一種風電偏航、變槳軸承套圈用鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001] 本發(fā)明涉及一種合金鋼及其制備方法。
【背景技術(shù)】 [0002] 風能作為一種可再生綠色能源，越來越受到世界各國的青睞。近年來， 世界各國加大了對風能的開發(fā)力度，加快研發(fā)風能發(fā)電設(shè)備。為降低風力發(fā)電成本，最大限 度的降低風力發(fā)電機組的造價，各國正在不斷提高單機功率，從而提高風能轉(zhuǎn)換效率，提高 風電市場競爭力。目前實現(xiàn)國產(chǎn)化的風力發(fā)電機組主要為3MW及以下的小功率發(fā)電機組， 5MW及以上大功率風力發(fā)電機組的關(guān)鍵零部件主要依賴進口，其中就包括偏航、變槳軸承。 為在大功率（5MW及以上）風電機組的生產(chǎn)上突破國外的技術(shù)封鎖，自主研制一種具有優(yōu)異 淬透性能的中碳調(diào)質(zhì)鋼顯得尤為重要。
[0003] 在JB/T 10705-2007滾動軸承、風力發(fā)電機軸承中提出以42CrM〇鋼作為偏航、變 槳軸承套圈的制造用鋼，因此國內(nèi)生產(chǎn)的小功率（3麗及以下）風電機組用偏航、變槳軸 承也普遍采用42CrMo鋼為生產(chǎn)材料，但是單機功率增大必然導致軸承套圈尺寸的增大， 42CrMo鋼甚至具有優(yōu)異淬透性的40CrNiMo鋼已經(jīng)無法達到軸承鋼所要求的性能指標，因 此研發(fā)新鋼種已成必行之舉。
[0004] 專利公告號CN101935811A，名稱為"一種高強度、耐低溫沖擊、耐候性的風電回轉(zhuǎn) 支承用鋼及其生產(chǎn)工藝"的中國發(fā)明專利，該鋼的組成成分wt%為C :0.41~0.44%，Si : 0· 17 ~（λ 37%，Mn :0· 60 ~0· 80%，Cr :0· 90 ~L 20%，M〇 :0· 20 ~(λ 30%，P :彡 0· 020%， S :彡 0· 015%，Al :0· 015 ~0· 045%，Cu :彡 0· 20%，，Sb :彡 0· 003%，Sn :彡 0· 002%，As : 彡 0· 010%，B :彡 0· 010%，[0]:彡 15ppm，[H]彡 I. 5ppm，[N]彡 70ppm，余為 Fe。該發(fā)明提 供了一種高強度、耐低溫沖擊風電軸承鋼，其_40°C沖擊功大于27J，但是其并未給出強度 級別。從該鋼合金成分看，該鋼的淬透性應(yīng)與42CrMo鋼相近，只能用于小功率（3麗及以下） 風電軸承的生產(chǎn)。專利公告號CN101230441B，名稱為"耐低溫沖擊的風電變槳、偏航軸承套 圈用42CrMoVNb鋼"的中國發(fā)明專利，該42CrMoVNb鋼的組分和含量為C :0. 42~0. 45、Si : 0. 15 ~0. 30、Mn :0. 60 ~0. 90、Cr :0. 90 ~1. 20、Mo :0. 15 ~0. 30、Ni :0. 35 ~0. 60、V : 0· 08 ~0· 15、Nb :0· 03 ~0· 06、Cu 彡 0· 20、S :彡 0· 015、P :彡 0· 015、[0]:彡 20ppm、[H]: < 2. Oppm，其余為Fe和正常的雜質(zhì)。該發(fā)明提供了一種風電偏航、變槳軸承用鋼，雖添加了 V、Nb等微合金元素 ，但并未提及其對于鋼淬透性的提高作用，而僅僅在于細化晶粒尺寸，如 此在應(yīng)用于大尺寸大截面的軸承生產(chǎn)時仍然無法解決心部性能不達標的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、具有優(yōu)異淬透性的風電偏航、 變槳軸承套圈用鋼及其制備方法。它是在中碳低合金鋼中添加了少量的V和Al合金元素， 并將鋼中的N控制在較低含量，利用Al元素的固N作用，阻止VN生成，使V以固溶狀態(tài)存 在于奧氏體中，用于提高鋼的淬透性。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 本發(fā)明風電偏航、變槳軸承套圈用鋼的化學成分質(zhì)量百分比（wt% )為：C0. 37~ 0. 42、Mn 0. 50 ~0. 80、Mo 0. 20 ~0. 30、Ni 1. 30 ~1. 70、Cr 0. 70 ~1. 00、Si 0. 20 ~ 0· 50、Als s 0· 035 ~0· 055、V 0· 07 ~0· 12、N 彡 0· 004、0 彡 0· 0008、H 彡 0· 00015、 S < 0. 010, P < 0. 015,其余部分為Fe和少量雜質(zhì)。
[0008] 上述風電偏航、變槳軸承套圈用鋼的制備方法：
[0009] (1)采用轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水，將鋼水經(jīng)過常規(guī)爐外精煉和常規(guī)真空脫氣處理，采用常規(guī) 保護澆鑄工藝獲得純凈少氮的鋼坯，將鋼坯進行熱塑性加工、正火、熱碾環(huán)加工成風電偏 航、變槳軸承套圈；
[0010] (2)對上述軸承套圈進行熱處理，首先加熱到860~890°C溫度保溫3-5h進行奧 氏體化后油淬處理，然后再加熱到580~630°C溫度保溫3-5h油冷至室溫。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
[0012] 1、具有優(yōu)異的淬透性，其淬透性遠高于40CrNiMo鋼。（最好有具體對比數(shù)據(jù)？）
[0013] 2、各項力學性能完全達到大功率（5MW)風電偏航和變槳軸承用鋼的標準和使用 要求。
【具體實施方式】
[0014] 實施例1
[0015] 采用轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水，將鋼水經(jīng)過常規(guī)爐外精煉和常規(guī)真空脫氣處理，采用常規(guī)保 護澆鑄工藝獲得純凈少氮的鋼坯，鋼的化學成分為（wt% ) :C :0. 39、Mn :0. 69、Mo :0. 22、 Cr :0· 89、Si :0· 34、Al酸溶：0· 039、N :0· 0022、0 :0· 0007、H :0· 00010、S :0· 004、P :0· 006,其 余為Fe和正常雜質(zhì)；將上述鋼坯進行熱塑性加工、正火、熱碾環(huán)加工成5麗級風電變槳軸承 套圈尺寸；對上述軸承套圈進行熱處理，加熱到溫度860°C，保溫4h進行奧氏體化后油淬， 然后再加熱到630°C，保溫3h后油冷至室溫。對壁厚12. 5mm位置處取樣進行機械性能測 試，結(jié)果如表1 :
[0016] 表 1.
[0017]
【主權(quán)項】
1. 一種風電偏航、變槳軸承套圈用鋼，其特征在于：它的化學成分質(zhì)量百分比Wt%為： C0. 37 ~0. 42、Mn0. 50 ~0. 80、Mo0. 20 ~0. 30、Ni1. 30 ~1. 70、CrO. 70 ~1. 00、Si 0? 20 ~0? 50、AlgjS 0? 035 ~0? 055、V0? 07 ~0? 12、N彡 0? 004、0 彡 0? 0008、H彡 0? 00015、 S< 0. 010、P< 0. 015,其余部分為Fe和少量雜質(zhì)。
2. 權(quán)利要求1所述的風電偏航、變槳軸承套圈用鋼的制備方法，其特征在于： (1) 采用轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水，將鋼水經(jīng)過常規(guī)爐外精煉和常規(guī)真空脫氣處理，采用常規(guī)保護 澆鑄工藝獲得純凈少氮的鋼坯，將鋼坯進行熱塑性加工、正火、熱碾環(huán)加工成風電偏航、變 槳軸承套圈； (2) 對上述軸承套圈進行熱處理，首先加熱到860~890°C溫度保溫3-5h進行奧氏體 化后油淬處理，然后再加熱到580~630°C溫度保溫3-5h油冷至室溫。
【專利摘要】一種風電偏航、變槳軸承套圈用鋼，它的化學成分質(zhì)量百分比為：C：0.37～0.42、Mn：0.50～0.80、Mo：0.20～0.30、Ni：1.30～1.70、Cr：0.70～1.00、Si：0.20～0.50、Al酸溶：0.035～0.055、V：0.07～0.12、N：≦0.004、O：≦0.0008、H：≦0.00015、S：≦0.010、P：≦0.015，其余部分為Fe和少量雜質(zhì)。上述風電偏航、變槳軸承套圈的制備方法是對加工成的風電偏航、變槳軸承套圈進行熱處理，首先加熱到860～890℃溫度保溫3-5h進行奧氏體化后油淬處理，然后再加熱到580～630℃溫度保溫3-5h油冷至室溫。本發(fā)明制備的鋼具有優(yōu)異的淬透性，其淬透性遠高于40CrNiMo鋼，各項力學性能完全達到大功率(5MW)風電偏航和變槳軸承用鋼的標準和使用要求。
【IPC分類】C22C38-46, C21D1-18
【公開號】CN104726783
【申請?zhí)枴緾N201510066587
【發(fā)明人】張福成, 陳晨, 楊志南
【申請人】燕山大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年2月9日