[发明专利]一种用于大型风电装置的合金钢及其工件的制造工艺

权利要求书

1.一种用于大型风电装置的合金钢，其特征在于，所述的合金钢含有下列化学成分：0.30～4.0wt％的碳、0.30～0.80wt％的硅、1.20～1.80wt％的锰、≤0.025wt％的磷、≤0.015wt％的硫、1.00～1.60wt％的铬、0.50～0.90wt％钼、0.20～0.35wt％的钒、0.05～0.12wt％的氮、0.02～0.07wt％的稀土，余量为铁及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的用于大型风电装置的合金钢，其特征在于，所述的合金钢内包含有≤0.10wt％的铌和/或钛。

3.如权利要求2所述的用于大型风电装置的合金钢，其特征在于，所述的合金钢内下列化学成分的含量分别为：0.32～0.38wt％的碳、0.40～0.60wt％的硅、1.40～1.70wt％的锰、≤0.02wt％的磷、≤0.010wt％的硫、1.20～1.50wt％的铬、0.60～0.80wt％钼、0.25～0.35wt％的钒、0.06～0.10wt％的氮、0.03～0.06wt％的稀土。

4.如权利要求3所述的用于大型风电装置的合金钢，其特征在于，在所述化学成分中钒/氮的质量比为3～4；或钒+铌/氮质量比为4～5。

5.如权利要求4所述的用于大型风电装置的合金钢，其特征在于，在所述化学成分中稀土/硫的质量比为2～3。

6.一种用于大型风电装置的合金钢工件的制造工艺，其特征在于，所述制造工艺包括如下工艺步骤：

S1、将铁水预处理后用于转炉炼钢，或将废钢用电炉炼钢；

S2、将S1步骤得到的钢水用精炼炉进一步精炼成权1至5任意一项所述的合金钢；

S3、将S2步骤得到的合金钢连铸成φ600～φ800mm坯料，或13～33T的钢锭；

S4、将冷却后的连铸坯料或钢锭进行火焰清理；

S5、再将清理后的坯料或钢锭加热、锻造；

S6、将锻造后的合金钢进行缓冷处理；

S7、将缓冷处理后的锻件再进行热处理；

S8、将热处理后的合金钢锻件通过机加工，制成风电装置中使用的工件；

S9、将机加工后的工件进行探伤、检验；

S10、将探伤、检验后的工件包装入库。

7.如权利要求6所述的用于大型风电装置的合金钢工件的制造工艺，其特征在于，在所述S2步骤中当钢水温度达到1580℃～1590℃时，进入还原期冶炼，先向钢水内喷吹硅钙合金粉、和/或电石粉、和/或铝粉，然后先加入硅锰铁合金、铬铁合金、钒铁合金和稀土合金，同时向钢水中吹氮气，在加入稀土合金应控制在稀土与硫之比为2～3；钒与氮之比控制在3～4。

8.如权利要求6所述的用于大型风电装置的合金钢工件的制造工艺，其特征在于，在所述S3连铸工艺中需采用如下技术措施：

1)保护浇铸，为了减少钢水被二次氧化和外来杂质夹杂带入钢水中，采用中间包钢水覆盖剂和结晶器保护渣，钢包与中间包之间采用长水口连接，中间包钢水通过浸入式水口进入结晶器，水口均采用氩气保护以及纤维密封圈密封；钢锭浇铸过程也采用氩气保护；

2)实施动态轻压，在连铸时对钢坯进行动态轻压下；

3)采用电磁搅拌，在连铸时，对钢水进行电磁搅拌；

4)两次冷却，连铸时采用两次冷却，两次冷却强度为，冷却水量一般为1.5～2.0L/kg，可分区进行自动调节。

9.如权利要求6所述的用于大型风电装置的合金钢工件的制造工艺，其特征在于，在所述S6缓冷处理步骤中还需对工件进行去氢气的处理，对于尺寸较小的锻件去氢气处理，只要锻后放入缓冷坑内，缓慢冷却至200℃以下出坑即可；对于大锻件去氢气的处理工艺为：将终锻后的工件快速冷却至280～320℃，保温2～3小时，使过冷奥氏体快速分解，再加热到640～660℃保温，使钢中氢气快速逸出，保温时间可依据工件大小来而定，一般为10～20小时。

10.如权利要求6所述的用于大型风电装置的合金钢工件的制造工艺，其特征在于，在所述S7步骤中采用二步热处理法进行，先正火热处理锻件，然后再进行调质热处理；将锻件毛坯先进入热处理炉加热到860℃±10，保温2小时后，出炉空冷或吹风加速冷却，冷却至200～300℃，再入炉加热到870℃±10，保温2小时出炉，在水溶液槽中淬火，将水溶液温度控制在40℃～60℃之间，锻件冷却到200℃以下，再进入回火炉中加热到580℃±20，保温5～6小时，然后随炉冷却至150℃以下出炉。