專利名稱：一種高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體為一種高性能風(fēng)力發(fā)電機鋼錠制備工藝。
背景技術(shù)：
在包“十二五”期間，風(fēng)力發(fā)電成為我國優(yōu)先發(fā)展的清潔能源，風(fēng)電發(fā)電設(shè)備建設(shè)進展較快，風(fēng)電的核心部件及關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化也受到普遍的重視。這種材料在實際應(yīng)用狀態(tài)下要承受高動態(tài)應(yīng)力、高的疲勞周期載荷作用，要求具有優(yōu)良力學(xué)性能。合金鋼材力學(xué)性能優(yōu)劣主要取決于其純凈度，其中非金屬夾雜物的形態(tài)和尺寸、參與元素含量等作為純凈度關(guān)鍵指標成為行業(yè)技術(shù)關(guān)注重點。傳統(tǒng)脫氧方法采用鋁脫氧、高堿度渣真空冶煉技術(shù)，鋼中夾雜物以氧化物、硫化物、硅酸鹽夾雜物、點狀不變形夾雜物形態(tài)存在，以脆性夾雜物A1203為主。高動態(tài)應(yīng)力的鋼，在使用中脆性夾雜物會產(chǎn)生有害的張力場，從而導(dǎo)致疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴展，使鋼的使用疲勞壽命降低。一般風(fēng)電發(fā)電機機軸采用德國進口 17NiCrMo6材料制成，這是一種具有相當強韌性的材料，可以滿足風(fēng)力發(fā)電機高速運轉(zhuǎn)及工作經(jīng)常變載的要求。但目前市場上這種材料的成本較高，且因為鋼錠尺寸較大，若澆注溫度和速度控制不當會造成嚴重的疏松或產(chǎn)生二次縮孔，導(dǎo)致材料質(zhì)量不穩(wěn)定，一般較難通過嚴格探傷測試；另外，為確保滿足惡劣的使用條件，要求耐受低溫一40°C海水侵蝕，及達到機械性能規(guī)范，冶煉的難點主要是如何把硫、磷含量控制在0.003%的高水平成分范圍內(nèi)。在鋼鐵合金冶煉過程中，在煉鋼階段將原料熔化為鋼水，然后；在氧化期過程中，需加入氧化劑(如吹入氧氣、或加入鐵礦石即氧化鐵FeO)以氧化其中的碳、及去除有害的磷等雜質(zhì)和氣體。在通常情況下，需要加入過量的氧化劑，以達到脫碳、脫磷、除去有害雜質(zhì)和氣體(如氫和氮)的目的，因此會形成氧化夾雜物(以FeO為主)。氧化夾雜物對鋼質(zhì)有害，造成所得到的鋼鐵容易發(fā)生熱脆等。通`常需要再加入脫氧劑進行脫氧處理，即鋼鐵冶煉中的還原期。脫氧劑的種類有很多，常用的有硅鐵、錳鐵、硅錳合金、鋁等，以及用作脫氧劑和合金化材料的有鈮鐵、釩鐵、鈦鐵等。在電弧爐及鋼包精煉爐(LF爐)中進行的脫氧處理工藝主要有沉淀脫氧和擴散脫氧。沉淀脫氧:向鋼水中直接加入脫氧的合金材料，使之形成氧化物；該氧化物上浮進入鋼渣。這種方法脫氧速度快，但是產(chǎn)生的夾雜物較多，且夾雜物混合在鋼水中不易上浮于渣中，因此較難去除。一般在沉淀脫氧前會在鋼水中加入少量螢石(CaF2，用量一般為鋼水量的1%)、石灰(即氧化鈣，用量一般為鋼水量的2%)等造渣材料制造漂浮在鋼水表面的渣中，用于吸附鋼水中的夾雜物。擴散脫氧:在鋼渣中氧化鐵的含量較高，可向鋼渣中加入碳粉、硅粉、硅鈣粉、鋁粉等還原劑，用于還原鋼洛，使鋼渣中的FeO含量降低，有利于鋼水中的氧擴散到鋼渣中。沉淀脫氧過程中，常用的脫氧劑材料有錳鐵、硅鐵、硅錳鐵和鋁，這幾種材料的價格較低。一般情況下，脫氧劑折合為硅、錳和鋁元素，與鋼水的用量比為0.17% 0.37%、0.3% 0.6%和0.05% 0.10%?，F(xiàn)有的工藝中，脫氧劑錳鐵、硅鐵、硅錳鐵和鋁分別加入鋼水中進行反應(yīng)；根據(jù)對氧親和力的強弱，加入順序為錳鐵、硅鐵、硅錳鐵和鋁，由于錳與氧的親和力弱，需要反應(yīng)較長的時間，因此最先加入；鋁較為活潑，反應(yīng)時間較短。由于鋼水的溫度一般在1600°C左右，在冶煉過程中分別單獨加入上述脫氧劑，就不能形成低熔點、比重輕的液態(tài)大顆粒(A1203、SiO2和MnO的熔點分別為2050°C、1713°C和1785°C，高于鋼水溫度)，這些脫氧產(chǎn)物在鋼水中以固體狀存在，混合在鋼水中，難以上浮以脫離鋼水進入鋼渣。因此，需要對現(xiàn)有工藝加以改進，使脫氧劑能夠形成比重輕、熔點低、顆粒大的脫氧產(chǎn)物，以便脫離鋼液上浮于鋼渣中，從而使鋼液得到凈化。由于沒有找到良好的脫氧劑材料，其脫氧均采用常規(guī)的脫氧劑，如錳鐵、硅鐵、鋁分別單獨進行脫氧。這樣無法使鋼液獲得進一步凈化，因而難以達到和滿足客戶對特殊重要產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量的要求。采用現(xiàn)有常規(guī)脫氧劑均難全部達到和滿足其要求。因此，需要克服上述難題，從而確保國家各重點工程項目對產(chǎn)品的高倍夾雜和探傷高水準的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝。技術(shù)方案為，高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝，包括如下步驟:(I)電弧爐底加入小碎礦或氧化鐵皮，并加入石灰，再加入低硫磷潔凈廢鋼，通電熔化；并加入Mo和Ni，同 時增加配碳量，使鋼水的含碳量達到0.6% 2.0% ；Mo和Ni可以在通電熔化前、通電熔化過程中或形成鋼水后加入；所述的小碎礦為含50wt% 70wt%三氧化二鐵的鐵礦石；優(yōu)選的，所述低硫磷潔凈鋼的碳含量< 0.2%，硫和磷的含量< 0.03% ;在電弧爐爐底添加的氧化鐵及生石灰與低硫磷潔凈鋼用量比為20 30公斤/噸和30 40公斤/噸；(2)形成鋼水后，吹氧氣并向鋼水中分3 6次繼續(xù)加入小碎礦或氧化鐵皮，并加入石灰，同時換渣，在1530 1560°C下冶煉氧化進行脫碳脫磷；氧化鐵皮或小碎礦的用量與鋼水比例為10 20公斤/噸，石灰用量為15 25公斤/噸；(3)脫磷和脫碳后的鋼水溫度升至1700 1750°C倒入鋼包精煉爐內(nèi)，造渣形成稀薄渣后，加入復(fù)合脫氧劑進行預(yù)脫氧，復(fù)合脫氧劑與鋼水用量比為4 5公斤/噸；所述復(fù)合脫氧劑為含有娃、猛、招的合金，其中猛的含量為16 20%,娃的含量為8 10%,招的含量為8 10%,均為重量百分比；優(yōu)選的，用石灰和螢石造洛，與鋼水的用量比為10 15公斤/噸和5 8公斤/噸；(4)向鋼水中加入Cr和Mn，并在鋼渣表面加入粉狀脫氧劑，在1600 1650°C下精煉I 1.5小時，同時利用LF爐底吹惰性氣體攪拌；所述脫氧劑為AD粉，以及碳粉、硅鈣粉或電石中的任意一種或幾種；AD粉與鋼水的用量比為4 6公斤/噸，碳粉、硅鈣粉或電石的總量與鋼水的用量比為2 4公斤/噸；(5)向鋼水中補充Si，繼續(xù)冶煉5 10分鐘;鋼水中，Mn、S1、Cr、Mo、Ni和C的重量百分比含量分別為:Mn0.60% 0.90%, Si0.05% 0.38%, Cr0.80% 1.1%，Mo0.15%
0.25%, Nil.25% 1.5% ；C0.14% 0.20% ；
(6)真空脫氣處理，出爐澆注。真空脫氣的方法為:迅速將鋼水溫度升至1680°C以上，然后將鋼包移至脫氣工位，在真空度為4 67pa的狀態(tài)下處理20 30分鐘；所述的澆注工藝條件為:澆注溫度1510 1538°C;澆注速度為:錠身澆注速度1.1 1.4噸/分鐘，冒口澆注的時間為錠身澆注時間的2/3 I倍；在澆注前用惰性氣體置換模內(nèi)的空氣，并在澆注過程中用惰性氣體保護。通過本工藝所得產(chǎn)品化學(xué)成分及含量(重量百分比):C0.14% 0.20%, Mn0.60%
0.90%, Si0.05% 0.38%, Cr0.80% 1.1%，Μο0.15% 0.25%, Ni 1.25% 1.5% ；P ^ 0.003%,S ≤ 0.003%, Cu ( 0.3%步驟(3)的復(fù)合脫氧劑，優(yōu)選的，其中錳、硅和鋁的重量比為1.9 2.05:0.95
1.05 碳含量< 0.5wt%,硫和磷含量分別< 0.05wt% ;更優(yōu)選的,所述復(fù)合脫氧劑中，猛的含量為18%，硅的含量為9%，鋁的含量為9%。上述復(fù)合脫氧劑的制備方法包括如下步驟:(A)按錳、硅和鋁的配比混合錳鐵、硅鐵、鋁和潔凈的低碳鋼；所述的錳鐵中錳的含量為70% 80%，硅鐵中硅的含量為45% 75%，低碳鋼的鐵含量彡95%，碳含量彡0.2%，硫和憐的含量< 0.05%,均為重量百分比；(B)將步驟(A)混合后的原料熔化后，在1350 1400°C下進行冶煉，冶煉的時間為0.5 I小時，再澆注成型。這種復(fù)合脫氧劑用于鋼水作預(yù)脫氧和進行脫氧，脫氧效果好，而且夾雜物在鋼水中的殘留很少，使鋼水更為純凈。本發(fā)明所提供的含硅、錳和鋁的復(fù)合脫氧劑，進行脫氧后所形成的脫氧產(chǎn)物熔點遠低于1270°C，且生成的脫氧產(chǎn)物夾雜物顆粒的粒徑大、比重輕，易于上浮于鋼渣中，

根據(jù)斯托克原理，脫氧產(chǎn)物的上浮速度V計算公式為:V=2/9XgX (P0-P1) / n Xr2其中，P0和P1分別為鋼水和脫氧產(chǎn)物的比重(kg/m3)，η為鋼水粘度，g為重力加速度9.8m/s2，r為脫氧產(chǎn)物顆粒的半徑。由此可見,r對于V的影響最大；在Pd、Pp Π、g均確定為常數(shù)的情況下,上浮速度V取決于脫氧物的顆粒半徑。上述復(fù)合脫氧劑，加入鋼水進行脫氧后所形成的脫氧產(chǎn)物熔點遠低于1270°C，在鋼水中存在的形式為易團聚的液體顆粒，容易上升到鋼水表層的浮渣中，而不是懸浮于鋼水中的細碎粉末狀固體顆粒；脫氧產(chǎn)物夾雜物顆粒的粒徑大、比重輕，上浮速度明顯加快，易于上浮進入鋼渣中，使得鋼水得到凈化。這種復(fù)合脫氧劑不僅脫氧效果好，而且脫氧后形成的夾雜物在鋼水中殘留顯著降低，產(chǎn)品純凈度高，從而滿足客戶對高質(zhì)量高標準鋼材的要求。通過該復(fù)合脫氧劑出來的鋼錠，其質(zhì)量甚至可以與經(jīng)過電渣重熔的鋼錠媲美。本發(fā)明冶煉方法，采用電弧爐脫磷、LF精煉脫硫工藝，分兩步脫磷、脫硫，與現(xiàn)有技術(shù)相比，得到的合金鋼純度高，硫、磷含量均低于0.003%，比現(xiàn)有技術(shù)降低十倍，提高了材料的韌性及強度等力學(xué)性能。同時減少非金屬夾雜物含量，提高產(chǎn)品探傷檢測水平，在保證使用性能的前提下減少能耗，降低了成本。產(chǎn)品的屈服強度σ s≥830MPa,抗拉強度σ b為1180 1420MPa，延伸率δ 5超過20%，斷面收縮率Ψ超過50%，沖擊功Akv超過50J，硬度不超過229ΗΒ。最終鍛件通過φ .5mm探傷標準測試。
具體實施例方式實施例1(I)以30噸冶煉量計，先在電弧爐爐底中加入0.5 0.55噸小碎礦(鐵礦石，主要成分Fe2O3,含量60wt% 70wt%)和0.7 0.8噸石灰(氧化鈣)用于提早造渣，然后投入28.8 29噸低硫磷潔凈廢鋼(其中鐵含量> 98wt%，碳含量< 0.2wt%，硫和磷含量分別(0.03wt%)，通電熔化；熔化過程中向鋼水中加入51公斤Mo和381公斤Ni ；(2)在配碳量0.6% 1%、同時吹氧條件下，在1540±10°C下氧化冶煉I 1.5小時進行氧化脫碳脫磷；脫碳脫磷期間分3 5次加入0.4 0.45噸小碎礦或氧化鐵皮，以及0.45 0.55噸石灰進行造渣，造渣的同時進行流渣換渣；氧化期脫碳量彡0.4% ；(3)將步驟(2)脫磷脫碳后的鋼水溫度升至1700 1750°C倒入鋼包精煉爐(LF爐)內(nèi)，按10 15kg/噸(鋼水)和5 6kg/噸(鋼水)的比例，加入石灰和螢石；當稀薄渣形成后，取復(fù)合脫氧劑(硅、錳、鋁的含量分別為9wt%、18被％和9wt%)，破碎成平均粒徑50mm左右的小塊，按4kg/噸的比例，加入到鋼水中進行預(yù)脫氧；(4)向鋼水中補充Cr和Mn將其含量調(diào)整為0.9%和0.74%，并在鋼渣表面分3次，按4 6kg/噸(鋼水)的用量，加入AD粉(含有12wt% 15wt%$，其余為Al2O3),按2 4kg/噸的用量加入碳粉、硅鈣粉或電石，在1620±10°C下精煉I小時，同時利用LF爐底吹氬氣攪拌，以更好地促使夾雜物聚合，使氧化夾雜物更容易上浮于渣中，從而使鋼水得到進一步凈化提純；(5)向鋼水中補充Si調(diào)整其含量為0 .20%,繼續(xù)冶煉5 10分鐘；(6)再迅速將鋼水溫度升至1680 170(TC，然后將鋼包移至脫氣工位，進行真空脫氣(除氣)處理，在真空度為4 67pa的狀態(tài)下處理20 30分鐘，從而使鋼水中氫氣、氮氣等雜質(zhì)氣體脫除，使鋼水獲得更好的凈化提純；(6)將鋼包吊離脫氣工位(VD工位)進行澆注，在澆注前用惰性氣體如氬氣置換模內(nèi)的空氣，澆注過程中用氬氣保護澆注，防止?jié)沧⑦^程二次污染和氧化。鋼水總量30噸，錠身22噸；澆注溫度為1520 1530°C，錠身澆注速度1.3 1.35噸/分鐘(時間15 16分鐘)；冒口澆注時間為12 15分鐘。所得到的20爐成品進行無損探傷檢測，按JB/T4730.3-2005的II級標準考核，全
部合格。所得產(chǎn)品化學(xué)成分及含量(重量百分比):C0.15%，Mn0.74%，Si0.2%，Cr0.9%，Mo0.17%, Ni 1.27% ；P0.002%，S0.002%，Cu0.058%。其中非金屬夾雜物如硫化物(低于 0.5 級)和氧化物(低于0.5級)都遠小于1.5級，所得到的鋼材有較高的純凈度。力學(xué)性能:產(chǎn)品的屈服強度σ s為851MPa，抗拉強度σ b為1238MPa，延伸率δ 5為24.5%，斷面收縮率Ψ=63%，沖擊功Akv為55 57J，硬度185ΗΒ。從室溫到500°C高溫的拉升力學(xué)性能變化不大，Os不低于200MPa，σ b>400MPao鍛后探傷測試未發(fā)生廢品出現(xiàn)，產(chǎn)品全部合格，全部通過ΦI 探傷測試。步驟(3)中的復(fù)合脫氧劑通過以下方法制備: 備料:低碳錳鋼54kg (其中錳的含量為80wt%，折合為43.2kg錳，碳含量(0.7wt%)、硅鐵30kg (其中硅的含量為72%，折合為21.6kg硅)、鋁塊22kg (純度彡98%，折合為21.6kg鋁)、潔凈的低S.P廢鋼134kg (鐵含量> 95wt%，碳含量< 0.2wt%，硫和磷含量分別彡0.05wt%)，冶煉鋼水總量為240kg。將上述原料置于250kg中頻爐中，熔化為鋼水后，在1380±10°C下繼續(xù)冶煉0.5 I小時，用鐵棒撇去鋼水表面浮渣，然后當溫度在1380± 10°C時出爐，倒入鋼包中，在1330±10°C溫度下澆鑄成無冒口的小圓錠40kgX6個，即為復(fù)合脫氧劑。所得到的復(fù)合脫氧劑中，按質(zhì)量比，錳含量為18%，硅和鋁的含量為9%，并且碳含量彡0.5wt%，硫和磷含量分別彡0.05wt%o將這種復(fù)合脫氧劑粉碎為粒徑Imm的顆粒后在氧氣中加熱氧化，產(chǎn)物熔點的溫度低于 1200°C。對照例I(I)按實施例1的配比，將低硫磷潔凈鋼Mo、Ni加入電弧爐電爐，通電熔化；(2)配碳量0.6% 1%、同時吹氧條件下，加入0.5 0.55噸小碎礦或氧化鐵皮和0.7 0.8噸石灰用于造渣，在1540±10°C下氧化冶煉I 1.5小時脫碳脫磷；(3)將脫磷脫碳后的鋼水溫度升至1700 1750°C倒入LF爐內(nèi)，按10 15kg/噸(鋼水)和6kg/噸(鋼水)的比例，加入氧化鈣和螢石；當稀薄渣形成后，取錳鐵破碎成50mm左右顆粒(碳含量彡0.7wt%，錳含量80wt%，)按10 10.5kg/噸用量加入鋼水，0.5小時后取硅鐵(其中硅的含量為72wt%)破碎成50mm左右的顆粒按3.2 3.3kg/噸用量加入鋼水中，0.5小時后再按加入0.35 0.37kg/噸用量加入鋁粉(純度98%)；(4)在鋼渣表面分3次，按4 6kg/噸(鋼水)的用量，加入AD粉(含有12wt% 15被％鋁，其余為Al2O3),按2 4kg/噸的用量加入碳粉、硅鈣粉或電石，在1620±10°C下精煉I 1.5小時，同時利用LF爐底吹氬氣攪拌；(5)脫氣的工藝同實施例1的步驟(6);(6)將鋼包吊離脫氣工位(VD工位)，1640 1660°C下進行澆注。鋼水總量30噸，錠身22噸，澆注速度1.5 1.8噸/分鐘。所得的20爐成品中，硫磷含量均超過0.01%，無損探傷檢測中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)疏松裂縫，報廢率高，不能全部通過Φ1.5mm探傷測試。通過對鍛后的鍛件進行金相分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)晶后鋼錠中形成條狀顆粒的脆性夾雜物主要成分為Al2O3，在鍛壓加工后形成裂縫。實施例2(I)以30噸冶煉量計，先在電弧爐爐底中加入0.45 0.5噸小碎礦(主要成分Fe2O3)和0.65 0.75噸石灰用于造渣，然后投入28.8 29噸低硫磷潔凈鋼(其中鐵含量彡98wt%，碳含量< 0.2wt%，硫和磷含量分別< 0.03wt%)，通電熔化；熔化過程中向鋼水中加入57公斤Mo和378公斤Ni ；(2)在配碳量0.8% 1.2%、吹氧條件下，在1540±10°C下冶煉I 1.5小時氧化脫碳脫磷；在熔化過程中再加入0.6噸氧化鐵皮或者小碎礦，脫磷期間換渣5 8次；氧化
期脫碳量彡0.4% ； (3)將步驟(2)脫磷脫碳后的鋼水倒入LF爐內(nèi)，按4kg/噸(鋼水)和6kg/噸(鋼水)的比例，加入氧化鈣和螢石；當稀薄渣形成后，取復(fù)合脫氧劑(硅、錳、鋁的含量分別為9wt%、18wt%和9wt%),破碎成平均粒徑50mm左右的小塊,按4.5kg/噸的比例,加入到鋼水中進行預(yù)脫氧；復(fù)合脫氧劑的制備方法同實施例1;(4)向鋼水中補充Cr和Mn將其含量調(diào)整為0.98%和0.82%，并在鋼渣表面分3次，按4 6kg/噸(鋼水)的用量，加入AD粉(含有12wt% 15wt%$，其余為A1203)、按2 4kg/噸的用量，加入碳粉、硅鈣粉或電石，在1620±10°C下精煉I小時，同時利用LF爐底吹氬氣攪拌，以更好地促使夾雜物聚合，使氧化夾雜物更容易上浮于渣中，從而使鋼水得到進一步凈化提純；(4)向鋼水中加入Si調(diào)整其含量為0.12%，繼續(xù)冶煉5 10分鐘；(5)再迅速將鋼水溫度升至1680 170(TC，然后將鋼包移至脫氣工位，進行真空脫氣(除氣)處理，在真空度為4 67pa的狀態(tài)下處理20 30分鐘，從而使鋼水中氫氣、氮氣等雜質(zhì)氣體脫除，使鋼水獲得更好的凈化提純；(6)將鋼包吊離脫氣工位(VD工位)進行澆注，在澆注前用惰性氣體如氬氣置換模內(nèi)的空氣，澆注過程中用氬氣保護澆注，防止?jié)沧⑦^程二次污染和氧化。鋼水總量30噸，錠身21噸；澆注溫度為1520 1530°C，錠身澆注時間為16 17分鐘(速度1.2 1.3噸/分鐘)；冒口澆注時間為12 15分鐘。所得到的20爐成品進行無損探傷檢測，按JB/T4730.3-2005的II級標準考核，全
部合格。所得產(chǎn)品化學(xué)成分·及含量(重量百分比):C0.14%，Mn0.82%，Si0.12%，Cr0.98%，Mo0.19%, Ni 1.26% ；P0.002%，S0.002%，Cu0.058%。其中非金屬夾雜物如硫化物(低于 0.5 級)和氧化物(低于0.5級)都遠小于1.5級，所得到的鋼材有較高的純凈度。力學(xué)性能:產(chǎn)品的屈服強度σ s為852MPa，抗拉強度σ b為1231MPa，延伸率δ 5為23.5%，斷面收縮率Ψ =61%，沖擊功Akv為55 57J，硬度187ΗΒ。從室溫到500°C高溫的拉升力學(xué)性能變化不大，Os不低于200MPa，σ b>400MPao鍛后探傷測試未發(fā)生廢品出現(xiàn)，產(chǎn)品全部合格，全部通過φ 1.5mm探傷測試。對照例2(I)按實施例2的配比準備低硫磷潔凈廢鋼和Mo、Ni原料，通電熔化；(2)配碳量0.8% 1.2%、同時吹氧條件下，加入0.45 0.5噸小碎礦或氧化鐵皮和0.65 0.75噸石灰用于造渣，在1540±10°C下氧化冶煉I 1.5小時脫碳脫磷；氧化
期脫碳量彡0.4% ；(3)將脫磷脫碳后的鋼水溫度升至1700 1750°C倒入LF爐內(nèi)，按10 15kg/噸(鋼水)和6kg/噸(鋼水)的比例，加入氧化鈣和螢石；當稀薄渣形成后，取錳鐵破碎成50mm左右顆粒(碳含量彡0.7wt%，錳含量80wt%，)按11 11.5kg/噸用量加入鋼水，0.5小時后取硅鐵(其中硅的含量為72wt%)破碎成50mm左右的顆粒按2 2.1kg/噸用量加入鋼水中，
0.5小時后再按加入0.4 0.42kg/噸用量加入鋁粉(純度98%)；(4)在鋼渣表面分3次，按4 6kg/噸(鋼水)的用量，加入AD粉(含有12wt% 15被％鋁，其余為Al2O3),按2 4kg/噸的用量加入碳粉、硅鈣粉或電石，在1620±10°C下精煉I 1.5小時，同時利用LF爐底吹氬氣攪拌；(5)脫氣的工藝同實施例1的步驟(6);(6)將鋼包吊離脫氣工位(VD工位)，1640 1650°C下進行澆注。鋼水總量30噸，錠身22噸，澆注速度1.5 1.8噸/分鐘。
所得20爐成品中，硫磷含量均超過0.01%，無損探傷檢測中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)裂縫，報廢率高，不能全部通過φ -5mm探傷測試。通過對鍛后的鍛件進行金相分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)晶后鋼錠中形成條狀顆粒的脆性夾雜物 主要成分為Al2O3，在鍛壓加工后形成裂縫。
權(quán)利要求
1.一種高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)在電弧爐底加入小碎礦或氧化鐵皮，并加入石灰，再加入低硫磷潔凈廢鋼，通電熔化；并加入Mo和Ni，同時增加配碳量，使鋼水的含碳量達到0.6% 2.0% ； 所述的小碎礦為含50wt% 70wt%三氧化二鐵的鐵礦石； (2)形成鋼水后，吹氧氣并向鋼水中分3 6次繼續(xù)加入小碎礦或氧化鐵皮，并加入石灰，同時換渣，在1530 1560°C下冶煉氧化進行脫碳脫磷； (3)脫磷和脫碳后的鋼水溫度升至1700 1750°C倒入鋼包精煉爐內(nèi)，造渣形成稀薄渣后，加入復(fù)合脫氧劑進行預(yù)脫氧，復(fù)合脫氧劑與鋼水用量比為4 5公斤/噸； (4)向鋼水中加入Cr和Mn，并在鋼渣表面加入脫氧劑，在1600 1650°C下精煉I 1.5小時，同時利用LF爐底吹惰性氣體攪拌； (5)向鋼水中加入Si，繼續(xù)冶煉5 10分鐘;調(diào)整后的鋼水中，Mn、S1、Cr、Mo和Ni的重量百分比含量分別為:Mn0.60% 0.90%, Si0.05% 0.38%, Cr0.80% 1.1%，Μο0.15% 0.25%, Nil.25% 1.5% ； (6)真空脫氣處理，吊包澆注； 步驟(3)所述復(fù)合脫氧劑為含有硅、錳、鋁的合金，其中錳的含量為16 20%，硅的含量為8 10%，鋁的含量為8 10%，均為重量百分比；其中硫和磷的重量百分比量均不超過0.05%。
2.權(quán)利要求1所述高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝，其特征在于，步驟(3)所述復(fù)合脫氧劑中錳的含量為18%，硅的含量為9%，鋁的含量為9%。
3.權(quán)利要求1或2所述高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝，其特征在于，所述復(fù)合脫氧劑的制備方法包括如下步驟: (A)按錳、硅和鋁的配比混合錳鐵、硅鐵、鋁粉和低碳鋼； (B)將步驟(A)混合后的原料熔化在1350 1400°C下混合冶煉，再澆注成型； 所述的錳鐵中錳的含量為70% 80%，硅鐵中硅的含量為45% 75%，均為重量百分比，所述低碳鋼的鐵含量彡95%，碳含量< 0.2%，硫和磷的含量< 0.05%。
4.權(quán)利要求1所述高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠制備工藝，其特征在于，步驟(I)所述的低硫磷潔凈鋼中，鐵含量> 98wt%，碳含量< 0.2wt%，硫和磷含量分別< 0.05wt%o
5.權(quán)利要求1所述高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝，其特征在于，步驟(I)中，在電弧爐爐底添加的氧化鐵皮或小碎礦與低硫磷潔凈廢鋼用量比為15 20公斤/噸，石灰的用量為20 30公斤/噸；步驟( 2)中，氧化鐵皮或小碎礦三氧化二鐵的用量與鋼水比例為10 20公斤/噸，石灰用量為15 25公斤/噸。
6.權(quán)利要求1所述高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝，，其特征在于，步驟(6)所述真空脫氣的方法為:迅速將鋼水溫度升至1680°C以上，然后將鋼包移至脫氣工位，在真空度為4 67pa的狀態(tài)下處理20 30分鐘。
7.權(quán)利要求1所述高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝，，其特征在于，步驟(6)所述的澆注工藝條件為:澆注溫度1510 1538°C ;澆注速度為:錠身澆注速度1.1 1.4噸/分鐘，冒口澆注的時間為錠身澆注時間的2/3 I倍；在澆注前用惰性氣體置換模內(nèi)的空氣，并在澆注過程中用惰性氣體保護。
8.權(quán)利要求1所述高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝，，其特征在于，步驟(4)所述脫氧劑為AD粉，以及碳粉、硅鈣粉或電石中的任意一種或幾種；AD粉與鋼水的用量比為4 6公斤/噸，碳粉、硅鈣粉或電石與鋼水的用量比為2 4公斤/噸。
9.權(quán)利要求1所述高性能風(fēng)力發(fā)電電機軸用鋼錠冶煉工藝，，其特征在于，步驟(5)用石灰和螢石造渣 ，與鋼水的用量比為10 15公斤/噸和5 8公斤/噸。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，公開了一種高性能風(fēng)力發(fā)電機鋼錠制備工藝。采用電弧爐脫磷、LF精煉脫硫工藝，分兩步脫磷、脫硫，與現(xiàn)有技術(shù)相比，得到的合金鋼純度高，硫、磷含量均低于0.003%，比現(xiàn)有技術(shù)降低十倍，提高了材料的韌性及強度等力學(xué)性能。同時減少非金屬夾雜物含量，提高產(chǎn)品探傷檢測水平，在保證使用性能的前提下減少能耗，降低了成本。
文檔編號C21C7/04GK103243195SQ20131014751
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者金雪榮 申請人:浙江大江合金鋼鋼管有限公司