CN103789605A

CN103789605A - 风电偏航变浆器球墨铸铁铸件的制造方法

Info

Publication number: CN103789605A
Application number: CN201410056139.8A
Authority: CN
Inventors: 陈献西; 洪书淮; 穆富超; 余颂青
Original assignee: CHTC Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: CHTC Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明公开了一种风电偏航变桨器球墨铸铁铸件的制造工艺，该工艺包括模具制作、发泡制模、刷涂料、装箱造型、电炉熔炼、盖包球化处理、负压浇注、三次孕育处理等工艺过程；其中，装箱造型是分层组装工艺，可以提高生产效率，提高工艺出品率，振动和合理地放置冷铁可以提高铸件内部组织致密性，避免缩孔缩松缺陷，利用电炉熔炼和盖包球化处理工艺，能稳定并提高铸件的球化率，使铸件的力学性能达到风电铸件的技术质量要求，该工艺制造的偏航变桨器球墨铸铁件组织致密均匀，缺陷少，表面质量好，尺寸精度高，还可实现多层铸件浇铸成型，提高生产效率和工艺出品率。

Description

风电偏航变浆器球墨铸铁铸件的制造方法

技术领域

本发明涉及风电铸件偏航变桨器球墨铸铁件消失模铸造工艺，属于铸造技术领域。

背景技术

风能作为一种清洁绿色能源，是我国调整能源结构的一个重要突破口，现已高速发展多年，作为风力发电机组的主要零部件偏航变浆器的生产量与日俱增，而传统的生产工艺劳动强度大、制作难度大、消耗大、效率低下等缺点已不能满足其日益增长的实际需要和对质量的要求，因此研究新技术新工艺来加大生产量已迫在眉睫了。

发明内容

本发明的目的是针对现有的传统砂型铸造工艺生产偏航变桨器铸件存在劳动强度大、制作难度高、效率低下、环境污染严重、铸件精度差、加工量大等缺点，尝试用消失模工艺来生产偏航变桨器铸件的铸造工艺。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的风电偏航变浆器球墨铸铁铸件的制造方法包括下述步骤：

a、模具制作：根据各种偏航变桨器的结构特点，选择将其制作成整体或是分体模具；

b发泡制模：将共聚EPMMA材料注入消失模模具中，制作成整体或是分体的偏航变桨器消失模，然后烘干、修模并把分体消失模粘接到一起，构成与偏航变浆器铸件完全相同的消失模，并在消失模上粘上内浇口和横浇道；

c、刷涂料：采用浸涂法将消失模涂料刷在消失模上，消除气泡后放在40-50℃的烘干室里烘干8～10 h，如此两到三次，使涂层厚度达到1 - 2mm；消失模铸造所用的造型材料一般是宝珠，泡沫塑料模型被液态金属置换时，热分解产生的大量气体要通过干砂间空隙方能排出铸型外。然而，液态金属在负压的作用下很容易渗入干砂间的空隙而形成机械粘砂。为了避免产生机械粘砂，消失模模样表面必须涂挂一层耐火涂料。在铸型浇注过程中，这一层耐火涂料是介于金属液和型砂之间，对消失模模样的气化、金属液充填和铸件的形成等起着十分重要的作用：(1)防止铸件产生机械粘砂和热化学粘砂；(2)提高泡沫塑料模型的刚度，防止埋型时变形；(3) 有助于消失模模样热分解气体的迅速排出；

d、装箱造型：将砂箱放到振动台上，采用雨淋式加砂方式将铸造用宝珠砂充填到砂箱中，待砂子厚度达到100mm左右时，开启振动台振实并摊平，（振动加速度为10-20m/s²，振幅应在0.5-1.5mm之间），然后，将直浇道放到砂箱内开始组装第一层消失模，待第一层消失模组装好后，若需要放置冷铁，就在合适的位置放上冷铁，再放砂把模型和冷铁埋住，然后开启振实台将砂子振实；第二层消失模组装在第一层消失模之上50~70mm.......如此装完最后一层，将砂子放到距砂箱上缘100mm，开启振动振实摊平后盖上塑料薄膜，再将砂子放到平箱摊平振实即可；

e、电炉熔炼：将原材料Q10生铁、废钢、焦炭按比例配料通过电炉熔炼，使其化学成分满足QT400-18AL的成分要求，出炉温度控制在1500~1520℃；

f、球化处理：采用盖包球化法进行球化处理，提高镁的吸收率，以达到提高石墨球的圆整度，从而提高铸件综合性能；稀土镁合金FeSiMn8Re3的用量为铁液重量的1.5~1.6%，经此球化后镁残量控制在0.040-0.055wt%，稀土残量控制在0.030-0.040wt%；

g、孕育处理：采取三次孕育处理工艺：一次孕育在包底将粒度为3-8mm的75-SiFe覆盖在球化剂表面，加入量为铁液总质量的0.5%，球化剂和孕育剂放置在包背一侧的堤坝，要避免铁液直接冲到；二次孕育是在球化处理时，在电炉出铁槽中随流冲入粒度为3-8mm的含Ba和 Ca孕育剂，加入量为铁液总质量的0.5%，；三次孕育是浇注过程中的随流孕育，采用粒度为0.3-1.0mm的孕育剂，加入量为铁液总质量的0.15%；

h、负压浇注：消失模铸造浇注在抽真空状态下进行，控制好真空度和浇注速度是消失模铸造的关键因素之一。风电铸件的真空度一般控制在0.03-0.04Mpa，厚大件可适当提高真空度。浇注操作过程采用慢——快——慢，并保持连续浇注，防止浇注过程断流。浇注后打开振动，铸型真空维持3-5分钟，待风电铸件凝固形成坚硬的外壳足以保持铸件外形尺寸时方可停止抽真空。浇注过程中由于塑料模气化会产生大量气体，造成负压不稳现象，但要调整真空度保持在不低于0.02Mpa。待铸件凝固成型后放置2小时即可清理。

本发明步骤d所得铁液化学成分的wt%为： C：3.5-3.7%，Si：1.8-2.2%，Mn：＜0.20%，P：<0.040%，S<0.015%，Re：0.030-0.040%，Mg：0.040-0.055%。

本发明步骤d中所述的原材料Q10生铁中的碳含量：4.2~4.3%，硅含量：0.9-1.1%，磷含量＜0.04%，硫含量：＜0.020%；所述废钢为低锰优质碳素废钢：碳≤0.5%，锰＜0.3%；所述增碳剂中的固定碳碳含量≥95%，硫含量＜0.50%，水含量＜1%；在批料1000kg的条件下，新生铁550~600kg、废钢150~200kg、球铁回炉料200~250kg，增碳剂5~7kg。

本发明所使用的球化剂、孕育剂成分如下表：

球化剂、孕育剂成分（%）

本发明的有益效果如下：

1．本发明生产的铸件表面质量好，铸件表面粗糙度达到Ra6.4到Ra12.5μm，尺寸精度高，铸件尺寸精度等级达到CT8；由于采用抽风负压，不宜产生气孔缺陷，同时冷却速度快，铸件内部组织致密均匀。

2．取消了混砂、制芯、起模、组芯、下芯等传统操作工艺，简化了落砂、铸件清理和砂处理工序，同时可分层串铸，实现一型多件，缩短制作工期，显著提高生产效率。

3．由于负压下铸型刚度大，同时冷却速度快，铸件易实现无冒口自补缩，一箱多型，提高工艺出品率。

4．由于铸件精度高，组织致密均匀，铸造缺陷相应减少，加工余量可减少到2mm以下，与传统工艺相比可减少50%的机械加工，明显减少了后期加工成本。

5．本发明所采用的消失摸主要原材料为共聚EPMMA在遇热铁液汽化后产生一氧化碳、二氧化碳、水及碳氢化合物气体，且含量较低。宝珠砂可反复循环使用，不含其他有害物质，环保效果较好。

6．盖包法球化处理可以防止镁光和镁蒸汽溢出，提高了球化元素的吸收率，减少氧化烧损，提高球化质量，降低了生产成本，对环境污染小。

7．采用多次孕育可以有效强化孕育效果、细化组织，能够满足风电铸件高强度高韧性的性能需求。

附图说明

图1是本发明的铸模结构图。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步描述：

本发明所使用的球化剂、孕育剂成分如下表：

球化剂、孕育剂成分（%）

本发明以下将结合图1作进一步说明：

1、制作消失模，将两段发泡模1、2粘接在一起，并把浇口粘接在合适的位置，刷涂料两遍，烘干后备用；

2、先在砂箱3内底部放宝珠砂100mm，摊平整；

3、将烘干的消失模放置在修整的砂面上，同时放置冷铁4，填充干砂埋好第一层消失摸，上有间隔50~70mm，同时震动紧实，第一层上表面修平整；

4、放置第二层烘干后的消失模，放置冷铁5，填充干砂埋好消失模震实；

5、在第二层干砂上部覆盖塑料薄膜6；

6、将浇注口设置与直浇口相连，在塑料薄膜上覆盖干砂；

7、打开真空阀，真空度控制在0.03-0.04Mpa，浇注球化后的铁液；

8、浇注完成后，继续抽真空5分钟左右，直到铁液凝固后，关闭真空泵。

Claims

1.一种风电偏航变桨器球墨铸铁铸件的制造工艺，其特征在于：所述工艺包括下述步骤：

b、发泡制模：将共聚EPMMA材料注入消失模模具中，制作成整体或是分体的偏航变桨器消失模，然后烘干、修模并把分体消失模粘接到一起，构成与偏航变浆器铸件完全相同的消失模，并在消失模上粘上内浇口和横浇道；

c、刷涂料：采用浸涂法将消失模涂料刷在消失模上，消除气泡后放在40-50℃的烘干室里烘干8～10 h，如此两到三次，使涂层厚度达到1 - 2mm；

d、装箱造型：将砂箱放到振动台上，采用雨淋式加砂方式将铸造用宝珠砂充填到砂箱中，待砂子厚度达到100mm左右时，开启振动台振实并摊平，（振动加速度为10-20m/s²，振幅应在0.5-1.5mm之间），然后，将直浇道放到砂箱内开始组装第一层消失模，待第一层消失模组装好后，若需要放置冷铁，就在合适的位置放上冷铁，再放砂把模型埋住，然后开启振动将砂子振实；如此装完最后一层，将砂子放到距砂箱上缘100mm，开启振动振实摊平后盖上塑料薄膜，再将砂子放到平箱摊平振实即可；

e、电炉熔炼：将原材料Q10生铁、废钢、球铁回炉料、增碳剂按比例配料通过电炉熔炼，使其化学成分满足QT400-18AL的成分要求，出炉温度控制在1500~1520℃；

f、球化处理：采用盖包球化处理工艺，提高镁的吸收率，以达到提高石墨球的圆整度，从而提高铸件综合性能；稀土镁合金FeSiMn8Re3的用量为铁液重量的1.5~1.6%，经此球化后镁残量控制在0.040-0.055wt%，稀土残量控制在0.030-0.040wt%；

g、孕育处理：采取三次孕育处理工艺：一次孕育在包底将粒度为3-8mm的75-SiFe 覆盖在球化剂表面，加入量为铁液总质量的0.5%，球化剂和孕育剂应放置在包背一侧的堤坝内，避免铁液直接冲到；二次孕育是在球化处理时，在电炉出铁槽中随流冲入粒度为3-8mm的含Ba和 Ca的孕育剂，加入量为铁液总质量的0.5%，；三次孕育是浇注过程中的随流孕育，采用粒度为0.3-1.0mm的孕育剂，加入量为铁液总质量的0.15%；

h、负压浇注：在浇注过程中真空度一般控制在0.03-0.04Mpa，厚大件可适当提高真空度，浇注完毕开启振动，待浇口杯中的铁液完全凝固，停止振动和真空。

2.根据权利要求1所述的风电偏航变桨器球墨铸铁铸件的制造工艺，其特征在于：步骤e所得铁液化学成分的wt%为： C：3.5-3.7%，Si：1.8-2.2%，Mn：＜0.20%，P：<0.040%，S<0.015%，Re：0.030-0.040%，Mg：0.040-0.055%。

3.根据权利要求1所述的风电偏航变桨器球墨铸铁铸件的制造工艺，其特征在于：步骤e中所述的原材料Q10生铁中的碳含量：4.2~4.3%，硅含量：0.9-1.1%，磷含量＜0.035%，硫含量：＜0.020%；所述废钢为低锰优质碳素废钢：碳≤0.5%，锰＜0.3%；所述焦炭中的固定碳碳含量≥95%，硫含量＜0.50%，水含量＜1%；在批料1000kg的条件下，新生铁550~600kg、废钢150~200kg、球铁回炉料200~250kg、增碳剂5~7kg。