專利名稱：大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金轉(zhuǎn)子槽楔及其加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，尤其是涉及一種大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金轉(zhuǎn)子 槽楔及其加工工藝。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)子槽楔是汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子阻尼系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵零件，在汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)， 它要承接轉(zhuǎn)子線槽內(nèi)的線圈和絕緣件以及自身因高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的巨大離心力。另外在定 子電流產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，尤其是在發(fā)電機(jī)發(fā)生不對(duì)稱短路等故障時(shí)，會(huì)在轉(zhuǎn)子 表面出現(xiàn)較大的感應(yīng)電流，這種電流流經(jīng)槽楔會(huì)使其產(chǎn)生較高的溫升。為確保汽輪發(fā)電機(jī) 運(yùn)行尤其是非正常工況下的安全可靠性，用作轉(zhuǎn)子槽楔的合金材料必須具有較高的導(dǎo)電性 能，以及室溫和高溫下的強(qiáng)度和塑、韌性，發(fā)電機(jī)的功率越大，對(duì)相關(guān)性能的要求就越強(qiáng)?，F(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)子槽楔的主要材料有鋁材料和銅基合金材料，鋁材價(jià)格便宜，但是 電阻率大，電導(dǎo)率低，只能用于較小功率的發(fā)電機(jī)上，銅基合金材料主要選用的是鈹鈷鋯銅 基合金，成分是Co 2. 3 2. 7%, Be 0. 45 0. 7%, Zr 0. 2 0. 3%, Cu余量，雜質(zhì)彡0. 3%, 該種銅基合金雖然能夠滿足基本要求，但是Co、Be等材料價(jià)格昂貴，且有較強(qiáng)的放射性，在 生產(chǎn)和加工過(guò)程中對(duì)人體、對(duì)環(huán)境都存在一定的危害性。中國(guó)專利“大容量汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子銅合金槽楔及其制備方法”、專利申請(qǐng)?zhí)柺?200510123011. X，公開(kāi)了一種用于大容量汽輪發(fā)電機(jī)上轉(zhuǎn)子槽楔的銅基合金，其中各元素 的重量百分比Ni 1.35 2. 05%, Si 0.40 0.80%, Cr 0. 05 0. 25%, BeO. 15 0.4%， 余量為銅，該種銅基合金和上述的鈹鈷鋯銅基合金相比，雖然降低了相關(guān)元素的含量，但是 仍然用到了對(duì)人體和環(huán)境有害、且價(jià)格昂貴的Be。在大功率發(fā)電機(jī)上用到的槽楔相對(duì)尺寸較大，在加工槽楔時(shí)，受加工長(zhǎng)度的限制， 需要將一整根槽楔分段加工，受加工形狀的影響，增加磨、銑工藝，從而使加工難度增大，加 工效率低下；在裝配時(shí)，需將各段槽楔組成一條，使裝配難度增加，裝配精度受限。受原材 料、尺寸和形狀等因素的制約，轉(zhuǎn)子槽楔的成品率相對(duì)較低，其加工工藝要求非常嚴(yán)格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自然資源豐富的、價(jià)格低廉 的、用于制造大功率汽輪發(fā)電機(jī)上轉(zhuǎn)子槽楔的銅基合金，用該種銅基合金制造轉(zhuǎn)子槽楔時(shí) 制造工藝簡(jiǎn)單、綜合性能優(yōu)良，基本能夠替代現(xiàn)有材料，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金 轉(zhuǎn)子槽楔，其特征在于，所述銅基合金中各元素的重量百分比為Ni 1. 6 2. 5%，Si 0. 4 0. 8%, Fe:≤ 0. 2%, Pb:≤0. 02%, Mn:≤0. 1%，其余為銅，雜質(zhì)≤0. 3%。上述大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金轉(zhuǎn)子槽楔的加工工藝，是按照以下加工步驟進(jìn) 行的
1)根據(jù)發(fā)電機(jī)容量的大小以及尺寸要求，設(shè)計(jì)出所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形；2)將電解銅加入到中頻感應(yīng)真空熔煉爐中進(jìn)行熔煉，并向其中加入Ni、Si、Fe、Pb和 Mn，調(diào)節(jié)其含量在各自的重量百分比范圍內(nèi)，熔煉溫度1180 1220°C，熔煉時(shí)間60 80min，熔煉出所需要的鑄錠；
3)加熱鑄錠，加熱后的鑄錠在擠壓機(jī)上擠壓出比所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形尺寸稍大的金 屬棒，所述稍大是指按一定的延伸率計(jì)算出的最小外形尺寸金屬棒；
4)采用異型模冷拔技術(shù)通過(guò)拉伸模具對(duì)金屬棒進(jìn)行冷拉拔，得到所需要的轉(zhuǎn)子槽楔的 外形尺寸。本發(fā)明的大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金轉(zhuǎn)子槽楔及其加工工藝與現(xiàn)有技術(shù) 相比，所產(chǎn)生的有益效果是
1)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子槽楔降低了導(dǎo)體的電阻率，提高了高溫機(jī)械性能，抗拉強(qiáng)度最大可以 達(dá)到700N/mm2，導(dǎo)電率不低于30%，布氏硬度大于180。2 )本發(fā)明的轉(zhuǎn)子槽楔與大容量汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子常用的CuCo2Be&合金相比，其成 本降低了 50%以上，節(jié)約了貴重元素資源，大大減少了對(duì)環(huán)境的污染。3)本發(fā)明的加工工藝采用異型模冷拔技術(shù)，使產(chǎn)品的外形尺寸、表面粗糙度能夠 直接達(dá)到工藝要求，并且可以直接得到所需要的轉(zhuǎn)子槽楔長(zhǎng)度。


附圖1為本發(fā)明的加工工藝的原理結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為圖1的A-A向剖視結(jié)構(gòu) 示意圖。圖中，1表示拉伸模具，2表示轉(zhuǎn)子槽楔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1、2對(duì)本發(fā)明的大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金轉(zhuǎn)子槽楔及其加工 工藝作以下詳細(xì)地說(shuō)明。如附圖1、2所示，本發(fā)明的大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金轉(zhuǎn)子槽楔，其外形根據(jù) 發(fā)電機(jī)容量的大小以及尺寸要求而定，材料是一種含有Ni、Si、Fe、Pb、Mn，其余為Cu的 銅基合金，還有不可避免的少量雜質(zhì)，上述各種元素的重量百分比為Ni :1.6 2. 5%， Si :0· 4 0. 8%, Fe 彡0. 2% ,Pb 彡0. 02% ,Mn 彡0. 1%，其余為銅，雜質(zhì)總量不大于0. 3%。實(shí)施例1
材質(zhì)化學(xué)成份Ni 2.5% Si 0. 8% Fe 0. 15% Pb 0. 008% Mn :0. 06%，按照以下
步驟進(jìn)行加工
1)根據(jù)發(fā)電機(jī)容量的大小以及尺寸要求，設(shè)計(jì)出所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形。2)將電解銅加入到中頻感應(yīng)真空熔煉爐中進(jìn)行熔煉，并向其中加入Ni、Si、Fe、Pb 和Mn，調(diào)節(jié)其含量在各自的重量百分比范圍內(nèi)，熔煉溫度1180 1220°C，熔煉時(shí)間60 80min，熔煉出所需要的鑄錠。3)加熱鑄錠，將鑄錠加熱到900°C后，在擠壓機(jī)上擠壓出比所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形 尺寸稍大的金屬棒，擠壓坯料的橫截面積為成品尺寸的1. 5倍，保證冷加工率不低于45%。4)采用異型模冷拔技術(shù)通過(guò)拉伸模具1對(duì)金屬棒進(jìn)行冷拉拔，得到所需要的轉(zhuǎn)子 槽楔2的外形尺寸。5)在450°C的溫度下，保溫4個(gè)小時(shí)，對(duì)該材質(zhì)進(jìn)行時(shí)效處理。
該銅基合金綜合機(jī)械性能見(jiàn)表一
表一
實(shí)例2
材質(zhì)化學(xué)成分Ni: 2.2% Si 0. 5% Fe 0. 12% Pb 0. 007% Mn: 0.05%，按照以
下步驟進(jìn)行加工
1)根據(jù)發(fā)電機(jī)容量的大小以及尺寸要求，設(shè)計(jì)出所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形。2)將電解銅加入到中頻感應(yīng)真空熔煉爐中進(jìn)行熔煉，并向其中加入Ni、Si、Fe、Pb 和Mn，調(diào)節(jié)其含量在各自的重量百分比范圍內(nèi)，熔煉溫度1180 1220°C，熔煉時(shí)間60 80min，熔煉出所需要的鑄錠。3)加熱鑄錠，將鑄錠加熱到900°C后，在擠壓機(jī)上擠壓出比所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形 尺寸稍大的金屬棒，擠壓坯料的橫截面積為成品尺寸的1. 5倍，保證冷加工率不低于45%。4)采用異型模冷拔技術(shù)通過(guò)拉伸模具1對(duì)金屬棒進(jìn)行冷拉拔，得到所需要的轉(zhuǎn) 子槽楔2的外形尺寸。5)在450°C的溫度下，保溫4個(gè)小時(shí)，對(duì)該材質(zhì)進(jìn)行時(shí)效處理。該銅基合金綜合機(jī)械性能見(jiàn)表二
表二
實(shí)例3
材質(zhì)化學(xué)成分Ni: 1.6% Si 0. 4% Fe 0. 13% Pb: 0.006% Mn :0. 08%，按照以 下步驟進(jìn)行加工
1)根據(jù)發(fā)電機(jī)容量的大小以及尺寸要求，設(shè)計(jì)出所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形。2)將電解銅加入到中頻感應(yīng)真空熔煉爐中進(jìn)行熔煉，并向其中加入Ni、Si、Fe、Pb 和Mn，調(diào)節(jié)其含量在各自的重量百分比范圍內(nèi)，熔煉溫度1180 1220°C，熔煉時(shí)間60 80min，熔煉出所需要的鑄錠。3)加熱鑄錠，將鑄錠加熱到900°C后，在擠壓機(jī)上擠壓出比所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形 尺寸稍大的金屬棒，擠壓坯料的橫截面積為成品尺寸的1. 5倍，保證冷加工率不低于45%。4)采用異型模冷拔技術(shù)通過(guò)拉伸模具1對(duì)金屬棒進(jìn)行冷拉拔，得到所需要的轉(zhuǎn)子 槽楔2的外形尺寸。5)在450°C的溫度下，保溫4個(gè)小時(shí)，對(duì)該材質(zhì)進(jìn)行時(shí)效處理。該銅基合金綜合性能見(jiàn)表三
表三
上述大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金轉(zhuǎn)子槽楔的加工工藝，是按照以下加工步驟進(jìn)行
的
1)根據(jù)發(fā)電機(jī)容量的大小以及尺寸要求，設(shè)計(jì)出所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形。2)將電解銅加入到中頻感應(yīng)真空熔煉爐中進(jìn)行熔煉，并向其中加入Ni、Si、Fe、Pb 和Mn，調(diào)節(jié)其含量在各自的重量百分比范圍內(nèi)，熔煉溫度1180 1220°C，熔煉時(shí)間60 80min，熔煉出所需要的鑄錠。3)加熱鑄錠，將鑄錠加熱到900°C后，在擠壓機(jī)上擠壓出比所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形 尺寸稍大的金屬棒，擠壓坯料的橫截面積為成品尺寸的1. 5倍，保證冷加工率不低于45%。4)采用異型模冷拔技術(shù)通過(guò)拉伸模具1對(duì)金屬棒進(jìn)行冷拉拔，得到所需要的轉(zhuǎn)子 槽楔2的外形尺寸。5)在450°C的溫度下，保溫4個(gè)小時(shí)，對(duì)該材質(zhì)進(jìn)行時(shí)效處理。當(dāng)然，上述說(shuō)明并非對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金轉(zhuǎn)子槽楔，其特征在于，所述銅基合金中各元素的重量百分比為Ni:1.6～2.5%，Si:0.4～0.8%，F(xiàn)e:≤0.2%，Pb:≤0.02%, Mn:≤0.1%，其余為銅，雜質(zhì)≤0.3%。
2.一種如權(quán)利要求1所述的大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金轉(zhuǎn)子槽楔的加工工藝，其特 征在于，所述轉(zhuǎn)子槽楔是按照以下加工步驟進(jìn)行的1)根據(jù)發(fā)電機(jī)容量的大小以及尺寸要求，設(shè)計(jì)出所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形；2)將電解銅加入到中頻感應(yīng)真空熔煉爐中進(jìn)行熔煉，并向其中加入Ni、Si、Fe、Pb和 Mn，調(diào)節(jié)其含量在各自的重量百分比范圍內(nèi)；熔煉溫度1180 1220°C，熔煉時(shí)間60 80min，熔煉出所需要的鑄錠；3)加熱鑄錠，加熱后的鑄錠在擠壓機(jī)上擠壓出比所需的轉(zhuǎn)子槽楔的外形尺寸稍大的金 屬棒，所述稍大是指按一定的延伸率計(jì)算出的最小外形尺寸金屬棒；4)采用異型模冷拔技術(shù)通過(guò)拉伸模具對(duì)金屬棒進(jìn)行冷拉拔，得到所需要的金屬轉(zhuǎn)子槽 楔的外形尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大功率汽輪發(fā)電機(jī)用銅基合金轉(zhuǎn)子槽楔及其加工工藝，屬于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子技術(shù)領(lǐng)域，其轉(zhuǎn)子槽楔的材料中各元素的重量百分比為Ni:1.6～2.5%，Si:0.4～0.8%，F(xiàn)e:≤0.2%，Pb:≤0.02%, Mn:≤0.1%，其余為銅，雜質(zhì)≤0.3%。該種材料依次經(jīng)過(guò)真空熔煉→元素配比→鑄錠→擠壓成棒→異型模冷拔工序，直接得到需要的轉(zhuǎn)子槽楔外形尺寸。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了一種自然資源豐富的、價(jià)格低廉的、用于制造大功率汽輪發(fā)電機(jī)上轉(zhuǎn)子槽楔的銅基合金，用該種銅基合金制造轉(zhuǎn)子槽楔時(shí)制造工藝簡(jiǎn)單、綜合性能優(yōu)良，基本能夠替代現(xiàn)有材料，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)C22C9/06GK101895164SQ201010224738
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者劉俊偉, 孫福學(xué), 尚興軍, 王學(xué)東, 韓波, 鮑龍君 申請(qǐng)人:濟(jì)南寶世達(dá)實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司