CN117139548B - 一种风电空心主轴及其仿形锻造工艺和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电空心主轴及其仿形锻造工艺和应用，属于风电主轴制造技术领域，锻造工艺包括以下步骤：S1，热送坯料：按配方熔炼合金元素并浇筑成锭，随后热送钢锭；S2，拔长镦粗：将S1热送钢锭加热后进行一次拔长‑一次镦粗‑二次拔长‑二次镦粗锻造；S3，钢锭冲孔：将S2反复拔长‑镦粗钢锭回炉加热后进行冲孔；S4，拔长滚圆：将S3冲孔后的锻件回炉加热后进行轴身拔长滚圆；S5，锻后控冷：将S4获得的锻件置于保温桶中缓慢冷却，再空冷至室温获得风电空心主轴成品。本发明仿形锻造的风电空心主轴具有优异的低温冲击性能，本发明在成分‑变形‑温度协同调控下，获得常温下的基体相+晶界分布MnNi相的复相结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种风电空心主轴及其仿形锻造工艺和应用，属于风电主轴制造技术领域。
背景技术
在全球节能减排大背景下，降低对化石能源的依赖，增加太阳能、风能的使用已经成为世界各国的共识。我国风资源优越，潜在可开发资源丰富，风力发电作为新型的清洁能源，已经成为国家关注和发展的重点，发展极为迅速。
风电主轴是风电机组中的重要部件，用于连接叶片轮毂和齿轮箱，起到传递动能的作用。目前，风电机组的设计寿命是二十年，风电主轴作为风电机组中的主要受力部件，且长期服役在低温等恶劣环境中，极易发生韧脆转变，造成断裂，从而引发事故。另一方面，由于风电主轴的更换成本比较高，且更换难度较大，因此整机制造商对风电主轴要求极为苛刻。与此同时，风力发电单机容量近年来不断呈现大型化发展，为提高风能的利用率，降低风电场的面积，提高风电的经济效益，大容量风电机组成为未来风电发展的趋势，但风电机组的大型化发展势必要求风电主轴需要面对更加恶劣的环境，因此就需要其具备更高的耐低温脆性断裂能力。
因此，亟需研究风电主轴短流程仿形锻造工艺，用以解决上述风电主轴锻件的低温脆性断裂问题。
发明内容
本发明旨在提供一种风电空心主轴仿形锻造工艺，该工艺在成分-变形-温度协同调控下，获得常温下的基体相和晶界分布MnNi相的复相结构。
同时，本发明提供一种耐低温脆性断裂能力的风电空心主轴。
同时，本发明提供一种风电空心主轴在风电机组中的应用。
同时本发明提供一种风电机组，其包含本发明的风电空心主轴。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种风电空心主轴仿形锻造工艺，包括以下步骤：
S1，热送坯料：按配方熔炼合金元素并浇筑成锭，随后热送钢锭；
S2，拔长镦粗：将S1热送钢锭加热后进行一次拔长、一次镦粗、二次拔长和二次镦粗锻造；
S3，钢锭冲孔：将S2反复拔长、镦粗钢锭回炉加热后进行冲孔；
S4，拔长滚圆：将S3冲孔后的锻件回炉加热后进行轴身拔长滚圆；
S5，锻后控冷：将S4获得的锻件置于保温桶中缓慢冷却，再空冷至室温获得风电空心主轴成品。
S1中，配方中金属元素组分按质量百分比计：C：0.36%~0.42%，Si：0.15%~0.25%，Mn：1.21%~1.73%，Ni：1.27%~2.11%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，Cr：0.91%~1.18%，Mo：0.22%~0.29%，Cu：≤0.1%，V：0.03%~0.12%，Sn≤0.002%，Sb≤0.001%，余量为Fe。
S1中，配方中Mn、Ni的质量比例为：Mn：Ni =1：（1.05~1.22）。
S1中，热送钢锭为钢锭脱模后于850~880℃置于保温桶中保温热送。
S2中，锻造前，热送钢锭以70~80℃/h的升温速度加热到1260~1280℃，保温5~6h。
S2中，进行一次拔长、一次镦粗、二次拔长和二次镦粗锻造，一次拔长比为6.1~6.5，一次镦粗比6.7~7.2，二次拔长比为3.3~3.6，二次镦粗比3.8~4.1，其中一次拔长和一次镦粗在1080~1260℃的温度范围内完成，二次拔长和二次镦粗在980~1080℃的温度范围内完成。
S3中，冲孔采用冲头向下两次冲孔，首次冲孔温度为1150~1180℃，冲至钢锭2/3深度时停止，随后回炉以80~90℃/h加热至1150~1180℃后，将锻件180°翻转放置进行二次反面冲孔，直至冲穿钢锭。
S4中，回炉以50~60℃/h加热至1200~1220℃后进行拔长，拔长工艺为砧宽比为0.6~0.8，压下量为80~100mm，90°顺时针翻转方式，送进量为砧宽的0.4~0.6，获得拔长锻件。
S4中，将拔长锻件进行滚圆，滚圆工艺为：700~980℃砧宽比为0.8~0.9，压下量为10~20mm，送进量为砧宽的0.7~0.8。
S4中，滚圆前将拔长锻件回炉加热到1200~1220℃再进行滚圆。
S5中，保温桶中缓冷速率为5~10℃/h，缓冷至180~200℃后取出空冷至室温。
本发明的一种风电空心主轴仿形锻造工艺获得的风电空心主轴。
风电空心主轴的晶粒度7~8级。
风电空心主轴的微观组织分布为基体相和晶界分布MnNi相的复相结构。
风电空心主轴的抗拉强度为921~981MPa，屈服强度为803~936MPa，硬度为336~391HB，-40℃冲击AKV/J为105~109。
本发明的风电空心主轴在风电机组中的应用。
一种风电机组，包括本发明的风电空心主轴。
本发明的风电空心主轴成品具有优异的低温冲击性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明仿形锻造的风电空心主轴具有优异的低温冲击性能。本发明采用高Mn、Ni元素配比以及仿形锻造过程中的高温-中高温-中温阶梯式温度变化、大-中-微变形量的协同控制，实现了仿形锻造后空心主轴的微观组织为基体相和晶界分布MnNi相的复相结构，其中基体相晶粒较细，具有良好的强度和韧性，晶界分布的MnNi相为FCC结构，具有优异的塑韧性。一方面由于FCC结构不呈现低温脆性现象，所以MnNi相在晶界存在能显著提高锻件的整体低温韧性，使锻件的低温冲击性能强化；另一方面，FCC结构具有优异的塑韧性，在低温冲击过程中，能有效阻止裂纹扩散，进一步提高锻件的低温冲击性能。
2、本发明仿形锻造的风电空心主轴复相结构形成过程为：第一步、钢锭成分高Mn、Ni元素特定配比Mn：Ni =1：（1.05~1.22），为后面形成FCC结构MnNi相提供材料基础；第二步、高温（1080~1260℃）一次拔长和一次镦粗的大变形锻造过程一方面破碎大块晶粒，另一方面加快Mn、Ni元素扩散速率；第三步、中高温（980~1080℃）二次拔长和二次镦粗的中变形一方面使锻件内部晶粒细化，提高晶界等缺陷密度，另一方面使Mn、Ni元素向高自由能的晶界处聚集，形成富Mn、Ni区；第四步、中温（700~980℃）拔长滚圆过程中的低变形过程，促进晶界处富Mn、Ni区中MnNi相形核和长大，最终形成FCC结构的微观结构。
3、本发明仿形锻造的风电空心主轴能在制备过程中形成常温稳定的FCC结构MnNi相。通常高温下所形成的FCC结构的相在热处理或者降温过程中，由于结构中所存在的高对多层错能，会发生相变，转变成其他形式晶体结构，例如低碳钢在降温过程中FCC结构奥氏体转变成BCC结构马氏体等。但本发明通过第一步中配比高Mn和Ni元素，提高材料体系中FCC结构的稳定性，为常温下形成FCC结构MnNi相提供材料基础；随后在制备过程中，通过一次拔长-一次镦粗的高温大变形、二次拔长-二次镦粗的中高温中变形的控温控形，为材料不断充分提供条件使其多次发生畸变-动态再结晶过程，减少堆垛层错，降低堆垛层错能，形成层错能效应。最后在拔长滚圆的中温低变形过程中，在整形的同时保持特定的温度和变形，一方面使低层错能晶粒不断长大，另一方面继续降低堆垛层错能，强化FCC结构的稳定性。最终成分-变形-温度协同调控下，获得常温下本发明的复相结构。
附图说明
图1是本发明中风电空心主轴的微观组织图；
图2是对比例的微观组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种风电空心主轴仿形锻造工艺，包括以下步骤：
S1，热送坯料：按配方熔炼合金元素并浇筑成锭，随后热送钢锭；热送钢锭为钢锭脱模后于850℃置于保温桶中保温热送；配方中金属元素组分按质量百分比计：C：0.36%，Si：0.15%，Mn：1.21%，Ni：1.27%，P：0.02%，S：0.02%，Cr：0.91%，Mo：0.22%，Cu：0.1%，V：0.03%，Sn：0.002%，Sb：0.001%，余量为Fe；配方中Mn、Ni的质量比例为：Mn：Ni =1：1.05；
S2，拔长镦粗：将S1热送钢锭加热后进行一次拔长-一次镦粗-二次拔长-二次镦粗锻造；锻造前，热送钢锭以70℃/h的升温速度加热到1260℃，保温5h；
一次拔长比为6.1，一次镦粗比6.7，二次拔长比为3.3，二次镦粗比3.8，其中一次拔长-一次镦粗在1080℃完成，二次拔长-二次镦粗在980℃完成；
S3，钢锭冲孔：将S2反复拔长-镦粗钢锭回炉加热后进行冲孔；冲孔采用冲头向下两次冲孔，首次冲孔温度为1150℃，冲至钢锭2/3深度时停止，随后回炉以80℃/h加热至1150℃后，将锻件180°翻转放置进行二次反面冲孔，直至冲穿钢锭；
S4，拔长滚圆：将S3冲孔后的锻件回炉加热后进行轴身拔长滚圆；回炉以50℃/h加热至1200℃后进行拔长，拔长工艺为砧宽比为0.6，压下量为80mm，90°顺时针翻转方式，送进量为砧宽的0.4，获得拔长锻件；将拔长锻件进行滚圆，滚圆前将拔长锻件回炉加热到1200℃再进行滚圆，滚圆工艺为：700℃砧宽比为0.8，压下量为10mm，送进量为砧宽的0.7；
S5，锻后控冷：将S4获得的锻件置于保温桶中缓慢冷却，再空冷至室温获得风电空心主轴成品；保温桶中缓冷速率为5℃/h，缓冷至180℃后取出空冷至室温。
本实施例的一种风电空心主轴仿形锻造工艺获得的风电空心主轴。
风电空心主轴的组织分布为基体相+晶界分布MnNi相的复相结构。
本实施例的风电空心主轴在风电机组中的应用。
一种风电机组，包括本实施例的风电空心主轴。
如图1可见，本实施例或的风电空心主轴晶粒度很细小，晶粒尺寸为5~30微米，达到7级以上。
从图1还可以看出复相结构，其中灰色为基体相，晶界内部的点状（位置2）和块状（位置1）为MnNi相，说明本实施例获得了常温下的基体相+晶界分布MnNi相的复相结构。
对图1的点状（位置2）和块状（位置1）做电子探针，其数据如下表1。
表1 实施例1的点状和块状部分的电子探针元素分析
。
由此可见，本实施例获得了常温下的MnNi相。
实施例2
一种风电空心主轴仿形锻造工艺，包括以下步骤：
S1，热送坯料：按配方熔炼合金元素并浇筑成锭，随后热送钢锭；热送钢锭为钢锭脱模后于865℃置于保温桶中保温热送；配方中金属元素组分按质量百分比计：C：0.40%，Si：0.20%，Mn：1.50%，Ni：1.65%，P：0.01%，S：0.01%，Cr：1.05%，Mo：0.25%，Cu：0.05%，V：0.08%，Sn：0.001%，Sb：0.0005%，余量为Fe；配方中Mn、Ni的质量比例为：Mn：Ni =1：1.1；
S2，拔长镦粗：将S1热送钢锭加热后进行一次拔长-一次镦粗-二次拔长-二次镦粗锻造；锻造前，热送钢锭以75℃/h的升温速度加热到1270℃，保温5.5h；
一次拔长比为6.3，一次镦粗比7.0，二次拔长比为3.45，二次镦粗比3.9，其中一次拔长-一次镦粗在1190℃完成，二次拔长-二次镦粗在1050℃完成；
S3，钢锭冲孔：将S2反复拔长-镦粗钢锭回炉加热后进行冲孔；冲孔采用冲头向下两次冲孔，首次冲孔温度为1165℃，冲至钢锭2/3深度时停止，随后回炉以85℃/h加热至1165℃后，将锻件180°翻转放置进行二次反面冲孔，直至冲穿钢锭；
S4，拔长滚圆：将S3冲孔后的锻件回炉加热后进行轴身拔长滚圆；回炉以55℃/h加热至1210℃后进行拔长，拔长工艺为砧宽比为0.7，压下量为90mm，90°顺时针翻转方式，送进量为砧宽的0.5，获得拔长锻件；将拔长锻件进行滚圆，滚圆前将拔长锻件回炉加热到1210℃再进行滚圆，滚圆工艺为：850℃砧宽比为0.85，压下量为15mm，送进量为砧宽的0.75；
S5，锻后控冷：将S4获得的锻件置于保温桶中缓慢冷却，再空冷至室温获得风电空心主轴成品；保温桶中缓冷速率为7℃/h，缓冷至190℃后取出空冷至室温。
本实施例的一种风电空心主轴仿形锻造工艺获得的风电空心主轴。
风电空心主轴的组织分布为基体相+晶界分布MnNi相的复相结构。
本实施例的风电空心主轴在风电机组中的应用。
一种风电机组，包括本实施例的风电空心主轴。
实施例3
一种风电空心主轴仿形锻造工艺，包括以下步骤：
S1，热送坯料：按配方熔炼合金元素并浇筑成锭，随后热送钢锭；热送钢锭为钢锭脱模后于880℃置于保温桶中保温热送；配方中金属元素组分按质量百分比计：C：0.42%，Si：0.25%，Mn：1.73%，Ni：2.11%，P：0.005%，S：0.02%，Cr：1.18%，Mo：0.29%，Cu：0.01%，V：0.12%，Sn：0.001%，Sb：0.001%，余量为Fe；配方中Mn、Ni的质量比例为：Mn：Ni =1：1.22；
S2，拔长镦粗：将S1热送钢锭加热后进行一次拔长-一次镦粗-二次拔长-二次镦粗锻造；锻造前，热送钢锭以80℃/h的升温速度加热到1280℃，保温6h；
一次拔长比为6.5，一次镦粗比7.2，二次拔长比为3.6，二次镦粗比4.1，其中一次拔长-一次镦粗在1260℃完成，二次拔长-二次镦粗在1080℃完成；
S3，钢锭冲孔：将S2反复拔长-镦粗钢锭回炉加热后进行冲孔；冲孔采用冲头向下两次冲孔，首次冲孔温度为1180℃，冲至钢锭2/3深度时停止，随后回炉以90℃/h加热至1180℃后，将锻件180°翻转放置进行二次反面冲孔，直至冲穿钢锭；
S4，拔长滚圆：将S3冲孔后的锻件回炉加热后进行轴身拔长滚圆；回炉以60℃/h加热至1220℃后进行拔长，拔长工艺为砧宽比为0.8，压下量为100mm，90°顺时针翻转方式，送进量为砧宽的0.6，获得拔长锻件；将拔长锻件进行滚圆，滚圆前将拔长锻件回炉加热到1220℃再进行滚圆，滚圆工艺为： 980℃砧宽比为0.9，压下量为20mm，送进量为砧宽的0.8；
S5，锻后控冷：将S4获得的锻件置于保温桶中缓慢冷却，再空冷至室温获得风电空心主轴成品；保温桶中缓冷速率为10℃/h，缓冷至200℃后取出空冷至室温。
本实施例的一种风电空心主轴仿形锻造工艺获得的风电空心主轴。
风电空心主轴的组织分布为基体相+晶界分布MnNi相的复相结构。
本实施例的风电空心主轴在风电机组中的应用。
一种风电机组，包括本实施例的风电空心主轴。
对比例1
一种风电空心主轴仿形锻造工艺，包括以下步骤：
S1，热送坯料：按配方熔炼合金元素并浇筑成锭，随后热送钢锭；热送钢锭为钢锭脱模后于850℃置于保温桶中保温热送；配方中金属元素组分按质量百分比计：C：0.36%，Si：0.15%，Mn：1.21%，Ni：1.27%，P：0.02%，S：0.02%，Cr：0.91%，Mo：0.22%，Cu：0.1%，V：0.03%，Sn：0.002%，Sb：0.001%，余量为Fe；配方中Mn、Ni的质量比例为：Mn：Ni =1：1.05；
S2，拔长镦粗：将S1热送钢锭加热后进行一次拔长-一次镦粗-二次拔长-二次镦粗锻造；锻造前，热送钢锭以70℃/h的升温速度加热到1260℃，保温5h；
一次拔长比为6.1，一次镦粗比6.7，二次拔长比为3.3，二次镦粗比3.8，其中一次拔长-一次镦粗在1080℃完成，二次拔长-二次镦粗在980℃完成；
S3，钢锭冲孔：将S2反复拔长-镦粗钢锭回炉加热后进行冲孔；冲孔采用冲头向下两次冲孔，首次冲孔温度为1150℃，冲至钢锭2/3深度时停止，随后回炉以80℃/h加热至1150℃后，将锻件180°翻转放置进行二次反面冲孔，直至冲穿钢锭；
S4，拔长滚圆：将S3冲孔后的锻件回炉加热后进行轴身拔长滚圆；回炉以50℃/h加热至1200℃后进行拔长，拔长工艺为砧宽比为0.6，压下量为80mm，90°顺时针翻转方式，送进量为砧宽的0.4，获得拔长锻件；将拔长锻件进行滚圆，滚圆前将拔长锻件回炉加热到1200℃再进行滚圆，滚圆工艺为：1000℃砧宽比为0.8，压下量为10mm，送进量为砧宽的0.7；
S5，锻后控冷：将S4获得的锻件置于保温桶中缓慢冷却，再空冷至室温获得风电空心主轴成品；保温桶中缓冷速率为5℃/h，缓冷至180℃后取出空冷至室温。
对比例2
一种风电空心主轴仿形锻造工艺，包括以下步骤：
S1，热送坯料：按配方熔炼合金元素并浇筑成锭，随后热送钢锭；热送钢锭为钢锭脱模后于850℃置于保温桶中保温热送；配方中金属元素组分按质量百分比计：C：0.36%，Si：0.15%，Mn：1.21%，Ni：1.27%，P：0.02%，S：0.02%，Cr：0.91%，Mo：0.22%，Cu：0.1%，V：0.03%，Sn：0.002%，Sb：0.001%，余量为Fe；配方中Mn、Ni的质量比例为：Mn：Ni =1：1.05；
S2，拔长镦粗：将S1热送钢锭加热后进行一次拔长-一次镦粗-二次拔长-二次镦粗锻造；锻造前，热送钢锭以70℃/h的升温速度加热到1260℃，保温5h；
一次拔长比为6.1，一次镦粗比6.7，二次拔长比为6.0，二次镦粗比6.5，其中一次拔长-一次镦粗在1080℃完成，一次拔长-一次镦粗完成后，钢锭以70℃/h的升温速度加热到1260℃，再进行二次拔长-二次镦粗，二次拔长-二次镦粗在1180℃完成；
S3，钢锭冲孔：将S2反复拔长-镦粗钢锭回炉加热后进行冲孔；冲孔采用冲头向下两次冲孔，首次冲孔温度为1150℃，冲至钢锭2/3深度时停止，随后回炉以80℃/h加热至1150℃后，将锻件180°翻转放置进行二次反面冲孔，直至冲穿钢锭；
S4，拔长滚圆：将S3冲孔后的锻件回炉加热后进行轴身拔长滚圆；回炉以50℃/h加热至1200℃后进行拔长，拔长工艺为砧宽比为0.6，压下量为80mm，90°顺时针翻转方式，送进量为砧宽的0.4，获得拔长锻件；将拔长锻件进行滚圆，滚圆前将拔长锻件回炉加热到1200℃再进行滚圆，滚圆工艺为：700℃砧宽比为0.8，压下量为10mm，送进量为砧宽的0.7；
S5，锻后控冷：将S4获得的锻件置于保温桶中缓慢冷却，再空冷至室温获得风电空心主轴成品；保温桶中缓冷速率为5℃/h，缓冷至180℃后取出空冷至室温。
对比例3
一种风电空心主轴仿形锻造工艺，包括以下步骤：
S1，热送坯料：按配方熔炼合金元素并浇筑成锭，随后热送钢锭；热送钢锭为钢锭脱模后于850℃置于保温桶中保温热送；配方中金属元素组分按质量百分比计：C：0.36%，Si：0.15%，Mn：1.21%，Ni：1.27%，P：0.02%，S：0.02%，Cr：0.91%，Mo：0.22%，Cu：0.1%，V：0.03%，Sn：0.002%，Sb：0.001%，余量为Fe；配方中Mn、Ni的质量比例为：Mn：Ni =1：1.05；
S2，拔长镦粗：将S1热送钢锭加热后进行一次拔长-一次镦粗-二次拔长-二次镦粗锻造；锻造前，热送钢锭以70℃/h的升温速度加热到1260℃，保温5h；
一次拔长比为5.0，一次镦粗比5.5，二次拔长比为3.3，二次镦粗比3.8，其中一次拔长-一次镦粗在960℃完成，一次拔长-一次镦粗完成后，钢锭以70℃/h的升温速度加热到1260℃，再进行二次拔长-二次镦粗，二次拔长-二次镦粗在980℃完成；
S3，钢锭冲孔：将S2反复拔长-镦粗钢锭回炉加热后进行冲孔；冲孔采用冲头向下两次冲孔，首次冲孔温度为1150℃，冲至钢锭2/3深度时停止，随后回炉以80℃/h加热至1150℃后，将锻件180°翻转放置进行二次反面冲孔，直至冲穿钢锭；
S4，拔长滚圆：将S3冲孔后的锻件回炉加热后进行轴身拔长滚圆；回炉以50℃/h加热至1200℃后进行拔长，拔长工艺为砧宽比为0.6，压下量为80mm，90°顺时针翻转方式，送进量为砧宽的0.4，获得拔长锻件；将拔长锻件进行滚圆，滚圆前将拔长锻件回炉加热到1200℃再进行滚圆，滚圆工艺为：700℃砧宽比为0.8，压下量为10mm，送进量为砧宽的0.7；
S5，锻后控冷：将S4获得的锻件置于保温桶中缓慢冷却，再空冷至室温获得风电空心主轴成品；保温桶中缓冷速率为5℃/h，缓冷至180℃后取出空冷至室温。
如图2所示，为对比例1~对比例3获得的空心主轴的微观组织图，从图2可以看到对比例只有基体组织，黑色线条是晶界，没有MnNi相，晶粒尺寸50~150微米。
对对比例1~对比例3的黑色部分做电子探针，其数据如下表2。
表2 对比例的黑色部分的电子探针元素分析
。
由此可见，对比例未获得常温下的MnNi相，从而无法提高锻件的整体低温韧性，无法强化锻件的低温冲击性能。
下表3为性能对比结果。
将实施例1-实施例3和对比例1-对比例3的空心主轴检测力学性能，检测结果如下：
表3空心主轴性能表
。
应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
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 (10)
1.一种风电空心主轴仿形锻造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，热送坯料：按配方熔炼合金元素并浇筑成锭，随后热送钢锭；配方中Mn、Ni的质量比例为：Mn：Ni =1：（1.05~1.22）；
S2，拔长镦粗：将S1热送钢锭加热后进行一次拔长、一次镦粗、二次拔长和二次镦粗锻造；锻造前，热送钢锭以70~80℃/h的升温速度加热到1260~1280℃，保温5~6h；
一次拔长比为6.1~6.5，一次镦粗比6.7~7.2，二次拔长比为3.3~3.6，二次镦粗比3.8~4.1，其中一次拔长和一次镦粗在1080~1260℃的温度范围内完成，二次拔长和二次镦粗在980~1080℃的温度范围内完成；
S3，钢锭冲孔：将S2反复拔长、镦粗钢锭回炉加热后进行冲孔；
S4，拔长滚圆：将S3冲孔后的锻件回炉加热后进行轴身拔长滚圆；回炉以50~60℃/h加热至1200~1220℃后进行拔长，拔长工艺为砧宽比为0.6~0.8，压下量为80~100mm，90°顺时针翻转方式，送进量为砧宽的0.4~0.6，获得拔长锻件；将拔长锻件进行滚圆，滚圆前将拔长锻件回炉加热到1200~1220℃再进行滚圆，滚圆工艺为：700~980℃，砧宽比为0.8~0.9，压下量为10~20mm，送进量为砧宽的0.7~0.8；
S5，锻后控冷：将S4获得的锻件置于保温桶中缓慢冷却，再空冷至室温获得风电空心主轴成品。
2.根据权利要求1所述的一种风电空心主轴仿形锻造工艺，其特征在于，配方中元素组分按质量百分比计：C：0.36%~0.42%，Si：0.15%~0.25%，Mn：1.21%~1.73%，Ni：1.27%~2.11%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，Cr：0.91%~1.18%，Mo：0.22%~0.29%，Cu：≤0.1%，V：0.03%~0.12%，Sn≤0.002%，Sb≤0.001%，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种风电空心主轴仿形锻造工艺，其特征在于，S1中，热送钢锭为钢锭脱模后于850~880℃置于保温桶中保温热送。
4.根据权利要求1所述的一种风电空心主轴仿形锻造工艺，其特征在于，S3中，冲孔采用冲头向下两次冲孔，首次冲孔温度为1150~1180℃，冲至钢锭2/3深度时停止，随后回炉以80~90℃/h加热至1150~1180℃后，将锻件180°翻转放置进行二次反面冲孔，直至冲穿钢锭。
5.根据权利要求1所述的一种风电空心主轴仿形锻造工艺，其特征在于，S5中，保温桶中缓冷速率为5~10℃/h，缓冷至180~200℃后取出空冷至室温。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的一种风电空心主轴仿形锻造工艺获得的风电空心主轴。
7.根据权利要求6所述的风电空心主轴，其特征在于，风电空心主轴的组织分布为基体相和晶界分布MnNi相的复相结构。
8.根据权利要求6所述的风电空心主轴，其特征在于，风电空心主轴的抗拉强度为921~981MPa，屈服强度为803~936MPa，硬度为336~391HB，-40℃冲击AKV/J为105~109。
9.根据权利要求6所述的风电空心主轴在风电机组中的应用。
10.一种风电机组，其特征在于，包括根据权利要求6所述的风电空心主轴。
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