[发明专利]风电增速箱外主轴用大规格42CrMo4调质钢制造工艺

说明书

本发明公开一种不小于Φ450mm风电主轴用调质钢42CrMo4制造工艺，解决大圆调质钢高强度、高韧性，稳定力学性能的技术问题；本发明采用如下技术方案：1.工艺路线：电炉+LF+VD→模铸→锻造(3500t快锻机)→正火处理→调质；2.通过优化内控成分保证钢材力学性能稳定，熔炼成分添加钒、铌、镍等强化元素，提高钢材的强度；通过调质前的预处理，对钢材进行正火来均匀组织，细化晶粒，调质后获得良好的冲击韧性；通过对回火出炉钢材风冷来避免回火脆性。本发明的有益处在于：解决了大圆调质钢力学性能稳定合格，抗拉强度(Rm)为760MPa～910MPa,屈服强度(Re)不小于535MPa，断面收缩率(A)不小于15％，冲击吸收功(AkV)不小于38J；改善冲击韧性问题。

技术领域

本发明属于金属材料制造领域，涉及风电增速箱外主轴用钢制造工艺，主要用于大规格(≥Φ450mm)42CrMo4调质钢的生产。

背景技术

风电主轴是连接齿轮箱和风机叶片转轮的空心轴，需要具有良好的综合性能，因此风电主轴用钢应具有高强度和良好的冲击韧性；随着风电行业迅速发展，对风电增速箱外主轴用钢提出了更高的要求，尤其是机械性能中的强度要求。目前，风电增速箱外主轴用42CrMo4调质钢规格不小于Φ450mm，强度、韧性要求高，力学性能指标较严，要求距表面1/3半径位置机械性能：抗拉强度(Rm)为760MPa～910MPa,屈服强度(Re)不小于535MPa，断面收缩率(A)不小于15％，冲击吸收功(AkV)不小于38J,现有生产技术工艺难以满足大规格42CrMo4调质钢的技术要求，并且未见国内、外文献有相关研究的报道。

发明内容

本发明公开一种风电增速箱外主轴用大规格42CrMo4调质钢制造工艺，通过优化内控成分保证钢材力学性能稳定；通过调质前的预处理，对钢材进行正火来均匀组织，细化晶粒，调质后获得良好的冲击韧性；通过对回火出炉钢材风冷来避免回火脆性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

1.工艺路线：电炉+LF+VD→模铸→锻造(3500t快锻机)→正火处理→调质。

2.具体工艺制度：

⑴炼钢工艺

①化学成分

42CrMo4钢化学成分内控标准见表1；

表1

②采用电炉+LF+VD炼钢，保证钢锭内部纯净度及成分均匀。

⑵锻造工艺

1200℃～1220℃保温5h～8h方可出炉压钳把、镦粗，镦完回炉再烧，1180℃～1200℃保温3h～5h，出炉拔长，终锻温度850℃～900℃，成品材锻后去氢退火。

⑶正火工艺

以不大于100℃/h速度升温至880℃±10℃，保温10h～12h，之后出炉空冷至400℃以下。

⑷调质工艺

以不大于80℃/h速度升温至860℃±10℃，保温8h～12h，钢材出炉淬火，钢材出炉到淬水时间间隔不大于4min；淬水过程要多步进行，规定如下：第一步：浸水3min；第二步：空冷40s；第三步：浸水2min；第四步：空冷50s；第五步：浸水55min；淬火后1h～2h内装电炉回火，炉温300℃±50℃待料，然后以不大于60℃/h速度升温至625℃保温35h；钢材回火出炉后吊出单摆风冷，风冷至料温150℃以下。

3.理化性能

⑴非金属夹杂物按ISO4967 A法检验，合格级别应符合表2规定；

表2