CN102041428A

CN102041428A - 兆瓦级风电机组箱体的铸造方法

Info

Publication number: CN102041428A
Application number: CN 201110001098
Authority: CN
Inventors: 陈祖兴; 王龙良; 诸国柱; 郑保锋
Original assignee: WUXI CITY HUILI FOUNDRY FACTORY
Current assignee: WUXI CITY HUILI FOUNDRY FACTORY
Priority date: 2011-01-05
Filing date: 2011-01-05
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2031-01-05
Also published as: CN102041428B

Abstract

兆瓦级风电机组箱体的铸造方法，所述低温铸态球铁的成分配比是：C：3.7-3.9%、Si：1.8-2.4%、Mn：0.5%-1.5%；铬0.5%-1.0%；钛0.07%-0.1%；铝0.010%-0.030%；Mg的残余含量为：0.030-0.050%，稀土残余含量≤0.01%，剩余的是铁和制备过程中产生的杂质，上述含量低温铸态球铁的成分通过以国产生铁为原料，经熔炼、脱硫、球化、孕育处理及采用二次孕育的方法获得；球化剂的成分Re：1-2%；Mg：5-7%；Si：40-46%，其余为铁，孕育剂的成分是：Si：70-80%，其余为铁；球化后铸造工艺为：在1300-1380℃将球化后的铁液浇到铸型中，在铸型中缓慢冷却到300℃以下，从铸型中清出铸件。

Description

兆瓦级风电机组箱体的铸造方法

技术领域

本发明涉及一种低温球铁铸造工艺，尤其是涉及一种-20℃低温铸态球铁铸造兆瓦级风电箱体类铸件的工艺。属金属铸造技术领域。

背景技术

低温球铁铸造高韧部件，典型的是大功率兆瓦级风力发电机（风力发电机功率达到1MW到5MW）箱体部件。其工作条件恶劣，其主要部件箱体类铸件采用低温球墨铸铁铸造而成，球墨铸铁件要求低温（-20℃）冲击韧性，国外一般采用EN-1563标准，国内采用GB1348-88标准材料为-20℃冲击韧性的QT400-18AL。

CN200710022742.4 给出了-20℃低温铸态无NI球铁铸造兆瓦级风电机组部件方法是一种低温铸态无Ni球铁铸造兆瓦级风电机组部件方法,它是以国产生铁为原料,经熔炼、球化、孕育制得低温铸态无NI球铁,再经铸造得梁、箱体类薄壁件,所述低温铸态无Ni球铁的成分配方是:C3.6%～3.9%,SI 1.7%～3%,MN 0.1%～0.4%,不加Ni、MG的残余含量0.045%～0.07%,剩余的是铁和杂质,杂质中P<0.04%,S<0.02%;上述含量低温铸态无Ni球铁的成分是通过添加球化剂、孕育剂及采用二次孕育方法获得;球化后铸造工艺为:在1300℃～1380℃将球化后的液态混合物浇铸到铸型中,并使其在铸型中缓慢冷却到300℃以下,从铸型中清出。可以使用比国外生铁质量差的国内生铁,在不加Ni的条件下达到-20℃冲击韧性要求,同时满足其它机械性能要求。但强度等性能上有待提高。因为-20℃低温铸态球铁铸造兆瓦级风电机组部件---箱体类铸件,其壁厚在40-150mm，单件重1-5吨，冲击值-20℃单个≥9J，三个平均≥12J，极不易达到。

为达到低温冲击韧性要求和强度要求，国外一般采用加Ni0.2-2.0%生产低温球铁。如丹麦和印度在生产大功率风力发电机铸件时加Ni0.3-2.0%。但Ni为贵重金属，价格昂贵。

为达到低温冲击韧性和延伸率要求，国内采用退火方式，而对于结构复杂件，热处理易变形，而且退火处理上述重量和体积十分巨大的部件时需要巨大的设备投资，使处理的工艺成本上升。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可以使用比国外生铁质量差、价格便宜的国内生铁，在不添加其它贵重金属（如Ni等）的条件下达到-20℃冲击韧性要求，同时满足其它指标及机械性能要求的-20℃低温铸态球铁铸造兆瓦级风电箱体类铸件的方法。

本发明的目的是这样实现的：兆瓦级风电机组箱体的铸造方法，所述低温铸态球铁的成分配比是：C：3.7-3.9%、Si：1.8-2.4%、Mn：0.5%-1.5%;铬0.5%-1.0%;钛0.07%-0.1%;铝0.010%-0.030%;Mg的残余含量为：0.030-0.050%，稀土残余含量≤0.01%，剩余的是铁和制备过程中产生的杂质，杂质中P≤0.04%，S≤0.02%。

上述含量低温铸态球铁的成分通过以国产生铁为原料，经熔炼（1480℃-1520℃）、脱硫、球化、孕育处理（1400-1450℃）及采用二次孕育（1400-1450℃）的方法获得；其中，球化剂的成分配方是Re：1-2%；Mg：5-7%；Si：40-46%，其余为铁，孕育剂的成分是：Si：70-80%，其余为铁；球化剂和孕育剂的加入量分别为1.0%-1.5%和0.5%-1.5%；球化后铸造工艺为：在1300-1380℃将球化后的铁液浇到铸型中，并使其在铸型中缓慢冷却（10-20℃/min）到300℃以下，再从铸型中清出铸件。

尤其是二次孕育时间共为15-30分钟。

本发明有益效果是：不采用热处理，通过成分合理配比及铸造工艺的优化选择达到铸态材料要求并解决了风电铸件普遍存在的夹渣、缩松及缩孔倾向大的难题，获得性能优良、外观漂亮的优质风电铸件；通过添加球化剂、孕育剂和采用二次孕育方法，可以改善球化状态，增加石墨球数量，使石墨球更加圆整，是铸态本体球化率达到90%以上；本发明可以使用比国外生铁质量差价格便宜的国内生铁，不加Ni，即使在此条件下，产品质量也能稳定达到EN1563国际标准要求的GJS-400-18U-LT对于箱体类铸件在-20℃低温冲击韧性，尤其是其他机械性能更好，而且不使用昂贵的金属成分。

具体实施方式

本发明涉及一种-20℃低温铸态球铁铸造兆瓦级风电机箱体类铸件的方法。此类铸件壁厚40-150mm，铸件吨位在1-5T之间，要求在-20℃下冲击值单个≥9J，三个平均≥12J。其中铸造方法是：以国产生铁为原料，经熔炼、脱硫后的配比：C：3.7-3.9%、Si：1.8-2.4%、Mn：0.5%-1.5%;铬0.5%-1.0%;钛0.07%-0.1%;铝0.010%-0.030%；球化、孕育制得低温铸态球铁将Si：1.8-2.4%、Mg：0.030-0.050%，稀土残余含量≤0.01%加入（通过控制球化剂和孕育剂的加入量），再经铸造得箱体类铸件。其中国产生铁原料成分中S低于0.02%（有的甚至超过0.02%）。熔炼温度在1480℃-1520℃，球化、孕育处理温度在1400℃-1450℃；所述低温铸态球铁的成分是：C：3.7-3.9%、Si：1.8-2.4%、Mn：0.5%-1.5%;铬0.5%-1.0%;钛0.07%-0.1%;铝0.010%-0.030%；Mg的残余含量为：0.030-0.050%，稀土残余含量≤0.01%，剩余的是铁和制备过程中产生的杂质，杂质中P≤0.04%，S≤0.02%。上述含量低温铸态球铁的成分是通过添加球化剂、孕育剂及采用二次孕育的方法获得，其中，球化剂的成分是Re：1-2%；Mg：5-7%；Si：40-46%，其余为铁，孕育剂的成分是：Si：70-80%，其余为铁。球化剂和孕育剂的加入量分别为1.0%-1.5%和0.5%-1.5%；球化后铸造工艺为：在1300-1380℃将球化后的液态混合物浇到铸型中，并使其在铸型中缓慢冷却（10-20℃/min）到300℃以下，从铸型中清出铸件。本发明的铸件具有至少约130KSI的抗拉强度和低于-20℃的韧脆转变温度。所有比例均为质量比。

典型的铸件的成分如下：Si：1.8-2.4%、稀土、Mg从球化剂的添加中获得。

1、C：3.7%、Si：1.8%、Mn：0.5%;铬0.5%;钛0.05%;铝0.010%， Mg的残余含量为：0.030%，稀土残余含量≤0.01%，剩余为铁和不可避免的杂质，杂质中P≤0.04%，S≤0.02%，二次孕育时间共为30分钟。

2、C：3.9%、Si：2.4%、Mn：1%;铬1.0%;钛0.1%;铝0.030%， Mg的残余含量为：0.030-0.050%，稀土残余含量≤0.01%，剩余为铁和不可避免的杂质，杂质中P≤0.04%，S≤0.02%，孕育时间为25分钟。

3、C：3.7%、Si：2%、Mn：1.5%;铬0.8%;钛0.1%;铝0.020%%， Mg的残余含量为： 0.050%，稀土残余含量≤0.01%，剩余为铁和不可避免的杂质，杂质中P≤0.04%，S≤0.02%，孕育时间为25分钟。

4、C：3.9%、Si：2.2%、Mn：1.5%;铬0.5%%;钛0.05%;铝0.020%， Mg的残余含量为：0.030-0.050%，稀土残余含量≤0.01%，剩余为铁和不可避免的杂质，杂质中P≤0.04%，S≤0.02%，孕育时间为15分钟。

5、C：3.7%、Si：2.4%、Mn：0.7%-1.5%;铬1.0%;钛0.1%;铝0.030%， Mg的残余含量为：0.030-0.050%，稀土残余含量≤0.01%，剩余为铁和不可避免的杂质，杂质中P≤0.04%，S≤0.02%，孕育时间为25分钟。

6、C：3.9%、Si：1.8%、Mn：1.2%;铬0.5%;钛0.1%;铝0.020%， Mg的残余含量为：0.030-0.050%，稀土残余含量≤0.01%，剩余为铁和不可避免的杂质，杂质中P≤0.04%，S≤0.02%，孕育时间为15分钟。

以上实施例中：熔炼温度在1480、1500和1520℃均可，球化、孕育处理温度在1400、1430和1450℃均有试验，对质量无显著差别；浇铸温度1300、1350、1360、1380℃均有试验。铸后铸型中缓慢冷却（10-20℃/min）后至300℃以下再取出铸件。

Claims

1.兆瓦级风电机组箱体的铸造方法，其特征是所述低温铸态球铁的成分配比是：C：3.7-3.9%、Si：1.8-2.4%、Mn：0.5%-1.5%;铬0.5%-1.0%;钛0.07%-0.1%;铝0.010%-0.030%;Mg的残余含量为：0.030-0.050%，稀土残余含量≤0.01%，剩余的是铁和制备过程中产生的杂质，杂质中P≤0.04%，S≤0.02%；上述含量低温铸态球铁的成分通过以国产生铁为原料，经熔炼（1480℃-1520℃）、脱硫、球化、孕育处理（1400-1450℃）及采用二次孕育（1400-1450℃）的方法获得；其中，球化剂的成分配方是Re：1-2%；Mg：5-7%；Si：40-46%，其余为铁，孕育剂的成分是：Si：70-80%，其余为铁；球化剂和孕育剂的加入量分别为1.0%-1.5%和0.5%-1.5%；球化后铸造工艺为：在1300-1380℃将球化后的铁液浇到铸型中，并使其在铸型中缓慢冷却（10-20℃/min）到300℃以下，再从铸型中清出铸件。

2.根据权利要求1所述的兆瓦级风电机组箱体的铸造方法，其特征是孕育时间为15-30分钟。