一種用于制造水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、鉸軸的鍛件鋼鋼水及其冶煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于制造水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、較軸的鍛 件鋼鋼水及其冶煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍛鋼件主要用作水力、電力、冶金、石化、鐵路、礦山、船舶等領(lǐng)域工程機(jī)械設(shè)備的 軸類(lèi)零件、連桿、轉(zhuǎn)子、葉輪及管道閥蓋、閥體等關(guān)鍵基礎(chǔ)部件的生產(chǎn)，是衡量裝備制造業(yè)生 產(chǎn)水平的重要標(biāo)志，生產(chǎn)高質(zhì)量的鍛鋼件產(chǎn)品是保證工程機(jī)械設(shè)備安全運(yùn)行的重中之重， 減少鍛件鋼氣體及夾雜物含量、提高鋼質(zhì)潔凈度是提高鍛鋼件產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。
[0003] 目前用于制造水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、較軸的鍛件鋼由于使用性能要求較高，對(duì)鋼質(zhì) 要求較高，要求具有較高的強(qiáng)度和良好的塑初性，良好的抗疲勞性能和斷裂初度，低的疲勞 裂紋擴(kuò)展速率，W保證發(fā)電機(jī)安全長(zhǎng)壽高效的運(yùn)轉(zhuǎn);為確保鍛件鋼具有良好的深加工使用 性能，要求鋼水具有高潔凈度，即鋼中含有低的氣體含量和非金屬夾雜物。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)已有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸用鍛件鋼工藝力學(xué)性能的研究報(bào)道，鋼中氧含量大多為 0.0015wt%~0.0035wt%，氨含量為0.0002wt%~0.00035wt%，非金屬夾雜物大多為0.5~1.5級(jí)， 鋼材具有較好的強(qiáng)初性和抗疲勞性能，能滿足發(fā)電機(jī)安全高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，但使用壽命受到一 定限制。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)設(shè)及用于制造水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、較軸的高潔凈度鍛件鋼鋼水冶煉 方法的專(zhuān)利和論文的研究報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種用于制造水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、較軸的鍛件鋼鋼 水;第二目的在于提供所述的用于制造水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、較軸的鍛件鋼鋼水的冶煉方法。
[0006] 本發(fā)明的第一目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，所述的用于制造水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、較軸的鍛 件鋼鋼水具有下列重量百分比的化學(xué)成分：C 0.42~0.46 wt%、Si 0.20~0.30 wt%、Mn 0.55~0.75 wt〇/〇、S < 0.005wt〇/〇、P < 0.015wt〇/〇、0 < 0.0010wt〇/〇、H< 0.000lwt〇/〇、N< 0.0045wt%，其余為化及不可避免的不純物。
[0007] 本發(fā)明的第二目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，包括W下步驟： A、 鐵水預(yù)處理脫硫:將化學(xué)成分C 4.5-5.2wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.30-0.60wt%、 P 0.080-0.120wt%、S含0.030wt%，其余為化及不可避免的不純物的高爐鐵水運(yùn)至KR法鐵水 預(yù)處理裝置進(jìn)行脫硫處理，攬拌頭插入深度控制為2200mm-2350mm，按12.0~14.0 kg/t鋼的 量，加入CaO質(zhì)脫硫劑進(jìn)行脫硫處理，攬拌時(shí)間控制為6~8分鐘;攬拌結(jié)束后進(jìn)行化后渣操 作，保證鋼包內(nèi)鐵水面裸露含4/5，化凈脫硫渣;預(yù)處理后鐵水成分控制為:C 4.3-5.2wt%、 Si 0.30-0.60wt〇/〇、Mn 0.30-0.60wt〇/〇、P 0.080-0.120wt〇/〇、S< 0.007wt〇/〇,其余為Fe及不可 避免的不純物； B、 鋼水冶煉：將化學(xué)成分C 4.3-5.2wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.30-0.60wt%、P ο. 080-0.120wt%、S含ο. 007wt%，其余為化及不可避免的不純物的A步驟的預(yù)處理脫硫鐵水、 化學(xué)成分C 0.12-0.20wt%、Si 0.20-0.30 wt%、Mn 0.40-0.65wt%、P 0.020-0.040wt〇/〇、S 0.020-0.035wt%，其余為化及不可避免的不純物的優(yōu)質(zhì)廢鋼及化學(xué)成分C 3.2-3.6 wt%、Si 0.40-0.60 wt%、Mn 0.25-0.50 wt%、P 0.070-0.095wt%、S 0.015-0.030wt%，其余為化及 不可避免的不純物的低憐硫生鐵加入LD轉(zhuǎn)爐中，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，分別按35.0~ 40.0 kg/t鋼、20.0~25. Okg/t鋼、4.5~6. f5kg/t鋼的加入量，加入石灰、輕燒白云石、菱儀球造 渣，控制終點(diǎn)碳含量含0.15wt%，出鋼溫度含1650°C;出鋼前向鋼包底部加入活性石灰和精 煉渣進(jìn)行渣洗，石灰加入量為:2. Okg/t鋼，精煉渣加入量為:0.5kg/t鋼;出鋼時(shí)采用全程底吹 氣工藝，氣氣流量控制為20~4(ML/min; C、 脫氧合金化:將B步驟冶煉完畢的鋼水出鋼，當(dāng)鋼包中的鋼水量大于1/4時(shí)，按下列脫 氧合金化順序:娃巧領(lǐng)^娃鐵^高碳儘鐵，依次向鋼包中加入下列物質(zhì)：按2. Okg/t鋼的量， 加入下列質(zhì)量比的娃巧領(lǐng)合金：Si 52.5wt%，& 11.5wt%，Ba 13.5wt%，Al 4.2wt%，其余為 化及不可避免的不純物;按2.1~2.化g/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的娃鐵:Si 73.4wt%，其余 為Fe及不可避免的不純物；按7.2~8.2kg/t鋼的量，加入下列質(zhì)量比的高碳儘鐵：Μη 75.6wt%，C 6.5wt%，其余為化及不可避免的不純物;按1.3~2.化g/t鋼的量，加入下列質(zhì)量 比的增碳劑:C 92.15wt%，S 0.085wt%，灰份4.15wt%，揮發(fā)份 1.64wt%，水份 0.75wt%，其余 為不可避免的不純物;在鋼包鋼水量達(dá)到3/4時(shí)加完上述合金及增碳劑；出鋼完畢后，將鋼 水吊送至LF爐精煉工序； D、 鋼水LF爐精煉:將C步驟出鋼完畢鋼水吊至LF爐精煉工位接好氣氣帶，開(kāi)啟氣氣采用 15~25化/min的小氣量吹氣2分鐘，然后下電極采用檔位7~9檔化渣;通電3分鐘后，抬電極 觀察爐內(nèi)化渣情況，之后測(cè)溫、取樣;若渣況較稀，補(bǔ)加石灰5.0~7. Okg/t鋼，然后加入電石 0.5 kg/t鋼調(diào)渣，控制渣堿度為6.0~8.0;之后將鋼水溫度加熱至1645~1660°C后進(jìn)行喂線 處理，喂入具有下列質(zhì)量比的娃巧線:Si 56.5wt%、Ca 29.5 wt%、其余為化及不可避免的不 純物，喂線速度為3. Om/s，喂線量為150m;喂線結(jié)束采用流量為20~3(ML/min的小氣氣量對(duì) 鋼水進(jìn)行軟吹氣，軟吹時(shí)間為2分鐘，之后加入常規(guī)大包鋼水覆蓋劑，加入量控制為1.0 kg/ t鋼，然后將鋼水吊至VD爐真空精煉工位； E、 鋼水VD爐真空精煉:將D步驟鋼水吊至VD真空精煉爐后，接通吹氣管，開(kāi)啟氣氣采用 15~2(ML/min的小氣量吹氣2分鐘，之后對(duì)鋼水定氧定氨，同時(shí)測(cè)溫取樣;取樣完畢后，將真 空罐蓋車(chē)開(kāi)至工作位，合上真空罐蓋，進(jìn)行抽真空，真空抽至45~65化時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行保真空 脫氣處理，同時(shí)進(jìn)行底吹氣處理，根據(jù)鋼包透氣情況氣氣流量控制為40~7(ML/min，在真空 度45~65化條件下鋼水脫氣處理時(shí)間控制為16-20分鐘；真空脫氣處理完畢后關(guān)閉真空主 閥，提升罐蓋，對(duì)鋼水取樣和定氧定氨;之后對(duì)鋼水進(jìn)行小氣氣量軟吹氣處理，氣氣流量為 30~5(ML/min，軟吹氣時(shí)間為3分鐘;鋼水軟吹氣結(jié)束后，加入常規(guī)大包鋼水覆蓋劑，加入量 控制為1.0 kg/t鋼，即獲得一種用于制造水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、較軸的優(yōu)質(zhì)鍛件鋼鋼水，鋼水 具有下列重量百分比的化學(xué)成分:C 0.42~0.46 wt%、Si 0.20~0.30 wt%、Mn 0.55~0.75 wt〇/〇、S < 0.005wt〇/〇、P < 0.015wt〇/〇、0 < 0.0010wt〇/〇、H< 0.0001wt〇/〇、N< 0.0045wt〇/〇,其余為化及 不可避免的不純物，其工藝力學(xué)性能如表1和表2所示： 表1鋼水生產(chǎn)的鍛件鋼夾雜物檢驗(yàn)情況
本發(fā)明所生產(chǎn)的鋼水潔凈度高，用其生產(chǎn)的鍛件鋼非金屬夾雜物和氣體含量均較低/ 即鋼中氧含量為0. 〇〇〇5wt%~0.0 OlOwt%，氨含量為0.00003wt%~0.0 OOlwt%，非金屬夾雜物為 0~0.5級(jí)，具有優(yōu)異的強(qiáng)初性、低溫沖擊初性、抗疲勞性能及斷裂初度，滿足了發(fā)電機(jī)安全長(zhǎng) 壽高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[000引下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不W任何方式對(duì)本發(fā)明加 W限制， 基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0009] 本發(fā)明所述的用于制造水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、較軸的鍛件鋼鋼水具有下列重量百分 比的化學(xué)成分：C 0.42 ~0.46 wt〇/〇、Si 0.20~0.30 wt〇/〇、Mn 0.55~0.75 wt〇/〇、S< 0.005wt〇/〇、P < 0.015wt〇/〇、0 < 0.0010wt〇/〇、H < 0.0001wt〇/〇、N < 0.0045wt〇/〇,其余為化及不可避 免的不純物。
[0010] 本發(fā)明所述的用于制造水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、較軸的鍛件鋼鋼水的冶煉方法，其特 征在于包括W下步驟： A、 鐵水預(yù)處理脫硫:將化學(xué)成分C 4.5-5.2wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.30-0.60wt%、 P 0.080-0.120wt%、S含0.030wt%，其余為化及不可避免的不純物的高爐鐵水運(yùn)至KR法鐵水 預(yù)處理裝置進(jìn)行脫硫處理，攬拌頭插入深度控制為2200mm-2350mm，按12.0~14.0 kg/t鋼的 量，加入CaO質(zhì)脫硫劑進(jìn)行脫硫處理，攬拌時(shí)間控制為6~8分鐘;攬拌結(jié)束后進(jìn)行化后渣操 作，保證鋼包內(nèi)鐵水面裸露含4/5,化凈脫硫渣;預(yù)處理后鐵水成分控制為:C 4.3-5.2wt%、 Si 0.30-0.60wt〇/〇、Mn 0.30-0.60wt〇/〇、P 0.080-0.120wt〇/〇、S< 0.007wt〇/〇,其余為Fe及不可 避免的不純物； B、 鋼水冶煉：將化學(xué)成分C 4.3-5.2wt%、Si 0.30-0.60wt%、Mn 0.30-0.60wt%、P 0.080-0.120wt%、S含0.007wt%，其余為化及不可避免的不純物的A步驟的預(yù)處理脫硫鐵水、 化學(xué)成分C 0.12-0.20wt%、Si 0.20-0.30 wt%、Mn 0.40-0.65wt%、P 0.020-0.040wt〇/〇、S 0.020-0.035wt%，其余為化及不可避免的不純物的優(yōu)質(zhì)廢鋼及化學(xué)成分C 3.2-3.6 wt%、Si 0.40-0.60 wt%、Mn 0.25-0.50 wt%、P 0.070-0.095wt%、S 0.015-0.030wt%，其余為化及 不可避免的不純物的低憐硫生鐵加入LD轉(zhuǎn)爐中，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，分別按35.0~ 40.0 kg/t鋼、20.0~25. Okg/t鋼、4.5~6