阅读说明：本技术 风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法 (Manufacturing method of superfine crystal grain ring forging for wind power gear box ) 是由 陈艺杰 徐锋 王景晖 马苏 薛丽丽 顾晓燕 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法,工艺步骤如下：准备锻造用钢→下料→锻造前加热→锻造→热处理→取样半精车→UT探伤→精车。上述的风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法优化了材料化学成分配比、控制了每一火次锻造的锻造温度和形变量、优化了热处理工艺参数,使得环锻件的组织晶粒度能细化至8～10级,从而提高了环锻件的冲击功和强度。(The invention discloses a method for manufacturing an ultra-fine grain ring forging for a wind power gear box, which comprises the following process steps: preparing forging steel → blanking → heating before forging → heat treatment → semi-finished sample turning → UT flaw detection → finished sample turning. The manufacturing method of the superfine crystal grain ring forging for the wind power gear box optimizes the chemical component proportion of materials, controls the forging temperature and deformation amount of each hot forging, and optimizes the heat treatment process parameters, so that the structure grain size of the ring forging can be refined to 8-10 levels, and the impact energy and the strength of the ring forging are improved.)

风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法

技术领域

本发明涉及环锻件制造领域，具体涉及风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法。

背景技术

增速箱齿轮是风力发电机组主轴传动系统的重要零件，其长期承受复杂的交变载荷，这就要求齿轮不仅需要有较高的强度还需要较高的冲击韧性。现在需要制造一种用于制造2.5兆瓦及以上风力发电机组增速箱齿轮的环锻件，但是采用现有的制造方法制造得到的环锻件的晶粒度较粗，使得加工得到的齿轮无法满足增速箱齿轮的性能要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能细化环锻件组织晶粒度的风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法，工艺步骤如下：准备锻造用钢→下料→锻造前加热→锻造→热处理→取样半精车→UT探伤→精车；

（1）准备锻造用钢中：采购钢号为42CrMoA的钢锭，钢锭的化学成分要求如下： C：0.38%～0.45%、Si：0.17%～0.37%、P：≤0.02%、S：≤0.015 %、Mo:0.15%～0.3%、Cr:0.9%～1.2%、Mn：0.6%～0.9%，Nb：0.02%～0.04%，AL：0.02%～0.045%，V：≤0.02%，Ca≤0.001%，Sn≤0.01%,Sb≤0.003%,Pb≤0.01%,As≤0.015%,Bi≤0.01%,As+Sn+Pb+Sb+ Bi≤0.035%，O≤18ppm，H≤1.5ppm，N≤70ppm；余量为Fe；

（2）锻造前加热中：装炉时炉温≤700℃，升温速度≤100℃/h，将下料所得钢坯加热至1100±20℃后保温3～5小时，然后在将钢坯以最大烧嘴功率加热速度快速加热至1250±20℃后保温2～3小时；

（3）锻造中：第一步：始锻温度≤1230℃，首先进行墩粗，墩粗比≥2.0，然后将钢坯倒下放置，进行拔长，拔长比≥2.0，这一步工序要求控制在12～18分钟以内完成，终锻温度≥900℃，拔长后的钢坯立即回炉保温，保温温度为1200℃，保温时间为1～1.5h；第二步：始锻温度≤1180℃，首先对钢坯进行两次墩粗，两次墩粗的墩粗总比≥2.5，然后将钢坯倒下放置，进行拔长，拔长比≥2.5，这一步工序要求控制在10～12分钟以内完成，终锻温度≥850℃，拔长后的钢坯立即回炉保温，保温温度为1150℃，保温时间为1～1.5h；第三步：始锻温度≤1100℃，将钢坯墩粗至所需的制坯高度，墩粗比≥2.5，用φ440mm的下冲头和上冲头在钢坯的中心上对冲进行冲孔，冲孔后的钢坯直接转移到辗环机上进行辗环，此时钢坯温度控制在950±30℃范围，辗环时，环锻形变率≥2.0，形变速度≥5mm/s，辗环终锻温度≥800℃；

（4）热处理中：先对辗环得到的冷却至室温的锻件进行高温正火，正火时升温速度≤80℃/h，正火温度为880～900℃，保温时间≥1h/50mm，锻件每增加50mm的厚度，锻件的保温时间至少延长1 h，保温结束后，关闭炉子加热开关，同时半开炉门，让锻件在炉内缓冷至400～450℃，然后开炉门，将锻件出炉，分散进行空冷，避免锻件堆放在风口。

进一步的，前述的风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法，其中：锻造用钢为连铸坯，采用“电弧炉（EAF）/转炉（BOF）+精炼炉（LF炉）+真空脱气炉（VD/RH炉）+连铸（CCM）”工艺进行冶炼和浇铸。

进一步的，前述的风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法，其中：UT探伤按照JB/T5000.15-2007标准执行，质量等级不低于Ⅰ级。

本发明的优点为：所述的风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法优化了材料化学成分配比、控制了每一火次锻造的锻造温度和形变量、优化了热处理工艺参数，使得环锻件的组织晶粒度能细化至8～10级，从而提高了环锻件的冲击功和强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

风电齿轮箱用超细晶粒环锻件的制造方法，工艺步骤如下：准备锻造用钢→下料→锻造前加热→锻造→热处理→取样半精车→UT探伤→精车；

（1）准备锻造用钢中：采购钢号为42CrMoA的钢锭，钢锭为连铸坯，采用“电弧炉（EAF）/转炉（BOF）+精炼炉（LF炉）+真空脱气炉（VD/RH炉）+连铸（CCM）”工艺进行冶炼和浇铸；钢锭的化学成分要求如下： C：0.38%～0.45%、Si：0.17%～0.37%、P：≤0.02%、S：≤0.015 %、Mo:0.15%～0.3%、Cr:0.9%～1.2%、Mn：0.6%～0.9%，Nb：0.02%～0.04%，AL：0.02%～0.045%，V：≤0.02%，Ca≤0.001%，Sn≤0.01%,Sb≤0.003%,Pb≤0.01%,As≤0.015%,Bi≤0.01%,As+Sn+Pb+Sb+ Bi≤0.035%，O≤18ppm，H≤1.5ppm，N≤70ppm；余量为Fe；

（2）下料中：下料所得钢坯重量为8195Kg，尺寸为φ800mm×2076mm；

（3）锻造前加热中：装炉时炉温≤700℃，升温速度≤100℃/h，将下料所得钢坯加热至1100±20℃后保温3～5小时，然后在将钢坯以最大烧嘴功率加热速度快速加热至1250±20℃后保温2～3小时；

（4）锻造中：第一步：始锻温度≤1230℃，首先进行墩粗，墩粗至高度约1200mm，墩粗比≥2.0，然后将钢坯倒下放置，进行拔长，拔长至φ850mm×1840mm，拔长比≥2.0，这一步工序要求控制在12～18分钟以内完成，终锻温度≥900℃，拔长后的钢坯立即回炉保温，保温温度为1200℃，保温时间为1～1.5h；第二步：始锻温度≤1180℃，首先对钢坯进行两次墩粗，将钢坯墩粗至高度约1200mm，两次墩粗的墩粗总比≥2.5，然后将钢坯倒下放置，进行拔长，拔长至φ850mm×1840mm，拔长比≥2.5，这一步工序要求控制在10～12分钟以内完成，终锻温度≥850℃，拔长后的钢坯立即回炉保温，保温温度为1150℃，保温时间为1～1.5h；第三步：始锻温度≤1100℃，将钢坯墩粗至所需的制坯高度640mm，墩粗比≥2.5，用φ440mm的下冲头和上冲头在钢坯的中心上对冲进行冲孔，冲孔后的钢坯直接转移到辗环机上进行辗环，此时钢坯温度控制在950±30℃范围，辗环时，环锻形变率≥2.0，形变速度≥5mm/s，辗环终锻温度≥800℃，最终将钢坯辗环至φ2695mm×φ2254 mm×570mm；

（5）热处理中：先对辗环得到的冷却至室温的锻件进行高温正火，正火时升温速度≤80℃/h，正火温度为880～900℃，保温时间≥4h，锻件每增加50mm的厚度，锻件的保温时间至少延长1 h，保温结束后，关闭炉子加热开关，同时半开炉门，让锻件在炉内缓冷至400～450℃，然后开炉门，将锻件出炉，分散进行空冷，避免锻件堆放在风口；

（6）取样半精车中：在环锻件的内径处进行取样，然后将环锻件车至φ2676mm×φ2273mm×541mm；

（7）UT探伤中：UT探伤按照JB/T5000.15-2007标准执行，质量等级不低于Ⅰ级；

（8）精车中：将环锻件精车至φ2670mm×φ2279mm×535mm。