CN102029351A - 用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法 - Google Patents

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本发明公开了一种用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法,包括以下步骤:选材、装炉第一次加热、锻造、装炉第二次加热、锻压成型和正火处理。本发明中20CrMnMo连铸坯制造风电锻件通过前期高温加热锻压焊合内部缺陷,后期低温加热成型细化内部组织,能够达到相关的超声波探伤要求及晶粒度要求,保证风电锻件的疲劳寿命。

Description

用20CrMnMO连铸坯制造风电锻件的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种锻件的制造方法,特别是涉及一种用20CrMnMO连铸坯制造风电 锻件的方法。背景技术[0002] 风电锻件是风力发电系统里面变速箱中的一个重要零件,扇叶在风力的驱动下获 得强大动能并通过它传递到发电机。我国的大多数风场在天寒地冻的北方,风速瞬息万变, 锻件在这样恶劣条件工作不但要承受很大的交变载荷,还要承受巨大的冲击载荷,因而,对 它的力学性能要求特别高,任何缺陷将会影响其力学性能,降低其疲劳寿命,严重影响整个 风力发电系统的安全性和可靠性。风电锻件的原材料为连铸坯坯,内部存在着大量的缺陷, 需要通过特殊的锻压工艺使之得以焊合且细化其晶粒。[0003] 同时风电锻件的内部超声波探伤和金相要求较高,而现有的风电锻件多采用 20CrMnMo钢锭锻造成型,因为钢锭的内部缺陷较连铸坯少,锻件内部质量相对较好,可以达 到相关的技术要求。由于钢锭需要去除水、冒口,原材料利用率为70%,而连铸坯不需要 去除水、冒口,原材料利用率为95%,且20CrMnMo钢锭与连铸坯价格基本相同,因此,采用 20CrMnMo连铸坯生产风电锻件可以大大降低生产成本。但是连铸坯内部缺陷较多,特别是 Φ600以上的连铸坯内部缩孔、疏松、等轴晶带、柱状晶带、枝晶偏析、区域偏析、中心裂纹、 内部气泡等缺陷更为明显。常规的锻压工艺很难消除或削弱这些缺陷,其残留在锻件中会 严重减低锻件的力学性能,影响锻件的疲劳寿命。需要采用特殊的锻压成型工艺方法方可 达到需要的结果。发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种能够消除风电锻件内部缺陷,提高风电锻件疲劳寿命的 用20CrMnMO连铸坯制造风电锻件的方法。[0005] 为达到上述目的,本发明的技术方案是:设计的用20CrMnMO连铸坯制造风电锻件 的方法,其特征在于包括以下步骤:(1)选材,选用牌号为20CrMnMo的连铸坯;(2)装炉第一次加热,将选用的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热,加热温度为 1250〜1280°C,并在该1250〜1280°C温度范围内保温6小时;(3)锻造,在8丽液压机上对加热后的连铸坯进行两次镦拔,保证第一次镦拔比为: 2. 3≤镦粗比≤2. 5,2. 1≤拔长比≤2. 3,第二次镦拔比为:2. 0≤镦粗比≤2. 2,1. 8≤拔 长比≤2. 0,并保证始锻温度为1250〜1280°C,终锻温度≥850 ;(4 )装炉第二次加热,将锻造后的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热,加热温度 为1050〜1100°C,并在该1050〜1100°C温度范围内保温不超过3小时;(5)锻压成型,将步骤(4)中所得的连铸坯在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件; (6 )热处理,对步骤(5 )所得的锻件进行正火处理。[0006] 作为优选:步骤(1)选材中,连铸坯为圆柱形连铸坯,并该连铸坯的直径 Φ彡600mm。连铸坯内部缺陷较多,特别是Φ600以上的连铸坯内部缩孔、疏松、等轴晶带、 柱状晶带、枝晶偏析、区域偏析、中心裂纹、内部气泡等缺陷更为明显,因此采用上述制造方 法后能够得到组织细密的锻件,效果更加明显。[0007] 作为优选:步骤(2)装炉第一次加热中,连铸坯从点火直到升温至1250°C,升温速 度< 200°C /h,如此能够使锻件内部缺陷基本消除,步骤(6)热处理中,将锻件加热到920〜980°C,并在该920〜980°C温度范围内保温 6〜10小时,然后将锻件空冷至室温。[0008] 采用以上制造方法:连铸坯经过步骤(2)第一次高温加热保温可以增加金属的流 动性,在锻压过程中可以保证内部的疏松、缩孔、中心裂纹、气泡得到充分的焊合,较大的镦 拔比可以使等轴晶带、柱状晶带、枝晶偏析、区域偏析等有害组织得到改善,经过该工序的 锻件内部缺陷基本消除,晶粒得到细化。经过步骤(4)第二次低温加热锻压是为了保证连 铸坯料在达到需要的几何形状的情况下,防止锻件内部晶粒粗大,继续保持原有的细晶粒, 有助于提高锻件的疲劳寿命。锻压成型后的锻件内部存在这块状或链状的碳化物等,需要 通过正火消除它。[0009] 有益效果:本发明中20CrMnMO连铸坯制造风电锻件通过前期高温加热锻压焊合 内部缺陷,后期低温加热成型细化内部组织,能够达到相关的超声波探伤要求及晶粒度要 求,保证风电锻件的疲劳寿命。附图说明[0010] 图1为本发明的工艺流程图。[0011] 具体实施方式:下面结合附图对本发明作进一步的说明。[0012] 实施例1 :请参见图1 :所示的用20CrMnMO连铸坯制造风电锻件的方法,其特征在于包括以下步骤:(1)选材,选用牌号为20CrMnMO的连铸坯,该连铸坯为圆柱形连铸坯,并该连铸坯的直 径 Φ 彡 600mm ;(2)装炉第一次加热,将选用的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热,加热温度为 1250°C,并在该1250°C温度范围内保温6小时,其中连铸坯从点火直到升温至1250°C,升温 速度< 200°C /h ;(3)锻造,在8MN液压机上对加热后的连铸坯进行两次镦拔,保证第一次镦拔比为:镦 粗比为2. 3,拔长比为2. 1,第二次镦拔比为:镦粗比为2. 0,拔长比为1. 8,并保证始锻温度 为1250°C,终锻温度彡850 ;(4 )装炉第二次加热,将锻造后的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热,加热温度 为1050°C,并在该1050°C温度范围内保温不超过3小时;(5)锻压成型,将步骤(4)中所得的连铸坯在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件;(6)热处理,对步骤(5)所得的锻件进行正火处理,即将锻件加热到920°C,并在该 920°C温度范围内保温6小时,然后将锻件空冷至室温。[0013] 实施例2:请参见图1 :所示的用20CrMnMO连铸坯制造风电锻件的方法,其特征在于包括以下步骤:(1)选材,选用牌号为20CrMnMO的连铸坯,该连铸坯为圆柱形连铸坯,并该连铸坯的直 径 Φ 彡 600mm ;(2)装炉第一次加热,将选用的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热,加热温度为 1265°C,并在该1265°C温度范围内保温6小时,其中连铸坯从点火直到升温至1265°C,升温 速度< 200°C /h ;(3)锻造,在8MN液压机上对加热后的连铸坯进行两次镦拔,保证第一次镦拔比为:镦 粗比为2. 4,拔长比为2. 2,第二次镦拔比为:镦粗比为2. 1,拔长比为1. 9,并保证始锻温度 为1265°C,终锻温度彡850 ;(4 )装炉第二次加热,将锻造后的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热,加热温度 为1075°C,并在该1075°C温度范围内保温不超过3小时;(5 )锻压成型,将步骤(4 )中所得的连铸坯在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件; (6)热处理,对步骤(5)所得的锻件进行正火处理,即将锻件加热到950°C,并在该 950°C温度范围内保温8小时,然后将锻件空冷至室温。[0014] 实施例3:请参见图1 :所示的用20CrMnMO连铸坯制造风电锻件的方法,其特征在于包括以下步骤:(1)选材,选用牌号为20CrMnMO的连铸坯,该连铸坯为圆柱形连铸坯,并该连铸坯的直 径 Φ 彡 600mm ;(2)装炉第一次加热,将选用的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热,加热温度为 1280°C,并在该1280°C温度范围内保温6小时,其中连铸坯从点火直到升温至1280°C,升温 速度< 200°C /h ;(3)锻造,在8MN液压机上对加热后的连铸坯进行两次镦拔,保证第一次镦拔比为:镦 粗比为2. 5,拔长比为2. 3,第二次镦拔比为:镦粗比为2. 2,拔长比为2. 0,并保证始锻温度 为1280°C,终锻温度彡850 ;(4 )装炉第二次加热,将锻造后的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热,加热温度 为1100°C,并在该1100°C温度范围内保温不超过3小时;(5 )锻压成型,将步骤(4 )中所得的连铸坯在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件; (6)热处理,对步骤(5)所得的锻件进行正火处理,即将锻件加热到980°C,并在该 980°C温度范围内保温10小时,然后将锻件空冷至室温。[0015] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不以本发明为限制,凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1. 一种用20CrMnMO连铸坯制造风电锻件的方法,其特征在于包括以下步骤:(1)选材,选用牌号为20CrMnMo的连铸坯;(2)装炉第一次加热,将选用的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热,加热温度为 1250〜1280°C,并在该1250〜1280°C温度范围内保温6小时;(3)锻造,在8丽液压机上对加热后的连铸坯进行两次镦拔,保证第一次镦拔比为: 2. 3彡镦粗比彡2. 5,2. 1彡拔长比彡2. 3,第二次镦拔比为:2. 0彡镦粗比彡2. 2,1. 8彡拔 长比彡2. 0,并保证始锻温度为1250〜1280°C,终锻温度彡850 ;(4 )装炉第二次加热,将锻造后的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热,加热温度 为1050〜1100°C,并在该1050〜1100°C温度范围内保温不超过3小时;(5)锻压成型,将步骤(4)中所得的连铸坯在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件;(6)热处理,对步骤(5)所得的锻件进行正火处理。
2.根据权利要求1所述的用20CrMnMO连铸坯制造风电锻件的方法,其特征在于:步骤(1)选材中,连铸坯为圆柱形连铸坯,并该连铸坯的直径Φ ^ 600mm。
3.根据权利要求1所述的用20CrMnMO连铸坯制造风电锻件的方法,其特征在于:步骤(2)装炉第一次加热中,连铸坯从点火直到升温至1250°C,升温速度< 200°C /h。
4.根据权利要求1所述的用20CrMnMO连铸坯制造风电锻件的方法,其特征在于:步骤 (6)热处理中,将锻件加热到920〜980°C,并在该920〜980°C温度范围内保温6〜10小 时,然后将锻件空冷至室温。
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