤0.010%，cu≤0.20%，ti≤0.0020%，ｃa≤0.0010%、ｏ≤0.0010%，ｈ≤0.00015%，ａs≤0.015%，ｓn≤0.010%，ｓb≤0.003%，ｐb≤0.002%，ｂi≤0.005%，ａs+ｓn+ｓb+ｐb+ｂi≤0.030%，其它为fe和不可避免的杂质。
5、所述风电主轴轴承套圈用钢在调质处理后的金相组织为回火索氏体。
6、本专利技术还提供了所述的风电主轴轴承套圈用钢的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：电炉冶炼→lf精炼→vd真空脱气→连铸→缓冷。
7、所述电炉冶炼步骤中，控制电炉出钢磷含量≤0.010%、碳含量0.15-0.25%；控制出钢温度≥1610℃；电炉出钢到1/4~1/3时加入al块深脱氧，吨钢加入al量1.2-1.5kg。
8、所述lf精炼步骤中，采用ｃaｏ含量45-55%、ｓiｏ２含量7-12%、ａl2ｏ３含量25-32%的cao-sio2-al2o3三元渣系，碱度控制在5-7，ｌｆ精炼白渣时间≥30min；精炼过程用碳粉和碳化硅进行渣面扩散脱氧，吨钢加入碳粉和碳化硅量控制在1.8-2.2kg；ｌｆ精炼时间控制在100min以内。
9、所述vd真空脱气步骤中，真空度≤67pa的高真空保持时间控制在12-20min，破空后一次性喂入al线，喂入al线后加入稀土铈铁进行变性处理，每吨钢喂入0.1-0.2kg碳酸铈稀土线；vd真空脱气后软吹时间≥25min。
10、所述连铸步骤中，采用保护浇铸，钢水过热度控制在15℃~30℃，同时采用结晶器电磁搅拌、铸流搅拌和末端电磁搅拌。
11、所述缓冷步骤中，入缓冷坑进行缓冷，缓冷入坑铸坯表面温度控制在500-550℃，铸坯缓冷冷速低于5℃/h，出坑温度低于200℃。
12、本专利技术还提供了一种风电主轴轴承套圈的制备方法，采用本专利技术所述的风电主轴轴承套圈用钢经锻造→碾环→机加→调质处理。
13、进一步地，所述调质处理的方法为：首先在840～880℃淬火，然后在580～620℃回火。
14、按照本专利技术所述方法制备的风电主轴轴承套圈，其皮下25.4mm的抗拉强度980~1050mpa、屈服强度830~870mpa、断后伸长率≥17%、断面收缩率≥55%、-40℃冲击功akv2 60~70j；其环件截面中间的抗拉强度940~990mpa、屈服强度780~840mpa、断后伸长率≥16%、断面收缩率≥55%、-40℃冲击功akv2 45~65j；其淬硬层深度≥7.5mm，表面硬度为58-63 hrc。
15、本专利技术提供的风电主轴轴承套圈钢，在成分设计上采用通过稳定奥氏体的强碳化物形成元素ｃr、ｍo等和强铁素体元素ｎi、ｍn相配合，有效的提高钢的马氏体淬透性，同时通过加入ａl、ｖ、ｎ细化晶粒，轴承调质后心部可获得均匀的回火索氏体组织，奥氏体晶粒度可达到6级以上；通过加入ni、mn和细化晶粒来提高钢的冲击韧性，特别是低温冲击韧性。
16、本专利技术提供的风电主轴轴承套圈钢，各成分作用及控制如下：
17、ｃ：根据风电主轴轴承套圈热处理后的滚道硬度要求在57-63ｈｒｃ，确定ｃ在0.46-0.53%，以保证中频淬后经180-200℃回火后滚道表表面硬度在在57-63ｈｒｃ。
18、ｓi：钢中加入si，可提高强度、弹性极限和淬透性，并提高钢的低温回火稳定性，但是si使钢的过热敏感性、裂纹和脱碳倾向增大。本专利技术si含量的范围确定为0.15～0.35％。
19、ｍn：mn能有效提高钢的强度、显著提高钢的淬透性，对于风电主轴轴承能够提高套圈中心调质后的强度和韧性，但ｍn过高会增加晶粒粗化和回火脆性倾向，本专利技术的mn含量控制在0.70～ 1.00%。
20、cr：cr是碳化物形成元素，能够提高钢的淬透性、耐磨性和耐腐蚀性能，但cr含量过高，与钢中的碳结合，一方面降低了马氏中的碳含量，会降低中频淬火后的淬火硬度，另一方面容易形成大块碳化物，这种难溶碳化物使钢的韧性降低，轴承寿命下降。
21、ni：ｎi提高塑性及韧性，优其是提高低温韧性更明显，ｎi还是有效提高奥氏体稳定性、抑制奥氏体转变的元素，ｎi加入有利于大截面的风电主轴轴承套圈淬火后心部获得马氏体，但ｎi属贵重合金，含量过高会增加成本。因此在即能达到设计性能又能节约成本的前提下，本专利技术将其含量控制在0.40～0.70％，有利于达到最优的性价比。
22、 mo:钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，改善轴承芯部组织性能，提高轴承芯部材料韧性和耐冲击性能。ｍo不但是一种贵重合金，且钼是铁素体形成元素，当钼含量较多时就易出现铁素体δ相或其它脆性相而使韧性降低。本专利技术mo含量的范围确定为0.25～0.35％
23、 al :本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风电主轴轴承套圈用钢，其特征在于，所述风电主轴轴承套圈用钢包括如下质量百分比的化学成分：C：0.46～0.53%，Si：0.15～0.35%，Mn：0.70～1.00%，Cr：1.10～1.30%， Ni：0.40～0.70%，Mo:0.25～0.35%，Al：0.020～0.050%，V：0.05%～0.10%，N：0.005～0.012%，P≤0.015%，S≤0.010%，Cu≤0.20%，Ti≤0.0020%，Ｃa≤0.0010%、Ｏ≤0.0010%，Ｈ≤0.00015%，Ａs≤0.015%，Ｓn≤0.010%，Ｓb≤0.003%，Ｐb≤0.002%，Ｂi≤0.005%，Ａs+Ｓn+Ｓb+Ｐb+Ｂi≤0.030%，其它为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的风电主轴轴承套圈用钢，其特征在于，所述风电主轴轴承套圈用钢在调质处理后的金相组织为回火索氏体。
3.如权利要求1或2所述的风电主轴轴承套圈用钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：电炉冶炼→LF精炼→VD真空脱气→连铸→缓冷。
4.根据权利要求3所述的生
5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述LF精炼步骤中，采用ＣaＯ含量45-55%、ＳiＯ２含量7-12%、Ａl2Ｏ３含量25-32%的CaO-SiO2-Al2O3三元渣系，碱度控制在5-7，ＬＦ精炼白渣时间≥30min；精炼过程用碳粉和碳化硅进行渣面扩散脱氧，吨钢加入碳粉和碳化硅量控制在1.8-2.2kg；ＬＦ精炼时间控制在100min以内。
6.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述VD真空脱气步骤中，真空度≤67pa的高真空保持时间控制在12-20min，破空后一次性喂入Al线，喂入Al线后加入稀土铈铁进行变性处理，每吨钢喂入0.1-0.2kg碳酸铈稀土线；VD真空脱气后软吹时间≥25min。
7.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述连铸步骤中，采用保护浇铸，钢水过热度控制在15℃~30℃，同时采用结晶器电磁搅拌、铸流搅拌和末端电磁搅拌。
8.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述缓冷步骤中，入缓冷坑进行缓冷，缓冷入坑铸坯表面温度控制在500-550℃，铸坯缓冷冷速低于5℃/h，出坑温度低于200℃。
9.一种风电主轴轴承套圈的制备方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的风电主轴轴承套圈用钢经锻造→碾环→机加→调质处理。
10.根据权利要求9所述的风电主轴轴承套圈的制备方法，其特征在于，所述调质处理的方法为：首先在840～880℃淬火，然后在580～620℃回火。
...【技术特征摘要】
1.一种风电主轴轴承套圈用钢，其特征在于，所述风电主轴轴承套圈用钢包括如下质量百分比的化学成分：c：0.46～0.53%，si：0.15～0.35%，mn：0.70～1.00%，cr：1.10～1.30%， ni：0.40～0.70%，mo:0.25～0.35%，al：0.020～0.050%，v：0.05%～0.10%，n：0.005～0.012%，p≤0.015%，s≤0.010%，cu≤0.20%，ti≤0.0020%，ｃa≤0.0010%、ｏ≤0.0010%，ｈ≤0.00015%，ａs≤0.015%，ｓn≤0.010%，ｓb≤0.003%，ｐb≤0.002%，ｂi≤0.005%，ａs+ｓn+ｓb+ｐb+ｂi≤0.030%，其它为fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的风电主轴轴承套圈用钢，其特征在于，所述风电主轴轴承套圈用钢在调质处理后的金相组织为回火索氏体。
3.如权利要求1或2所述的风电主轴轴承套圈用钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：电炉冶炼→lf精炼→vd真空脱气→连铸→缓冷。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述电炉冶炼步骤中，控制电炉出钢磷含量≤0.010%、碳含量0.15-0.25%；控制出钢温度≥1610℃；电炉出钢到1/4~1/3时加入al块深脱氧，吨钢加入al量1.2-1.5kg。
5.根据权利要求3所述的生产方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：寿先涛，李英奎，张勇，
申请(专利权)人：联峰钢铁张家港有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。