專利名稱：一種風力發(fā)電機主軸法蘭的鍛造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電機主軸法蘭的鍛造工藝。
背景技術：
當今社會，隨著全球能源短缺和環(huán)境污染等問題日益嚴峻，尋找可再生能源已成為世界各國面臨的重大課題。而自然界風能與其它能源相比，不僅蘊藏量大，分布廣泛，永不枯竭，而且還具有上馬快、建設周期短、比水電站建設的基礎投入少、靈活性強，并能有效遏制溫室效應和沙塵暴災害，綠色環(huán)保等特點。因此，利用風能發(fā)電作為新能源開發(fā)已成為全球未來能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分而受到了各國的高度重視和大力支持。但是，由于目前制造風電設備的技術不夠成熟，導致風力發(fā)電設備昂貴，風力發(fā)電成本較高，風電電價高于煤電電價，從而制約了風電的快速發(fā)展。用于風力發(fā)電機設備■級風電機組風電主軸法蘭是風電設備的承重件，需要在較強的風能、零下四十攝氏度等環(huán)境溫度下，滿足承載負荷等特定使用要求。當前所使用的主軸法蘭一般均采用Q345E材質的坯鋼作為開始加工的原料，經(jīng)下料、鍛造制坯輾環(huán)、熱處理、金加工等步序后制成符合要求的環(huán)鍛件，然后再經(jīng)進一步機械加工成為滿足要求的主軸法蘭。傳統(tǒng)主軸法蘭環(huán)鍛件由于材料成份、及理化指標允許的范圍較大，鍛造及熱處理工藝簡單粗獷，造成產(chǎn)品質量不穩(wěn)定，尚難滿足較強的風能、較大溫度差異下，安全、穩(wěn)定地承受負載等特定使用要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開了一種風力發(fā)電機主軸法蘭的鍛造工藝，該工藝采用優(yōu)良的合金配比以及精湛的鍛造流程，得到韌性高、耐低溫且強度高的風力發(fā)電機主軸法蘭，其可以在較強風能和較大溫度差異下安全、穩(wěn)定地承受負載。本發(fā)明的風力發(fā)電機主軸法蘭的鍛造工藝包括如下步驟一、連鑄將合金鋼水包通過長水口入中間包，經(jīng)過結晶器，操作拉坯機進行拉坯得到連鑄還，拉還速度為3. 5m 4. Om/分鐘。其中合金鋼的各組分以及重量百分比為碳0. 33 0. 36%、硅0. 17 0. 37%,錳 0. 81 0. 94%、磷彡 0. 009%、硫彡 0. 009%、鉻 I. 02 I. 17%、鑰 0. 20 0. 30%、鎳
0.35 0. 45%、銅彡 0. 15%、鋁 0. 022 0. 062%、鈮 0. 028 0. 068% ;鎢、砷、錫、鉛、鈦中的任意一種元素均<0.01% ;其余為鐵。二、火焰清理用火焰槍去除連鑄鋼坯的表面裂紋，結疤等缺陷。三、加熱第一次加熱，將連鑄坯裝入天然氣加熱爐中進行加熱，第一次加熱溫度為1050 1250°C，并在加熱溫度范圍內保溫5 6小時，其中連鑄坯從點火升溫至所述加熱溫度過程中的升溫速度彡150 0C /h。四、鍛造將加熱后的連鑄坯在液壓機鐓粗或拔長，始鍛溫度為1150 1250°C，鍛造比大于3 6倍，終鍛溫度為750°C 790°C。五、加熱第二次加熱，將鍛造后的連鑄坯裝入天然氣加熱爐中進行加熱，第二次加熱溫度為950 1150°C，并在該溫度范圍內保溫2 3小時。六、鍛壓成型將上述步驟中所得的連鑄坯在液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件。七、冷卻冷卻至280°C 320°C后，再加熱到640 660°C等溫，等溫的時間為10 20小時。優(yōu)選地，所述鍛造工藝還包括下述步驟，八、熱處理鍛件進入熱處理爐加熱到820±5°C，保溫3小時后，出爐空冷或吹風冷卻至300°C以下；再入爐加熱到840±5°C，保溫3小時出爐淬火，冷卻到200°C以下，再進入回火爐中加熱到550±10°C，保溫5 6小時，然后隨爐緩慢冷卻至150°C以下出爐。本發(fā)明通過采用特定組分的鋼錠，經(jīng)過連鑄、加熱、鍛造、再加熱、再鍛造之后冷卻的過程，得到性能優(yōu)異的主軸法蘭鍛件，另外，在冷卻之后進行熱處理，進一步提升其力學性能，從而得到抗疲勞強度高，低溫下耐沖擊且韌性俱佳的風力發(fā)電機主軸法蘭，其使用壽命長，可靠穩(wěn)定，有助于我國大力發(fā)展風電事業(yè)，保護不可再生資源，保護環(huán)境，造福人類。
具體實施例方式為了更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，下面結合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步描述。本發(fā)明的風力發(fā)電機主軸法蘭的原材料是合金鋼，其各組分以及重量百分比為碳 0. 33 0. 36%、硅 0. 17 0. 37%、錳 0. 81 0. 94%、磷彡 0. 009%、硫彡 0. 009%、鉻
I.02 I. 17%、鑰 0. 20 0. 30%、鎳 0. 35 0. 45%、銅彡 0. 15%、鋁 0. 022 0. 062%,鈮0.028 0.068鎢、砷、錫、鉛、鈦中的任意一種元素均< 0.01%;其余為鐵。經(jīng)過大量實驗證明，上述組分的合金鋼材料抗疲勞強度高，低溫下耐沖擊且韌性好。采用上述組分地合金鋼材料，本發(fā)明的風力發(fā)電機主軸法蘭的鍛造工藝主要包括如下步驟連鑄鋼淀_加熱-鍛造_加熱-鍛壓成型_冷卻_熱處理_機械加工_檢查。具體步驟如下述實施例所描述。實施例I :一、連鑄將精煉得到的下述組分的合金鋼鋼水；碳0. 35%、硅 0. 27%、錳 0. 85%、磷 0. 008%、硫 0. 008%、鉻 I. 12%、鑰 0. 26%,鎳 0. 39%、銅 0. 12%、鋁 0. 032%、鈮 0. 056% ;鎢 0. 005%、砷 0. 005%、錫 0. 006% ;其余為鐵。
通過長水口入中間包，經(jīng)過結晶器，操作拉坯機進行拉坯得到連鑄坯，拉坯速度為
3.5m/分鐘。二、火焰清理用火焰槍去除連鑄鋼坯的表面裂紋，結疤等缺陷。三、加熱第一次加熱，將選用的連鑄坯裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1200 0C，并在該1200 0C溫度范圍內保溫5小時，其中連鑄坯從點火直到升溫至1200 V，升溫速度 120。。/h ；四、鍛造 根據(jù)鍛件大小分別在4500T或2000T噸液壓機鐓粗或拔長，始鍛溫度為1150°C，鍛造比為4倍，終鍛溫度為760V。鍛造目的是把鋼錠柱狀晶打碎，使鋼晶粒度細化，鍛坯尺寸達到成品毛坯規(guī)定幾何形狀。毛坯余留加工尺寸為15mm左右。五、加熱第二次加熱，將鍛造后的連鑄坯裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1000°C，并在該1000°C溫度范圍內保溫3小時；六、鍛壓成型將上述步驟中所得的連鑄坯在液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件；七、冷卻冷卻至300°C后，再加熱到650°C等溫，等溫時間依據(jù)工件大小來決定，一般為10 20小時。通過上述冷卻后再加熱可以防止白點產(chǎn)生，避免鋼件內產(chǎn)生應力，進而產(chǎn)生裂紋。之后，可以進行本領域技術人員公知的后續(xù)機械加工以及檢查步驟。首先進行機械加工，依據(jù)鍛件毛坯尺寸大小，在常規(guī)車床或數(shù)控車床進行成品精加工，達到成品尺寸公差要求。最后檢查，對機械精加工鍛件進行超聲波探傷檢查，檢查裂紋、夾雜、縮孔、氣孔、白點等缺陷；同時要檢查鍛件尺寸公差，力學性能等，符合相應標準要求，判定合格后包裝入庫。實施例2一、連鑄將精煉得到的下述組分的合金鋼鋼水；碳0. 36%、硅 0. 30%、錳 0. 92%、磷 0. 006%、硫 0. 006%、鉻 I. 12%、鑰 0. 26%,鎳 0. 39%、銅 0. 12%、鋁 0. 032%、鈮 0. 056% ;鎢 0. 005%、砷 0. 005%、錫 0. 006% ;其余為鐵。通過長水口入中間包，經(jīng)過結晶器，操作拉坯機進行拉坯得到連鑄坯，拉坯速度為
4.Om/分鐘。二、火焰清理用火焰槍去除連鑄鋼坯的表面裂紋，結疤等缺陷。三、加熱第一次加熱，將選用的連鑄坯裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1200 0C，并在該1200 0C溫度范圍內保溫5小時，其中連鑄坯從點火直到升溫至1200 V，升溫速度 120。。/h ；四、鍛造根據(jù)鍛件大小分別在 4500T或2000T噸液壓機鐓粗或拔長，始鍛溫度為1150°C，鍛造比為4倍，終鍛溫度為760V。鍛造目的是把鋼錠柱狀晶打碎，使鋼晶粒度細化，鍛坯尺寸達到成品毛坯規(guī)定幾何形狀。毛坯余留加工尺寸為15mm左右。五、加熱第二次加熱，將鍛造后的連鑄坯裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1000°C，并在該1000°C溫度范圍內保溫3小時；六、鍛壓成型將上述步驟中所得的連鑄坯在液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件；七、冷卻冷卻至300°C后，再加熱到650°C等溫，等溫時間依據(jù)工件大小來決定，一般為10 20小時。通過上述冷卻后再加熱可以防止白點產(chǎn)生，避免鋼件內產(chǎn)生應力，進而產(chǎn)生裂紋。八、熱處理為了提高鋼的強度、塑韌性、特別是低溫沖擊值，一般均采用調質熱處理，獲得晶粒度8級以上的彌散強化索氏體組織。熱處理工藝制度如下鍛件進入熱處理爐加熱到820 ± 5 °C，保溫3小時后，出爐空冷或吹風冷卻至300 °C以下；再入爐加熱到840 ± 5 °C，保溫3小時出爐淬火，冷卻到200°C以下，再進入回火爐中加熱到550 ± I (TC，保溫5 6小時，然后隨爐緩慢冷卻至150°C以下出爐。經(jīng)過上述熱處理過程，鋼錠獲得細化的回火索氏體組織，最終達到獲得良好的綜合力學性能。正火熱處理目的a消除鍛造后鍛件內外部應力；b改善鋼的內部組織，促使晶粒細化、均勻化。淬火熱處理目的淬火的主要目的，把奧氏化鍛件淬火成馬化體，使鋼的強度和硬度大大提高。回火熱處理目的a回火是將淬火后的鋼在Acl溫度以下加熱，使之轉變成穩(wěn)定的回火組織的工藝過程；習慣上把淬火加在500°C 650°C之間進行高溫回火的熱處理稱為調質處理。b消除淬火后的內應力c回火時要有足夠的保溫時間，根據(jù)工件大小一般為5 6小時，目的是促使產(chǎn)生細小的VN化合物完全析出在鐵素體相界上，從而使鋼產(chǎn)生沉淀強化效果，這是合金鋼中最重要的強化方式之一。高溫回火一般為回火體索氏體組織，不僅強度高，而且鋼的塑韌性也
非常高。實施例3一、將本發(fā)明的合金鋼水通過長水口入中間包，經(jīng)過結晶器，操作拉坯機進行拉坯得到連鑄坯，拉坯速度為4. Om/分鐘。二、火焰清理用火焰槍去除連鑄鋼坯的表面裂紋，結疤等缺陷。
三、加熱第一次加熱，將選用的連鑄坯裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1250°C，并在該12500C溫度范圍內保溫5小時，其中連鑄坯從點火直到升溫至1250°C，升溫速度 150。。/h ；四、鍛造依據(jù)鍛件大小分別在4500T或2000T液壓機鐓粗或拔長、壓扁、擴孔等操作，開始鍛造溫度為1250°C 1280°C，鍛造比大于4 6倍，終鍛溫度為860°C 880°C，鋼的實際晶粒度為8級左右，毛還達到規(guī)定幾何形狀，留有加工余量為10_左右。五、加熱第二次加熱，將鍛造后的連鑄坯裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1150°C，并在該1150°C溫度范圍內保溫2小時； 六、鍛壓成型將上述步驟中所得的連鑄坯在液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件；七、冷卻冷卻至300°C后，再加熱到650°C等溫，等溫時間依據(jù)工件大小來決定，一般為10 20小時。通過上述冷卻后再加熱可以防止白點產(chǎn)生，避免鋼件內產(chǎn)生應力，進而產(chǎn)生裂紋。八、熱處理鍛件進入熱處理爐加熱到820±5°C，保溫3小時后，出爐空冷或吹風冷卻至300°C以下；再入爐加熱到840±5°C，保溫3小時出爐淬火，冷卻到200°C以下，再進入回火爐中加熱到550±10°C，保溫5 6小時，然后隨爐緩慢冷卻至150°C以下出爐。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，所做出的任何變型和組合也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種風力發(fā)電機主軸法蘭的鍛造工藝，其特征在于，包括如下步驟 一、連鑄 將合金鋼水通過長水口入中間包，經(jīng)過結晶器，操作拉坯機進行拉坯得到連鑄坯，拉坯速度為3. 5 4. Om/分鐘。
其中合金鋼水的組分以及重量百分比為碳0. 33 0. 36 %、硅0. 17 0. 37 %、錳0. 81 0. 94 %、磷≤ 0. 009 %、硫≤ 0. 009 %、鉻 I. 02 I. 17 %、鑰 0. 20 0. 30 %、鎳0. 35 0. 45%、銅≤ 0. 15%、鋁 0. 022 0. 062%、鈮 0. 028 0. 068% ;鎢、砷、錫、鉛、鈦中的任意一種元素均< 0.01% ;其余為鐵。
二、火焰清理 用火焰槍去除連鑄鋼坯的表面裂紋，結疤等缺陷。
三、加熱 第一次加熱，將連鑄坯裝入天然氣加熱爐中進行加熱，第一次加熱溫度為1050 1250°C，并在加熱溫度范圍內保溫5 6小時，其中連鑄坯從點火升溫至所述加熱溫度過程中的升溫速度彡150 0C /h。
四、鍛造 將加熱后的連鑄坯在液壓機鐓粗或拔長，始鍛溫度為1150 1250°C，鍛造比大于3 6倍，終鍛溫度為750°C 790°C。
五、加熱 第二次加熱，將鍛造后的連鑄坯裝入天然氣加熱爐中進行加熱，第二次加熱溫度為950 1150°C，并在該溫度范圍內保溫2 3小時。
六、鍛壓成型 將上述步驟中所得的連鑄坯在液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件。
七、冷卻 冷卻至280°C 320°C后，再加熱到640 660°C等溫，等溫的時間為10 20小時。
2.如權利要求I所述的風力發(fā)電機主軸法蘭的鍛造工藝，其特征在于，所述工藝還包括下述步驟， 八、熱處理 鍛件進入熱處理爐加熱到820±5°C，保溫3小時后，出爐空冷或吹風冷卻至300°C以下；再入爐加熱到840 ± 5°C，保溫3小時出爐淬火，冷卻到200°C以下，再進入回火爐中加熱到550±10°C，保溫5 6小時，然后隨爐緩慢冷卻至150°C以下出爐。
3.如權利要求2所述的風力發(fā)電機主軸法蘭的鍛造工藝，其特征在于，在所述熱處理之后還包括機械加工步驟 依據(jù)鍛件毛坯尺寸大小，在常規(guī)車床或數(shù)控車床進行成品精加工，達到成品尺寸公差要求。
4.如權利要求I所述的風力發(fā)電機主軸法蘭的鍛造工藝，其特征在于，在所述機械加工步驟之后還包括檢查步驟 對機械精加工鍛件進行超聲波探傷檢查，檢查裂紋、夾雜、縮孔、氣孔、白點等缺陷；同時要檢查鍛件尺寸公差，力學性能等，符合相應標準要求，判定合格后包裝入庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風力發(fā)電機主軸法蘭的鍛造工藝，包括如下步驟一、連鑄。二、火焰清理。三、第一次加熱。四、鍛造。五、第二次加熱。六、鍛壓成型。七、冷卻。八、熱處理。該工藝采用優(yōu)良的合金配比以及精湛的鍛造流程，得到韌性高、耐低溫且強度高的風力發(fā)電機主軸法蘭，其可以在較強風能和較大溫度差異下安全、穩(wěn)定地承受負載。
文檔編號B23P15/00GK102699637SQ20121021136
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權日2012年6月26日
發(fā)明者楊志華, 葛艷明, 袁志偉, 黃 俊 申請人:江蘇金源鍛造股份有限公司