CN101592131A - 风电设备用回转支承环环锻件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种质量稳定可靠、能够满足恶劣环境使用要求的风电设备用回转支承环环锻件，其包含的各化学元素的重量组成如下：C：0.41～0.45％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.60～0.80％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Cr：1.0～1.20％，Ni：≤0.30％，Mo：0.15～0.25％，Cu：≤0.25％，Al：0.01～0.04％，余量为Fe；并且氢、氧元素的含量满足如下要求：[O]：≤20ppm，[H]：≤2.0ppm。其制造方法为：取由所述组份制成的坯钢为原料，经下料、锻造制坯辗环、热处理、精车加工后得到所述的回转支承环环锻件，其特点是：对锻造制坯辗环后得到的工件进行粗车加工，然后再进行包括热处理正火和热处理调质的热处理。所得产品能满足大型风电设备的要求。
Description
技术领域
本发明涉及到用于风电设备中的MW级风电机组变桨、偏航塔上的回转支承环，尤其涉及到该回转支承环环锻件及其制备方法。
背景技术
风力发电作为清洁和可再生能源是一项正在兴起的新型产业，用于风电设备的MW级风电机组变桨、偏航塔上的回转支承环是风电设备的承重与传动件，需要在较强的风能、+40℃～-40℃环境温度下，承载动力运载负荷工作等特定使用要求；要求在比较恶劣的天气条件下，20年内不能出现质量问题。当前所使用的回转支承环一般均采用欧标BS EN10083-1：2006中的42CrMo4V材质制成的坯钢作为开始加工的原料，经下料、锻造制坯辗环、热处理、精车加工等步序后制成符合要求的环锻件，然后再经进一步机械加工成为满足要求的回转支承环。传统回转支承环环锻件的缺点是：由于材料成份、及理化指标允许的范围较大，锻造及热处理工艺简单粗犷，造成产品质量不稳定，尚难满足较强的风能、+40℃～-40℃环境温度下，承载动力运载负荷工作等特定使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种质量稳定可靠、能够满足恶劣环境使用要求的风电设备用回转支承环环锻件及其制造方法。
所述的风电设备用回转支承环环锻件，其特点是：包含的各化学元素的重量组成如下：C：0.41～0.45％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.60～0.80％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Cr：1.0～1.20％，Ni：≤0.30％，Mo：0.15～0.25％，Cu：≤0.25％，Al：0.01～0.04％，余量为Fe；并且氢、氧元素的含量满足如下要求：[O]：≤20ppm，[H]：≤2.0ppm。上述回转支承环环锻件可采用电转炉、以及炉外精炼、以及真空脱气的冶炼方法来得到连铸坯钢。
本发明所述的风电设备用回转支承环环锻件的制造方法，包括如下工艺步序：取由所述组份制成的坯钢为原料，经下料、锻造制坯辗环、热处理、精车加工后得到所述的回转支承环环锻件，其特点是：对锻造制坯辗环后得到的工件进行粗车加工，粗车加工后工件的尺寸按环圈大小放余量为4～12毫米，然后再进行热处理；热处理过程包括热处理正火和热处理调质，热处理正火工序为：将工件放入炉中进行加热，加热速度不大于每小时150℃，温度升至850℃～870℃时，进行保温均热，最后将经保温均热后的工件移出炉外空冷至常温；热处理调质工序为：将工件放入炉中进行加热，加热速度不大于每小时150℃，温度升至840℃～860℃时，进行保温均热，将经保温均热后的工件移出炉外进行淬火，淬火后的工件返温至100℃～130℃，然后再将工件放入炉中进行加热，加热速度不大于每小时150℃，温度升至560℃～610℃时进行保温，保温时间按工件壁厚2分钟/毫米计算保温时间，保温结束后将工件移出炉外空冷至常温。
在选择原料坯钢时，坯钢中的非金属夹杂物满足下表要求：
在锻造制坯辗环工序中的始锻温度不大于1150℃，终锻温度不低于850℃，锻造加热保温温度最佳为1230℃至1270℃，锻造比≥6。
本发明的有益效果为：对材料中的化学成份进行严格限定，并且调整生产工艺，由此生产出的产品具有较高机械强度、硬度、耐磨性、韧性和低温性能，产品的理化性能检测均好于欧标和顾客质量指标。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
所述的风电设备用回转支承环环锻件，其包含的各化学元素的重量组成如下：C：0.41～0.45％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.60～0.80％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Cr：1.0～1.20％，Ni：≤0.30％，Mo：0.15～0.25％，Cu：≤0.25％，Al：0.01～0.04％，余量为Fe；并且氢、氧元素的含量满足如下要求：[O]：≤20ppm，[H]：≤2.0ppm。上述回转支承环环锻件可采用电转炉、以及炉外精炼、以及真空脱气的冶炼方法来得到连铸坯钢。
本发明所述的风电设备用回转支承环环锻件的制造方法，包括如下工艺步序：
一、取由所述各组份制成的坯钢——如φ390、φ450、φ500、或φ600的连铸圆坯钢锭为原料，并且坯钢中的非金属夹杂物满足下表要求：
然后根据生产要求进行下料；
二、锻造制坯辗环，在此过程中，控制始锻温度为1150℃，终锻温度为850℃，锻造加热保温温度为1230℃至1270℃，锻造比≥6；辗环后的环锻件表面缺陷深度≤3mm；内(外)径圆度≤3mm；端面平面度≤3mm；
三、对锻造制坯辗环后得到的工件进行粗车加工，粗车加工后工件的尺寸按环圈大小放余量为4～12毫米，并去除环锻件表面氧化物，保持平整度；
四、热处理过程包括热处理正火和热处理调质。
热处理正火工序为：将工件放入炉中进行加热，并且每个工件按周长800～1200mm间须垫≥50mm等高垫块，隔3个工件中间垫≥60mm垫块，以便于炉气流动；加热速度不大于每小时150℃，温度升至860±10℃时，进行保温均热，保温均热时间根据环锻件的直径、厚度等尺寸确定，一般不低于1.5小时，环锻件越大时间越长，最后将经保温均热后的工件移出炉外空冷至常温；
热处理调质工序为：将工件放入炉中进行加热，每个工件按周长800-1200mm间须垫≥50mm等高垫块，隔3个工件中间垫≥60mm垫块，以便于炉气流动；加热速度不大于每小时150℃，温度升至840℃～860℃时，进行保温均热，保温均热时间根据环锻件的直径、厚度等尺寸确定，一般不低于1.5小时，环锻件越大时间越长，将经保温均热后的工件移出炉外进行淬火，淬火后的工件返温至100℃～130℃，然后再将工件放入炉中进行加热，加热速度不大于每小时150℃，温度升至560℃～610℃时进行保温，保温时间按工件壁厚2分钟/毫米计算保温时间，环锻件越大时间越长，保温结束后将环锻件移出炉外空冷至常温。在热处理过程中环锻件起吊时应注意平稳，防止工件变形；
五、精车加工，按产品加工图纸进行精车加工，作产品加工过程的标识移植、检查尺寸和表面质量。
六、精车加工后的环锻件进行超声波探伤，按DIN EN 10228-3：1998探伤检测标准，进行100％全探；按机加工图检查尺寸和表面质量，检查原材料牌号、炉批号和零件号；按GB/T 231.1-2002进行硬度HB测试；按GB/T 228-2002进行环锻件Q+T状态后的机械性能检测；按GB/T 6394-2002进行晶粒度检测，环锻件的本体晶粒度应在6级以上；按GB/T 10561-2005进行非金属夹杂检测，环锻件的显微组织符合GB/T 13320-91要求。最后经产品标志后就可包装交付。
Claims (4)
1、风电设备用回转支承环环锻件，其特征在于：包含的各化学元素的重量组成如下：C：0.41～0.45％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.60～0.80％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Cr：1.0～1.20％，Ni：≤0.30％，Mo：0.15～0.25％，Cu：≤0.25％，Al：0.01～0.04％，余量为Fe；并且氢、氧元素的含量满足如下要求：[O]：≤20ppm，[H]：≤2.0ppm。
2、根据权利要求1所述的风电设备用回转支承环环锻件的制造方法，包括如下工艺步序：取由所述组份制成的坯钢为原料，经下料、锻造制坯辗环、热处理、精车加工后得到所述的回转支承环环锻件，其特征在于：
a)对锻造制坯辗环后得到的工件进行粗车加工，粗车加工后工件的尺寸按环圈大小放余量为4～12毫米，然后再进行热处理，热处理过程包括热处理正火和热处理调质；
b)热处理正火工序为：将工件放入炉中进行加热，加热速度不大于每小时150℃，温度升至860℃±10℃时，进行保温均热，最后将经保温均热后的工件移出炉外空冷至常温；
c)热处理调质工序为：将工件放入炉中进行加热，加热速度不大于每小时150℃，温度升至840℃～860℃时，进行保温均热，将经保温均热后的工件移出炉外进行淬火，淬火后的工件返温至100℃～130℃，然后再将工件放入炉中进行加热，加热速度不大于每小时150℃，温度升至560℃～610℃时进行保温，保温时间按工件壁厚2分钟/毫米计算保温时间，保温结束后将工件移出炉外空冷至常温。
3、根据权利要求2所述的风电设备用回转支承环环锻件的制造方法，其特征在于：所述原料坯钢中的非金属夹杂物满足下表要求：
4、根据权利要求2或3所述的风电设备用回转支承环环锻件的制造方法，其特征在于：所述锻造制坯辗环工序中的始锻温度不大于1150℃，终锻温度不低于850℃，锻造加热保温温度为1230℃至1270℃，锻造比≥6。
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