风电齿轮用连铸圆坯编制说明

一、工作概况

1任务来源

根据工业和信息化部2023年第一批行业标准制修订和外文版项目计划，批准由江苏永

钢集团有限公司、冶金工业信息标准研究院等单位制定《风电齿轮用连铸圆坯》，计划编号

为2023-0227T-YB。

我国政府已经在2021年明确提出：2030年碳排放达峰、2060年实现碳中和的远期指标，

因此未来中长期我国一次能源结构持续调整将是大势所趋。国家能源局提出，2030年非化

石能源占一次能源消费比重达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以

上等目标任务。风力发电属于绿色能源，是世界上发展速度最快的能源之一，中国风电处于

大力发展时期。用于制造风力发电机装备的原材料连铸圆坯，由于偏析小、纯净度高，逐步

替代钢锭锻圆用于制作中间级齿轮、高速级齿轮、太阳轮、行星轮等齿轮零部件。增速齿轮

箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到

发电机的额定转速，以供发电机能正常发电，因此增速齿轮箱设计及制造相当关键。

风电齿轮用的连铸圆坯用量大、要求高，生产交货没有统一的标准规范，现行行业标准

YB/T4149-2018《连铸圆管坯》基于基础要求制订，性能指标要求较宽松，主要适用于钢管

行业一般用途的钢材，无法适应高品质风电用钢产品需求；GB/T5216-2014《保证淬透性结

构钢》普遍适用于各种用途齿轮类零部件用钢基础要求；YB/T4741-2019《轨道交通用齿轮

钢》主要适用于轨道交通行业等一般用途的钢材；GB/T33160-2016《风力发电用齿轮钢》

适用于棒材。目前风电行业均采用技术协议的形式订货、生产及控制产品质量，各企业签订

的技术协议要求、牌号不统一，牌号均使用国外牌号，导致市场产品良莠不齐，部分产品甚

至无法达到风电齿轮等产品使用要求，不利于风电行业产品统一化管理和我国风电齿轮用钢

质量的提升。针对行业现状，本标准的制订将有助于根据风电齿轮用连铸圆坯的质量特点及

用户使用工艺不同对风电齿轮用连铸圆坯的制造、验收、使用等进行规范，促进风电行业的

持续发展。

2标准编制的主要工作过程

1）计划下达后，2023年4月冶金工业信息标准研究院组织各起草单位成立了起草工作

组，由江苏永钢集团有限公司为组长单位，负责主要起草工作。

2）2023年5月31日，冶金工业信息标准研究院组织起草单位在永钢召开项目启动会。

3）2023年6月～10月，工作组对国内外风电齿轮用钢的技术现状与发展情况进行全面

调研，同时广泛搜集相关标准和国内外技术资料，并进行了大量的研究分析、资料查证工作，

结合实际应用经验，进行全面总结和归纳，在此基础上编制了《风电齿轮用连铸圆坯》标准

草案初稿。经工作组及有关专家研讨后，对标准草案初稿进行了认真的修改，于2023年10

月根据标准分析情况以及调研情况，形成了标准征求意见稿及其编制说明等相关附件，报全

国钢标委特殊钢分技术委员会秘书处。

4）2023年11月～，发布征求意见稿，征求上级标准主管部门、生产和顾客行业代表

企业及研究院所意见。

3主要编制单位和所开展的工作

本标准由江苏永钢集团有限公司、冶金工业信息标准研究院等单位共同起草。

本标准主要起草人所做的工作:

（1）收集、对比相关国内外标准，确认为现行有效版本；(2)对产品实物质量（尺寸

外形及其允许偏差、化学成分、力学性能、低倍组织、非金属夹杂物、晶粒度、显微组织及

超声波检测）进行测量、统计、对比和分析；（3）收集下游行业对于风电齿轮用钢的质量

指标要求；（4）编写本标准征求意见稿和标准编制说明、标准水平对比分析、实物质量数

据的统计及分析。

二、标准的制定原则

本标准在制定过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、

不断完善”的原则，注重标准制定与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，本

着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统一性、协调性、适用性、一致性

和规范性的原则来进行本标准的制定工作，具有本标准特色的具体原则如下：

1满足顾客要求的原则

以国内主要生产企业的企业标准、供货技术条件为基础，结合国内钢铁企业的发展、生

产流程优化及工艺技术装备进步情况以及相关科研院所的研究成果，参考部分齿轮钢标准，

主要参考的国内外标准有：

（1）GB/T33160-2016《风力发电用齿轮钢》

（2）YB/T4149-2018《连铸圆管坯》

（3）YB/T4421-201《风电法兰用连铸圆坯》

（4）EN10084-2005《渗碳钢交货技术条件》

（5）DINENISO683-3-2019《热处理钢、合金钢和易切削钢--第3部分：表面硬化钢》

（6）ISO6336-5-MQ《正齿轮和斜齿轮承载能力的计算：第5部分材料的强度和质量》

2标准体系一致的原则

本标准在与国家标准GB/T33160-2016《风力发电用齿轮钢》基础指标要点协调一致的

基础上，进行风电齿轮用连铸圆坯的关键指标标准化。

3引用基础标准的原则

在本标准的适用范围内，尽量引用国家基础标准，发挥基础标准的功能。标准的编写内

容、格式应符合GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规

则》标准的统一规定和要求。

4符合国情的原则

按国内生产和验收的判定级别或合格与否的规定。

三、主要内容说明

1范围

根据风电齿轮用连铸圆坯的应用范围及目前国内的实物质量水平，标准的范围为“本文

件适用于公称直径为250mm～800mm的风电齿轮用连铸圆坯。”

2尺寸、外形

参考YB/T4149,根据客户对风电齿轮用连铸圆坯的外形尺寸的要求，以及冶金行业的

实物质量水平制定。

3钢牌号成分及成分偏差

风电齿轮用钢要具有良好的综合力学性能，同时要实现末端窄带控制和高温长时间条件

下的晶粒度稳定性，更好的满足风电齿轮在使用过程中的可靠性、长寿命、抗冲击、耐磨损

等性能要求及加工制造过程热变形小、细晶化的要求。为此，在结合客户加工工艺以及使用

性能需求的基础上，项目组确定了材料牌号及化学成分，具体见下表。

化学成分（质量分数）/%

牌号

CSiMnPSCrNiMoCuAl

0.15～0.17～0.50～≤≤1.50～1.40～0.25～≤0.015～

18Cr2Ni2MoH

0.210.370.900.0200.0151.801.700.350.200.040

0.17～0.17～0.40～≤≤0.35～1.55～0.20～≤0.015～

20CrNi2MoH

0.230.370.700.0200.0150.652.000.300.200.040

0.19～0.17～0.60～≤≤0.35～0.35～0.15～≤0.015～

22CrNiMoH

0.250.370.950.0200.0150.650.750.250.200.040

0.17～0.17～0.85～≤≤1.05～0.20～≤0.015～

20CrMnMoH-

0.230.371.200.0200.0151.450.300.200.040

1.钢中残余元素：Nb≤0.040%，Ti≤0.0030%，Ca≤0.0010%，V≤0.15%，Sn≤0.0100%，Sb≤0.0100%，As≤0.0150%，Bi

≤0.0100%，Pb≤0.0100%，As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.035%。

2.需方对Al/N有要求时，推荐范围为2～4，并在合同中注明。

3.钢中氧含量应不大于0.0015%，钢中氮含量应不大于0.015%，真空处理后在线测定氢含量不大于0.00015%。

3.1考虑风电行业及其对环保等的要求，较国内GB/T33160-2016《风力发电用齿轮钢》及

国外EN10084-2005、DINENISO683-3-2019，本标准增加铅、砷、锡、锑、铋元素含量

要求。

3.2考虑到微合金元素细晶化作用，本标准规定了铌、氮元素含量要求的上限，可根据不同

产品要求由供需双方协商具体要求。

4低倍组织

本标准参考YB/T4149-2018《连铸圆管坯》、YB/T4421-201《风电法兰用连铸圆坯》

标准，也规定了连铸圆坯低倍组织要求。

5表面质量

本标准表面质量要求基本采用YB/T4149-2018《连铸圆管坯》、YB/T4421-201《风电

法兰用连铸圆坯》标准内容。

6其他检验项目

非金属夹杂物、晶粒度、带状、力学性能、末端淬透性、超声检测等项目一般不在连铸

圆坯上进行检测，但供方应保证齿轮锻件检验结果符合一定要求，为此基于GB/T33160-2016

《风力发电用齿轮钢》及国内外风电齿轮箱生产企业标准、协议等，在附录A中规定了相关

技术指标要求。

6.1非金属夹杂物

材料纯净度指标对最终产品质量有重要影响，且不同风电齿轮产品对质量要求不同，参

考GB/T33160-2016《风力发电用齿轮钢》及国内外风电齿轮箱生产企业标准、协议，分两

个级别，规定了非金属夹杂物具体级别。

ABCD

夹杂物Ds

粗系细系粗系细系粗系细系粗系细系

类型

不大于

I级1.52.01.52.01.01.01.51.52.0

II级1.01.51.01.50.50.51.01.01.5

6.2晶粒度

晶粒度决定材料的组织和性能，尤其是对风电齿轮钢材料而言，为综合评价材料质量并

满足终端产品质量的可靠性和稳定性要求，本标准在附录中明确锻件晶粒度检验项目，规定

按GB/T6394检验奥氏体晶粒度，检验级别不低于5级。

6.3带状

带状组织是表征材料偏析的重要指标，对齿轮在热处理过程中的变形量、硬度等影响较

大，本标准结合渗碳齿轮钢带状组织常规要求及国内外风电齿轮箱生产企业标准、协议，在

附录中明确锻件带状组织检验项目，规定按GB/T34474.1标准检验，检验级别不大于3级。

6.4力学性能

风电齿轮作为风力发电机传动系统的重要零部件，要求材料具备良好的综合力学性能，

保证齿轮箱在运行过程中的稳定性。本标准结合国内外风电齿轮箱生产企业标准、协议，在

附录中明确锻件力学性能检验项目，规定力学性能按GB/T228.1标准检验，冲击吸收能量按

GB/T229标准检验，其检验结果应符合下表要求。

抗拉规定塑性冲击吸收

推荐热处理制度

试样断后断面

强度延伸强度能量

牌号尺寸伸长收缩

RmRp0.2AK/J

mm淬火回火率A/%率Z/%

MpaMpa(室温)

加热温度加热温度

冷却剂冷却剂不小于

℃℃

18Cr2Ni2MoФ40820±10油冷200±20空冷1080850113540（KV2）

20CrNi2MoФ40820±10油冷200±20空冷980738134563（KU2）

22CrNiMoФ25850±10油冷200±20空冷98078594047（KU2）

20CrMnMoФ15850±10油冷200±20空冷1180885104555（KU2）

6.5末端淬透性

齿轮用钢要具备良好的末端淬透性，确保齿轮渗碳淬火时获得良好的组织和硬度，同时

应进行末端窄带控制，减小热处理变形，提高加工及使用精度。本标准参照GB/T33160-2016

《风力发电用齿轮钢》及国内外风电齿轮箱生产企业标准、协议，在附录中明确锻件末端淬

透性检验项目，规定按GB/T225标准检验末端淬透性，其结果符合下表要求。

距淬火末端距离（mm）处的硬度，HRC

牌号范围

1.535791113152025303540

最大48484848474746464443424141

H

最小40403938373635343231302929

最大48484848474746464443424141

18Cr2Ni2MoHH

最小43434241404039383635343333

最大45454545444342424039383737

HL

最小40403938373635343231302929

最大48474542393634322826252524

H

最小4139353027252322-----

最大48474542393634322826252524

20CrNi2MoHH

最小434138343128262421----

最大464542383533312925232220-

HL

最小4139353027252322-----

最大5049474238343231272524--

H

最小43393428252220------

22CrNiMo

最大5049474238343231272524--

HH

最小454339332926242220----

最大4846423834302826232120--

HL

最小43393428252220------

最大5050504948474543403938--

H

最小4242413937353331282726--

最大5050504948474543403938--

20CrMnMoHH

最小4444434140393735323130--

最大4848484745434139363534--

HL

最小4242413937353331282726--

推荐热处理温度：

1.18Cr2Ni2Mo，正火温度：915℃～935℃，端淬温度：860±5℃。

2.20CrNi2Mo，正火温度：920℃～940℃，端淬温度：925±5℃。

3.22CrNiMo，正火温度：920℃～940℃，端淬温度：925±5℃。

4.20CrMnMo，正火温度：860℃～880℃，端淬温度：860±5℃。

6.6超声检测

超声检测是评价齿轮内部质量的必备手段，国、内外风电齿轮标准及协议中将超声检测

作为必检项，考虑标准的通用性及不同产品质量要求，同时结合国、内外风电齿轮标准及协

议中超声检测具体要求，在附录中分不同质量等级，规定了锻件超声检测要求。供需双方可

根据不同产品验收等级要求协商确定。

等级

缺陷类型

1级2级3级4级5级6级7级

起始记录当量值Φmm0.5-6dB0.50.60.81.01.52.0

单个缺陷最大允许当量值Φmm0.50.81.01.01.52.03.0

线性/密集缺陷最大允许当量值Φmm0.5-6dB0.50.60.81.01.52.0

四、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况

通过标准的制定和实施，为指导和规范风电齿轮用连铸圆坯生产和验收提供了依据，利

于提高产品的技术性能、安全可靠性及环保性能。同时也将促进技术创新，增强产品的国内

外市场竞争力，同时为推进产业结构调整与优化升级创造条件，对规范市场竞争，引导市场

良性发展，加快我国风电齿轮用连铸圆坯生产技术快速发展具有积极的促进作用。

五、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及标准，特别是强制

性标准的协调性

本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。

六、重大分歧意见的处理经过和依据

无。

七、标准性质的建议说明

建议本标准的性质为推荐性行业标准。本标准自评水平为国际先进水平。

八、贯彻标准的要求和措施建议

本标准在主管单位和技术归口单位的支持下大力推进标准的实施，提高该领域产品水平。

建议相关部门组织对标准进行宣传，使相关人员对标准充分理解，提高市场对标准的认知度

和认可度，从而提高标准的应用效果。

本标准的起草小组将继续进行标准的研究、推广和应用咨询工作。

九、废止或代替现行相关标准的建议

无。

十、其他应予说明的事项

无。

《风电齿轮用连铸圆坯》行业标准编制工作组

2023年10月

《风电齿轮用连铸圆坯》行业标准

编制说明

二零二三年

一、工作概况

1任务来源

根据工业和信息化部2023年第一批行业标准制修订和外文版项目计划，批准由江苏永

钢集团有限公司、冶金工业信息标准研究院等单位制定《风电齿轮用连铸圆坯》，计划编号

为2023-0227T-YB。

我国政府已经在2021年明确提出：2030年碳排放达峰、2060年实现碳中和的远期指标，

因此未来中长期我国一次能源结构持续调整将是大势所趋。国家能源局提出，2030年非化

石能源占一次能源消费比重达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以

上等目标任务。风力发电属于绿色能源，是世界上发展速度最快的能源之一，中国风电处于

大力发展时期。用于制造风力发电机装备的原材料连铸圆坯，由于偏析小、纯净度高，逐步

替代钢锭锻圆用于制作中间级齿轮、高速级齿轮、太阳轮、行星轮等齿轮零部件。增速齿轮

箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到

发电机的额定转速，以供发电机能正常发电，因此增速齿轮箱设计及制造相当关键。

风电齿轮用的连铸圆坯用量大、要求高，生产交货没有统一的标准规范，现行行业标准

YB/T4149-2018《连铸圆管坯》基于基础要求制订，性能指标要求较宽松，主要适用于钢管

行业一般用途的钢材，无法适应高品质风电用钢产品需求；GB/T5216-2014《保证淬透性结

构钢》普遍适用于各种用途齿轮类零部件用钢基础要求；YB/T4741-2019《轨道交通用齿轮

钢》主要适用于轨道交通行业等一般用途的钢材；GB/T33160-2016《风力发电用齿轮钢》

适用于棒材。目前风电行业均采用技术协议的形式订货、生产及控制产品质量，各企业签订

的技术协议要求、牌号不统一，牌号均使用国外牌号，导致市场产品良莠不齐，部分产品甚

至无法达到风电齿轮等产品使用要求，不利于风电行业产品统一化管理和我国风电齿轮用钢

质量的提升。针对行业现状，本标准的制订将有助于根据风电齿轮用连铸圆坯的质量特点及

用户使用工艺不同对风电齿轮用连铸圆坯的制造、验收、使用等进行规范，促进风电行业的

持续发展。

2标准编制的主要工作过程

1）计划下达后，2023年4月冶金工业信息标准研究院组织各起草单位成立了起草工作

组，由江苏永钢集团有限公司为组长单位，负责主要起草工作。

2）2023年5月31日，冶金工业信息标准研究院组织起草单位在永钢召开项目启动会。

3）2023年6月～10月，工作组对国内外风电齿轮用钢的技术现状与发展情况进行全面

调研，同时广泛搜集相关标准和国内外技术资料，并进行了大量的研究分析、资料查证工作，

结合实际应用经验，进行全面总结和归纳，在此基础上编制了《风电齿轮用连铸圆坯》标准

草案初稿。经工作组及有关专家研讨后，对标准草案初稿进行了认真的修改，于2023年10

月根据标准分析情况以及调研情况，形成了标准征求意见稿及其编制说明等相关附件，报全

国钢标委特殊钢分技术委员会秘书处。

4）2023年11月～，发布征求意见稿，征求上级标准主管部门、生产和顾客行业代表

企业及研究院所意见。

3主要编制单位和所开展的工作

本标准由江苏永钢集团有限公司、冶金工业信息标准研究院等单位共同起草。

本标准主要起草人所做的工作:

（1）收集、对比相关国内外标准，确认为现行有效版本；(2)对产品实物质量（尺寸

外形及其允许偏差、化学成分、力学性能、低倍组织、非金属夹杂物、晶粒度、显微组织及

超声波检测）进行测量、统计、对比和分析；（3）收集下游行业对于风电齿轮用钢的质量

指标要求；（4）编写本标准征求意见稿和标准编制说明、标准水平对比分析、实物质量数

据的统计及分析。

二、标准的制定原则

本标准在制定过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、

不断完善”的原则，注重标准制定与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，本

着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统一性、协调性、适用性、一致性

和规范性的原则来进行本标准的制定工作，具有本标准特色的具体原则如下：

1满足顾客要求的原则

以国内主要生产企业的企业标准、供货技术条件为基础，结合国内钢铁企业的发展、生

产流程优化及工艺技术装备进步情况以及相关科研院所的研究成果，参考部分齿轮钢标准，

主要参考的国内外标准有：

（1）GB/T33160-2016《风力发电用齿轮钢》

（2）YB/T4149-2018《连铸圆管坯》

（3）YB/T4421-201《风电法兰用连铸圆坯》

（4）EN10084-2005《渗碳钢交货技术条件》

（5）DINENISO683-3-2019《热处理钢、合金钢和易切削钢--第3部分：表面硬化钢》

（6）ISO6336-5-MQ《正齿轮和斜齿轮承载能力的计算：第5部分材料的强度和质量》

2标准体系一致的原则

本标准在与国家标准GB/T33160-2016《风力发电用齿轮钢》基础指标要点协调一致的

基础上，进行风电齿轮用连铸圆坯的关键指标标准化。

3引用基础标准的原则

在本标准的适用范围内，尽量引用国家基础标准，发挥基础标准的功能。标准的编写内

容、格式应符合GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规

则》标准的统一规定和要求。

4符合国情的原则

按国内生产和验收的判定级别或合格与否的规定。

三、主要内容说明

1范围

根据风电齿轮用连铸圆坯的应用范围及目前国内的实物质量水平，标准的范围为“本文

件适用于公称直径为250mm～800mm的风电齿轮用连铸圆坯。”

2尺寸、外形

参考YB/T4149,根据客户对风电齿轮用连铸圆坯的外形尺寸的要求，以及冶金行业的

实物质量水平制定。

3钢牌号成分及成分偏差

风电齿轮用钢要具有良好的综合力学性能，同时要实现末端窄带控制和高温长时间条件

下的晶粒度稳定性，更好的满足风电齿轮在使用过程中的可靠性、长寿命、抗冲击、耐磨损

等性能要求及加工制造过程热变形小、细晶化的要求。为此，在结合客户加工工艺以及使用

性能需求的基础上，项目组确定了材料牌号及化学成分，具体见下表。

化学成分（质量分数）/%

牌号

CS