大冶特钢大功率风电关键部件用高端轴承钢产品开发

一、项目背景

1、市场需求

中国将于2030年实现二氧化碳排放量达峰，并于2060年实现碳中和。2025年后，中国风电年均新增装机容量应不低于6000万千瓦，到2030年至少达到8亿千瓦，到2060年至少达到30亿千瓦。”而在现实中，中国风电年度新增装机规模的Z高纪录是2015年的3000万千瓦；2020年上半年风电累计并网规模为2.17亿千瓦。环保新能源风力发电的发展越来越强劲，目前远远不能满足行业的发展的需求。

由于风场大多坐落于高山、沙漠、海洋离岸，自然环境恶劣、运行环境复杂多变、安装及维修维护不便，因此对轴承零件的质量要求更严格。要求轴承具有足够的强度和承载能力，还要求寿命不低于20年。大功率风机主轴轴承钢及风电轴承滚动体用钢，其尺寸规格大，对钢材的偏析及均匀性要求更高，特别是5兆瓦以上的超大功率风机主轴轴承滚动体和套圈用钢、偏航变桨用钢球钢按目前国内技术生产水平难度非常高，需采用模铸或电渣工艺冶炼。高端产品主要依赖进口。

2、公司保障能力

大冶特殊钢有限公司以科学的新产品开发流程管理模式，秉承“精品+规模+服务”的发展战略，集中公司优势资源保障风电轴承用钢的开发。创新技术管理模式，保障产、销、学、研、用的有机结合，为产品全价值链进行服务，满足用户需求；用先进的生产技术装备和检测技术装备，为产品质量保驾护航；前期雄厚的的技术基础，为项目开发提供了坚实的技术保障。

二、产品型号、生产流程及主要设备

1、产品型号：

2、生产流程

(1)大功率风电轴承滚动体用钢：电炉→精炼LF+RH→模铸→加热、轧制(银亮)→探伤

(2)大功率风电轴承滚动体用钢：模铸/连铸电极母料→电渣重熔→轧钢(银亮)→探伤

(3)大功率风机主轴轴承用钢：电炉→精炼LF+RH→模铸→加热、轧制→探伤

(4)大功率风机主轴轴承用钢：模铸/连铸电极母料→电渣重熔→轧钢/锻造/碾环→探伤

3、设备保障

主要生产设备包括超高功率电弧炉/顶底复吹转炉、LF精炼炉、RH真空炉、模铸浇钢车、气体保护电渣炉、850开坯机及连轧机组、KOCKS轧机、45MN快锻机、碾环机等。

主要检查设备包括现场超声+漏磁自动探伤机，实验室拥有金相显微镜、直读光谱仪、冲击试验机、拉力试验机、端淬试验机、C扫描探伤机等常规检测设备，还包括扫描电镜、ASPEX金属质量分析仪、电子探针显微分析仪等研究分析用试验设备。

三、实施过程及关键工艺技术

1、开发可控量化浇铸技术

可控量化浇铸技术在浇铸车上装备电子称重系统，转换成“每分钟浇注钢水重量”这一重要过程参数，用来指导、控制注速，不但减轻了由于注速不稳定导致产生夹杂物的风险，而且可以配合铸温有效减轻钢材的偏析。

2、模铸保护浇铸工艺研究

发明了保护罩和三滑板机构。新工艺通过使用三滑板机构，在调整钢水流速时使下水口位置保持不动，再配合保护浇铸装置对裸露在空气中的铸流实施全氩气保护，以隔绝空气和铸流，减少液态钢的二次吸气和氧化，达到降低钢中夹杂和气体的目的。

3、整体冒口新锭型技术研究

整体帽口新锭型与传统锭型相比，锭尾与锭身连接处以及锭身和帽口连接处平滑过渡，降低了卷渣风险，另外整体帽口新锭型帽口尺寸偏大，有利于减轻偏析与中心疏松。

4、惰性保护气体电渣重熔技术

针对轴承钢的成分特点，提出了多组电渣重熔用渣系成分，对渣系熔化温度、粘度、密度光学、碱度、电导率等特性进行了计算或测试，并进行定量金相分析，有效降低电渣轴承钢中的夹杂物含量。

5、二次高温均质化和特殊锻造技术结合，改善碳化物均匀性

开创性地采用二次高温均质化技术，根据高碳钢回复再结晶机理，开中