CN102248382B

CN102248382B - 一种风力发电机护环锻件的加工工艺

Info

Publication number: CN102248382B
Application number: CN 201110199153
Authority: CN
Inventors: 赵林华; 沈炎
Original assignee: JIANGYIN CITY LIAOYUAN FORGING CASTING CO Ltd
Current assignee: JIANGYIN CITY LIAOYUAN FORGING CASTING CO Ltd
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-07-18
Also published as: CN102248382A

Abstract

本发明公开了风力发电机护环锻件的加工工艺，包括如下工艺步骤：选用1Mn18Cr18N钢作为生产护环锻件的原材料；通过电炉熔炼→电渣重熔→钢锭成品→锻造(墩粗→拔长→冲孔→扩孔→平整)→固溶热处理→冷膨胀→机械性能检验→精加工→最后制成成品。由于采用了上述新材料和新工艺，使所述护环锻件的抗拉强度从原来的895提高至1035以上，屈服强度从原来的760提高至900以上，同时产品质量更趋稳定，使用寿命大大增加。再由于在锻造工艺中采用了多方向锻压机构进行锻压，该机构能可在锻压过程中，使金属在受压状态下合理流动，实现锻件精细化，提高锻件成品率。

Description

一种风力发电机护环锻件的加工工艺

技术领域

本发明涉及风力发电机中护环部件的加工技术，具体涉及一种风力发电机护环锻件的加工工艺。

背景技术

风力发电机护环锻件是风力发电机组中的关键部件。风力发电机组一般安装在荒郊、野外、山口、海边等风能较大且周围无遮挡物之处，发电机、齿轮箱等安装在机组塔架之上狭小的机舱内，距地面几十米甚至一百多米高。常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，自然环境恶劣，交通不便，修复十分困难，而且故障期一般出现在发电的高峰期，发电机一旦出现故障，将严重影响到风能利用的经济效益，因此，对发电机中各个部件的可靠性和工作寿命都提出了很高的要求。

风力发电机中的护环锻件是风电发电机的重要部件，在现有技术中风力发电机护环锻件一般使用的原材料是50Mn18Cr5钢，通过长期实践发现这种钢材的抗拉强度和屈服强度较低，难以满足风力发电机中的护环件使用要求，而其它钢材或造价较高，或其强度等方面的性能不能满足风力发电机中护环锻件的使用需要。另外，采用现有的护环锻件的加工工艺：电炉熔炼→钢锭成品→锻造(墩粗→拔长→冲孔→扩孔→平整)→机械性能检验→精加工；很难保证其各项机械性能达到风力发电机中护环锻件的使用需要。因此，有必要对现有的风力发电机中的护环锻件的材料及加工工艺进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，设计一种主要机械性能好于现有风力发电机护环锻件的，一种新型原材料和新的加工工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种风力发电机护环锻件的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括如下工艺步骤：

S1：选用1Mn18Cr18N钢作为生产护环锻件的原材料；

S2：将所述原材料通过电炉进行熔炼，将熔炼后的钢液铸成坯料；

S3：将冷却后坯料再进行电渣重熔；

S4：将电渣重熔后的钢液在结晶期内制成钢锭；

S5：将冷却后的钢锭加热锻造；

S6：将锻造成型的锻件再进行固熔热处理；

S7：再将固熔热处理后的锻件进行冷膨胀成型处理；

S8：将冷膨胀处理的锻件进行机械性能检验；

S9：将检验合格的工件进行精加工，制成电机护环件；

S10：对机加工后的电机护环件再进行检验、包装、入库。

其中优选的技术方案是，在所述S5锻造工艺中，先将钢锭加热至1200度左右，然后通过锻压机对加热后的钢锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔和平整的锻造加工。

进一步优选的技术方案，在所述S6固熔热处理工艺中，将锻件加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固熔体中，然后将锻件在水中快速冷却，从而得到过饱和固熔体的锻件。

进一步优选的技术方案还有，所述的高温单相区是将护环锻件温度控制在1180℃到1250℃，将护环锻件快速放入常温状态下的水溶液中冷却。

进一步优选的技术方案还有，在所述S7冷膨胀成型处理中，在固熔热处理后，当温度降低到400度以下时，通过对护环锻件内孔注射高分子膨胀液，使护环锻件在此温度下在原有基础上向外膨胀，最终达到成型尺寸。

进一步优选的技术方案还有，所述的高分子膨胀液为68号抗磨液压油。

进一步优选的技术方案还有，在所述S5锻造工艺中采用多方向锻压机构进行锻压，所述多方向锻压机构包括机架，在所述机架上安装的若干主动式锲式滑块和从动式锲式滑块，在所述主动式锲式滑块一端设有锻压头，在所述从动式锲式滑块的一端设有与锻压头相配合的锻压座，在所述从动式锲式滑块的另一端设有凸模。

优选的技术方案还包括，在所述1Mn18Cr18N钢中微量元素的含量分别为C：≤0.12wt％，Mn：17.5～20wt％，Cr：17.5～20wt％，Si：≤0.8wt％，Al≤0.03wt％，P≤0.05wt％，S≤0.015wt％，N≥0.47wt％其余为Fe和不可去除的杂质。

本发明的优点和有益效果在于：由于在本发明中采用了1Mn18Cr18N钢作为原材料，这种钢材与原钢材50Mn18Cr5相比较，材料中Cr含量明显增多，而C含量则明显减少，这就在保证产品硬度的基础上提高了抗拉强度和屈服强度等机械性能指标。再由于材料中微量元素AL的存在，又有利于细化材料的组织，提高了护环锻件的强度，同时N元素的存在又使护环锻件本身不易被磁化，在恶劣的环境条件特别是高温环境下延长了使用寿命。

在护环锻件加工工艺方面，由于原有护环锻件生产工艺的基础上，增加了对钢锭的电渣重熔工艺，通过该工艺可去除原料钢锭内的有害物质成分，提高了钢锭内部的纯净度。电渣重熔工艺从根本上解决了一般铸造工艺的主要矛盾，它综合了电渣重溶-获得高冶金质量的金属和铸造-浇铸异型零件精化毛坯的长处，并具有与普通冶炼的变形金属相近的致密组织以及无各向异性的特点。与普通锻件相比，电渣熔铸件的各项性能指标完全达到同钢种的变型金属指标，甚至还避免了锻件的一些不足之处。另外还在原有护环锻件生产工艺的基础上增加了固熔热处理和冷膨胀工艺，通过固熔热处理工艺可使护环锻件护环锻件的机械性能得到明显的提高，同时可细化材料的内部组织晶粒，去除钢材内部应力，通过固熔处理的护环锻件钢材，将高温组织在室温下固定下来获得被碳过饱和的奥氏体，以改善护环锻件的耐腐蚀性。此外，它还能提高护环锻件的塑性和韧性。再有在冷膨胀工艺中通过对护环锻件内孔注射高分子膨胀液，使护环锻件在此温度下在原有基础上向外膨胀，最终达到成型尺寸，由此来满足护环锻件所需要的高屈服强度。通过上述对护环锻件的材料及工艺的改进，使护环锻件的机械性能指标得到了明显的提高。

其中：护环锻件的抗拉强度由原来的895Mpa提高至≥1035Mpa；屈服强度由原来的760Mpa提高至≥900Mpa；锻后伸长率≥20％；断面收缩率≥30％。

再由于采用了多方向锻压机构进行锻压，该机构能可在锻压过程中，使金属在受压状态下合理流动，实现锻件精细化，提高锻件成品率。

附图说明

图1是本发明风力发电机护环锻件的剖视图；

图2是本发明中锻造工艺所采通的多方向锻压机构结构示意图。

图中：1、机架；2、主动式锲式滑块；3、从动式锲式滑块；4、锻压头；5、锻压座；6、锻压头；7、凸模。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明是风力发电机护环锻件的加工工艺，所述加工工艺包括如下工艺步骤：

第一步：选用1Mn18Cr18N钢作为生产护环锻件的原材料；

第二步：将所述原材料通过电炉进行熔炼，将熔炼后的钢液铸成坯料；

第三步：将冷却后坯料再进行电渣重熔；

第四步：将电渣重熔后的钢液在结晶期内制成钢锭；

第五步：将冷却后的钢锭加热锻造；

第六步：将锻造成型的锻件再进行固熔热处理；

第七步：再将固熔热处理后的锻件进行冷膨胀成型处理；

第八步：将冷膨胀处理的锻件进行机械性能检验；

第九步：将检验合格的工件进行精加工，制成电机护环件；

第十步：对机加工后的电机护环件再进行检验、包装、入库。

实施例2

本发明在上述实施例1的基础上，优选的实施例是，在所述第五步锻造工艺中，先将钢锭加热至1200度左右，然后通过锻压机对加热后的钢锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔和平整的锻造加工。

实施例3

本发明在上述实施例2的基础上，进一步优选的实施例是，在所述S6固熔热处理工艺中，将锻件加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固熔体中，然后将锻件在水中快速冷却，从而得到过饱和固熔体的锻件。

实施例4

本发明在上述实施例3的基础上进一步优选的技术方案还有，所述的高温单相区是将护环锻件温度控制在1180℃到1250℃，将护环锻件快速放入常温状态下的水溶液中冷却。

实施例5

本发明在上述实施例4的基础上，进一步优选的实施例是，在所述S7冷膨胀成型处理中，在固熔热处理后，当温度降低到400度以下时，通过对护环锻件内孔注射高分子膨胀液，使护环锻件在此温度下在原有基础上向外膨胀，最终达到成型尺寸。

实施例6

本发明在上述实施例5的基础上，进一步优选的实施例是，所述的高分子膨胀液为68号抗磨液压油。

实施例7

本发明在上述实施例2的基础上，进一步优选的实施例是，在所述S5锻造工艺中采用多方向锻压机构进行锻压，所述多方向锻压机构包括机架1，在所述机架1上安装的若干主动式锲式滑块2和从动式锲式滑块3，在所述主动式锲式滑块2一端设有锻压头4，在所述从动式锲式滑块3的一端设有与锻压头6相配合的锻压座5，在所述从动式锲式滑块3的另一端设有凸模7。

实施例8

本发明在上述实施例1的基础上，优选的实施例还包括，在所述1Mn18Cr18N钢中微量元素的含量分别为C：≤0.12wt％，Mn：17.5～20wt％，Cr：17.5～20wt％，Si：≤0.8wt％，Al≤0.03wt％，P≤0.05wt％，S≤0.015wt％，N≥0.47wt％其余为Fe和不可去除的杂质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种风力发电机护环锻件的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括如下工艺步骤：

S1：选用1Mn18Cr18N钢作为生产护环锻件的原材料；

S3：将冷却后坯料再进行电渣重熔；

S4：将电渣重熔后的钢液在结晶期内制成钢锭；

S5：将冷却后的钢锭加热锻造，在锻造中采用多方向锻压机构进行锻压，多方向锻压机构包括机架，在机架上安装的若干主动式锲式滑块和从动式锲式滑块，在主动式锲式滑块一端设有锻压头，在从动式锲式滑块的一端设有与锻压头相配合的锻压座，在从动式锲式滑块的另一端设有凸模；

S6：将锻造成型的锻件再进行固熔热处理；

S7：再将固熔热处理后的锻件进行冷膨胀成型处理；

S8：将冷膨胀处理的锻件进行机械性能检验；

S9：将检验合格的工件进行精加工，制成电机护环件；

S10：对机加工后的电机护环件再进行检验、包装、入库。

2.如权利要求1所述的风力发电机护环锻件的加工工艺，其特征在于，在所述S5锻造工艺中，先将钢锭加热至1200度左右，然后通过锻压机对加热后的钢锭进行墩粗、拔长、冲孔、扩孔和平整的锻造加工。

3.如权利要求2所述的风力发电机护环锻件的加工工艺，其特征在于，在所述S6固熔热处理工艺中，将锻件加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固熔体中，然后将锻件在水中快速冷却，从而得到过饱和固熔体的锻件。

4.如权利要求3所述的风力发电机护环锻件的加工工艺，其特征在于，所述的高温单相区是将护环锻件温度控制在1180℃到1250℃，将护环锻件快速放入常温状态下的水溶液中冷却。

5.如权利要求4所述的风力发电机护环锻件的加工工艺，其特征在于，在所述S7冷膨胀成型处理中，在固熔热处理后，当温度降低到400度以下时，通过对护环锻件内孔注射高分子膨胀液，使护环锻件在此温度下在原有基础上向外膨胀，最终达到成型尺寸。

6.如权利要求5所述的风力发电机护环锻件的加工工艺，其特征在于，所述的高分子膨胀液为68号抗磨液压油。

7.如权利要求1所述的风力发电机护环锻件的加工工艺，其特征在于，在所述1Mn18Cr18N钢中微量元素的含量分别为C：≤0.12wt％，Mn：17.5～20wt％，Cr：17.5～20wt％，Si：≤0.8wt％，Al≤0.03wt％，P≤0.05wt％，S≤0.015wt％，N≥0.47wt％其余为Fe和不可去除的杂质。