一种用于制造水电站发电机转轴、铰轴的锻件钢钢水及其冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料技术领域，具体设及一种用于制造水电站发电机转轴、较轴的锻 件钢钢水及其冶炼方法。
【背景技术】
[0002] 锻钢件主要用作水力、电力、冶金、石化、铁路、矿山、船舶等领域工程机械设备的 轴类零件、连杆、转子、叶轮及管道阀盖、阀体等关键基础部件的生产，是衡量装备制造业生 产水平的重要标志，生产高质量的锻钢件产品是保证工程机械设备安全运行的重中之重， 减少锻件钢气体及夹杂物含量、提高钢质洁净度是提高锻钢件产品质量的重要保证。
[0003] 目前用于制造水电站发电机转轴、较轴的锻件钢由于使用性能要求较高，对钢质 要求较高，要求具有较高的强度和良好的塑初性，良好的抗疲劳性能和断裂初度，低的疲劳 裂纹扩展速率，W保证发电机安全长寿高效的运转;为确保锻件钢具有良好的深加工使用 性能，要求钢水具有高洁净度，即钢中含有低的气体含量和非金属夹杂物。
[0004] 目前国内已有发电机转轴用锻件钢工艺力学性能的研究报道，钢中氧含量大多为 0.0015wt%~0.0035wt%，氨含量为0.0002wt%~0.00035wt%，非金属夹杂物大多为0.5~1.5级， 钢材具有较好的强初性和抗疲劳性能，能满足发电机安全高效的运转，但使用寿命受到一 定限制。目前国内尚无设及用于制造水电站发电机转轴、较轴的高洁净度锻件钢钢水冶炼 方法的专利和论文的研究报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的第一目的在于提供一种用于制造水电站发电机转轴、较轴的锻件钢钢 水;第二目的在于提供所述的用于制造水电站发电机转轴、较轴的锻件钢钢水的冶炼方法。
[0006] 本发明的第一目的是运样实现的，所述的用于制造水电站发电机转轴、较轴的锻 件钢钢水具有下列重量百分比的化学成分：C 0.42~0.46 wt%、Si 0.20~0.30 wt%、Mn 0.55~0.75 wt〇/〇、S < 0.005wt〇/〇、P < 0.015wt〇/〇、0 < 0.0010wt〇/〇、H< 0.000lwt〇/〇、N< 0.0045wt%，其余为化及不可避免的不纯物。
[0007] 本发明的第二目的是运样实现的，包括W下步骤： A、 铁水预处理脱硫:将化学成分C 4.5-5.2wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.30-0.60wt%、 P 0.080-0.120wt%、S含0.030wt%，其余为化及不可避免的不纯物的高炉铁水运至KR法铁水 预处理装置进行脱硫处理，揽拌头插入深度控制为2200mm-2350mm，按12.0~14.0 kg/t钢的 量，加入CaO质脱硫剂进行脱硫处理，揽拌时间控制为6~8分钟;揽拌结束后进行化后渣操 作，保证钢包内铁水面裸露含4/5，化净脱硫渣;预处理后铁水成分控制为:C 4.3-5.2wt%、 Si 0.30-0.60wt〇/〇、Mn 0.30-0.60wt〇/〇、P 0.080-0.120wt〇/〇、S< 0.007wt〇/〇,其余为Fe及不可 避免的不纯物； B、 钢水冶炼：将化学成分C 4.3-5.2wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.30-0.60wt%、P ο. 080-0.120wt%、S含ο. 007wt%，其余为化及不可避免的不纯物的A步骤的预处理脱硫铁水、 化学成分C 0.12-0.20wt%、Si 0.20-0.30 wt%、Mn 0.40-0.65wt%、P 0.020-0.040wt〇/〇、S 0.020-0.035wt%，其余为化及不可避免的不纯物的优质废钢及化学成分C 3.2-3.6 wt%、Si 0.40-0.60 wt%、Mn 0.25-0.50 wt%、P 0.070-0.095wt%、S 0.015-0.030wt%，其余为化及 不可避免的不纯物的低憐硫生铁加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按35.0~ 40.0 kg/t钢、20.0~25. Okg/t钢、4.5~6. f5kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱儀球造 渣，控制终点碳含量含0.15wt%，出钢溫度含1650°C;出钢前向钢包底部加入活性石灰和精 炼渣进行渣洗，石灰加入量为:2. Okg/t钢，精炼渣加入量为:0.5kg/t钢;出钢时采用全程底吹 氣工艺，氣气流量控制为20~4(ML/min; C、 脱氧合金化:将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱 氧合金化顺序:娃巧领^娃铁^高碳儘铁，依次向钢包中加入下列物质：按2. Okg/t钢的量， 加入下列质量比的娃巧领合金：Si 52.5wt%，& 11.5wt%，Ba 13.5wt%，Al 4.2wt%，其余为 化及不可避免的不纯物;按2.1~2.化g/t钢的量，加入下列质量比的娃铁:Si 73.4wt%，其余 为Fe及不可避免的不纯物；按7.2~8.2kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳儘铁：Μη 75.6wt%，C 6.5wt%，其余为化及不可避免的不纯物;按1.3~2.化g/t钢的量，加入下列质量 比的增碳剂:C 92.15wt%，S 0.085wt%，灰份4.15wt%，挥发份 1.64wt%，水份 0.75wt%，其余 为不可避免的不纯物;在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金及增碳剂；出钢完毕后，将钢 水吊送至LF炉精炼工序； D、 钢水LF炉精炼:将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氣气带，开启氣气采用 15~25化/min的小氣量吹氣2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣;通电3分钟后，抬电极 观察炉内化渣情况，之后测溫、取样;若渣况较稀，补加石灰5.0~7. Okg/t钢，然后加入电石 0.5 kg/t钢调渣，控制渣碱度为6.0~8.0;之后将钢水溫度加热至1645~1660°C后进行喂线 处理，喂入具有下列质量比的娃巧线:Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余为化及不可避免的不 纯物，喂线速度为3. Om/s，喂线量为150m;喂线结束采用流量为20~3(ML/min的小氣气量对 钢水进行软吹氣，软吹时间为2分钟，之后加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/ t钢，然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位； E、 钢水VD炉真空精炼:将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氣管，开启氣气采用 15~2(ML/min的小氣量吹氣2分钟，之后对钢水定氧定氨，同时测溫取样;取样完毕后，将真 空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至45~65化时，开始进行保真空 脱气处理，同时进行底吹氣处理，根据钢包透气情况氣气流量控制为40~7(ML/min，在真空 度45~65化条件下钢水脱气处理时间控制为16-20分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主 阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氨;之后对钢水进行小氣气量软吹氣处理，氣气流量为 30~5(ML/min，软吹氣时间为3分钟;钢水软吹氣结束后，加入常规大包钢水覆盖剂，加入量 控制为1.0 kg/t钢，即获得一种用于制造水电站发电机转轴、较轴的优质锻件钢钢水，钢水 具有下列重量百分比的化学成分:C 0.42~0.46 wt%、Si 0.20~0.30 wt%、Mn 0.55~0.75 wt〇/〇、S < 0.005wt〇/〇、P < 0.015wt〇/〇、0 < 0.0010wt〇/〇、H< 0.0001wt〇/〇、N< 0.0045wt〇/〇,其余为化及 不可避免的不纯物，其工艺力学性能如表1和表2所示： 表1钢水生产的锻件钢夹杂物检验情况
本发明所生产的钢水洁净度高，用其生产的锻件钢非金属夹杂物和气体含量均较低/ 即钢中氧含量为0. 〇〇〇5wt%~0.0 OlOwt%，氨含量为0.00003wt%~0.0 OOlwt%，非金属夹杂物为 0~0.5级，具有优异的强初性、低溫冲击初性、抗疲劳性能及断裂初度，满足了发电机安全长 寿高效的运转。
【具体实施方式】
[000引下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不W任何方式对本发明加 W限制， 基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
[0009] 本发明所述的用于制造水电站发电机转轴、较轴的锻件钢钢水具有下列重量百分 比的化学成分：C 0.42 ~0.46 wt〇/〇、Si 0.20~0.30 wt〇/〇、Mn 0.55~0.75 wt〇/〇、S< 0.005wt〇/〇、P < 0.015wt〇/〇、0 < 0.0010wt〇/〇、H < 0.0001wt〇/〇、N < 0.0045wt〇/〇,其余为化及不可避 免的不纯物。
[0010] 本发明所述的用于制造水电站发电机转轴、较轴的锻件钢钢水的冶炼方法，其特 征在于包括W下步骤： A、 铁水预处理脱硫:将化学成分C 4.5-5.2wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.30-0.60wt%、 P 0.080-0.120wt%、S含0.030wt%，其余为化及不可避免的不纯物的高炉铁水运至KR法铁水 预处理装置进行脱硫处理，揽拌头插入深度控制为2200mm-2350mm，按12.0~14.0 kg/t钢的 量，加入CaO质脱硫剂进行脱硫处理，揽拌时间控制为6~8分钟;揽拌结束后进行化后渣操 作，保证钢包内铁水面裸露含4/5,化净脱硫渣;预处理后铁水成分控制为:C 4.3-5.2wt%、 Si 0.30-0.60wt〇/〇、Mn 0.30-0.60wt〇/〇、P 0.080-0.120wt〇/〇、S< 0.007wt〇/〇,其余为Fe及不可 避免的不纯物； B、 钢水冶炼：将化学成分C 4.3-5.2wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.30-0.60wt%、P 0.080-0.120wt%、S含0.007wt%，其余为化及不可避免的不纯物的A步骤的预处理脱硫铁水、 化学成分C 0.12-0.20wt%、Si 0.20-0.30 wt%、Mn 0.40-0.65wt%、P 0.020-0.040wt〇/〇、S 0.020-0.035wt%，其余为化及不可避免的不纯物的优质废钢及化学成分C 3.2-3.6 wt%、Si 0.40-0.60 wt%、Mn 0.25-0.50 wt%、P 0.070-0.095wt%、S 0.015-0.030wt%，其余为化及 不可避免的不纯物的低憐硫生铁加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按35.0~ 40.0 kg/t钢、20.0~25. Okg/t钢、4.5~6