一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法
【专利摘要】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。
【专利说明】—种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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°C左右，表面温度在较短时间内达到30°C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】
[0003]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。
[0004]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°C，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°C，终锻温度为750°C ；
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°C，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°C，保温时间采用
1.5-2.5/100mm的方式，淬火后放入温度18± 10°C的水中冷却，然后在520_630°C进行回火，保温时间采用2-5h/100mm的方式，出炉空冷至100°C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。
[0005]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=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。
[0007]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。
[0008]所述正火后风冷时采用鼓风机强制风冷。
[0009]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】
[0010]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=L 4-1.75，Cr=L 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°C，坯料温度允许比炉温低20°C，以保证坯料的始端温度980°C和终锻温度750°C，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°C，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°C，保温时间采用2.5小时/100_，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°C的水中连续冷却，获得马氏体组织，再在520°C进行高温回火，保温时间采用5小时/100_，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°C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。
[0011]实施例2:
选用风机主轴钢种为34CrNiMo6,经选料一精炼一锻造一粗加工一热处理一精加工而成，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 ;然后在车底式燃气炉中加热，加热炉温为1200°C，坯料温度允许比炉温低40°C，以保证坯料的始锻温度1100°C和终锻温度750°C，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°C，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侦牝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°C，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°C的水中连续冷却，获得马氏体组织，再在550°C进行高温回火，保温时间此案用4小时/100_，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°C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。
[0012]实施例3:
选用风机主轴钢种为34CrNiMo6,经选料一精炼一锻造一粗加工一热处理一精加工而成，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 ;然后在车底式燃气炉中加热，加热炉温为1230°C，坯料温度允许比炉温低50°C，以保证坯料的始锻温度1180°C和终锻温度750°C，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°C，保温时间采用1.5小时/100_，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°C，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°C的水中连续冷却，获得马氏体组织，再在580°C进行高温回火，保温时间此案用2小时/100_，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°C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。
[0013]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。[0014]表1实施例1-3与对照例产品的测试数据
【权利要求】
1.一种利用34CrNiMo6钢为原料生产风机主轴的方法，其特征在于: 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°C，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°C，终锻温度为750°C ； 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°C，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°C，保温时间采用1.5-2.5/100mm的方式，淬火后放入温度18± 10°C的水中冷却，然后在520_630°C进行回火，保温时间采用2-5h/100mm的方式，出炉空冷至100°C以下； 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=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。
【文档编号】C22C38/44GK103469092SQ201310319249
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】陈伟, 孙振环, 高全德, 赵东, 王兴旺 申请人:中原特钢股份有限公司