[发明专利]一种风力发电机齿轮箱轴承用钢及其生产方法

说明书

本发明涉及一种风力发电机齿轮箱轴承用钢及其生产方法，化学成分为C：0.80～1.05％，Si：0.20～0.45％，Mn：0.25～0.45％，Cr：1.60～1.95％，S≤0.015％，P≤0.020％，Ni：≤0.25％，Cu≤0.30％，Mo：0.15～0.25％，Al：≤0.05％，Ca≤0.0010％，Ti≤0.0015％，O≤0.0008％，As≤0.04％，Sn≤0.03％，Sb≤0.005％，Pb≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。生产流程为铁水预处理‑转炉或电弧炉冶炼‑LF精炼‑RH或VD炉精炼‑大截面连铸CCM大连铸坯—连轧—快冷—精整，本申请对关键工序进行优化研究和控制，使钢材获得高的纯净度、高的组织均匀性和高的致密度，替代当前的电渣重熔生产工艺，其显著优于市场产品。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，更具体的是涉及一种齿轮箱轴承用钢及其制造方法。

背景技术

风能是目前最有发展前景的可再生能源，是一种洁净、无污染的绿色能源，在各种可替代能源中，风能的利用前景最为广阔，越来越受到世界各国的重视，其蕴量巨大。

风力发电机是风能利用的核心设备，主要由桨叶、齿轮增速器、发电机、塔架、控制设备等几个子系统组成。齿轮传动系统作为风力发电机的核心设备。其中，齿轮箱是连接机组主轴和发电机的传动部件，其主要功能是将主轴的低速运转输入，转化成中速或高速发电机所需的输出，是风力发电机的重要部件之一。齿轮箱轴承由于承受的扭矩和转速波动范围大，传输负载易突变，箱体质量与安装空间有限制，安装平台存在柔性变形等，因而与传统的重载工业齿轮箱的应用环境相去甚远。由于风力发电机组的吊装和更换轴承极为不便且成本较高，一次安装拆卸费用即高达几十万到上百万,使得风电齿轮箱轴承具有较高的技术复杂度,是公认的国产化难度最大的技术之一,也成为影响我国风力发电制造业发展的软肋。

根据风力发电机齿轮箱轴承的特殊用途及要求，对原材料轴承用钢也提出很高的要求。目前，风电齿轮箱增速器轴承采用电渣重熔冶炼的高碳铬轴承钢GCrl5SiMn。由于电渣重熔工艺生产的钢材具有非金属夹杂物颗粒细小且分布均匀、组织均匀性高和致密度高等诸多质量优势，因此，其质量稳定性一直较好。但电渣重熔生产工艺也存在生产效率、产能非常低，能耗和生产成本非常高等明显的劣势，因此，电渣重熔钢的市场竞争力很低。若采用连铸工艺生产，虽然在生产效率及成本方面占据明显优势，但由于当前连铸坯在纯净度、均匀性方面的差距，还不能满足风力发电机齿轮箱轴承用钢的要求，因此采用连铸方式批量规模生产风力发电机齿轮箱轴承用钢的相关方法还未见报导。此外，由于GCr15SiMn采用的是马氏体淬火，淬火后其冲击韧性相对较差，也存在一定的不足。

发明内容

本申请在目前生产高碳铬轴承钢的基础上，提出一种新的用于风力发电机齿轮箱轴承用钢，利用真空脱气、连铸、轧制的高效率、大产能、低成本工艺路线，对关键工序进行优化研究和控制，使钢材获得高的纯净度、高的组织均匀性和高的致密度，替代当前的电渣重熔生产工艺，并使性能满足风力发电机的齿轮箱轴承用钢的要求。

为了满足风力发电机齿轮箱轴承用钢材的纯净度、均匀性、致密性、耐磨性及淬透性要求，本申请设计了一种新的真空脱气+连铸生产技术制造的风力发电机齿轮箱轴承用钢。