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风电球铁铸件生产中原材料的选择

来源:阳岗精铸 秩名 2016-10-25 浏览
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摘要:本文介绍了风电球铁铸件生产中的原材料的选择、化学成分的确定及熔炼过程的技术控制,讲解了球化、孕育处理的方法和步骤。 关键词:球墨铸铁;熔炼技术;盖包球化处理

风电球铁铸件生产中原材料的选择

随着世界各国风电产业的迅速发展,风电铸件的生产在我国铸造行业已显示风起云涌的好势头。与此同时,风电铸件严格的质量要求也对我们铸造工作者的技术水平和管理水平提出了严峻的挑战。

风电铸件的工作环境是在环节恶劣野外,长期经受风吹、日晒、雨淋,投入服役后,20年以内不允许发生任何质量事故。所以,风电铸件的质量要求应该与核电、航天类铸件的质量要求相提并论。 风电铸件主要包括叶片的轮毂、齿轮箱、机械台架和底座构件。每台1~2兆瓦的机组需要约15吨铸件,每台3~5兆瓦的机组需35~50吨铸件。

风电铸件的材质要求主要有:QT400-18AL、QT700-2、QT350-22AL材质牌号。各种风电铸件的材质必须符合标准或用户要求的抗拉强度、屈服强度、延伸率、冲击韧性、硬度,且具有较高的内外在的完整度、致密度。所有铸件不允许焊补修复,都要经过严格的超声波探伤、磁粉探伤。其中 QT400-18AL材质要求满足零下20℃的低温冲击性能, QT350-22AL材质要求满足零下40℃的低温冲击性能要求。

在风电球铁铸件生产过程中,铁水的冶炼及处理是一个非常重要的且技术要求严格的工艺环节,对铸件的材质、内外在质量均产生重大的影响。本文主要叙述QT400-18AL、QT350-22AL大断面风电球铁铸件生产的熔炼技术控制问题。

1 原材料选择

1.1 生铁

为了保证风电铸件材质的机械性能达到标准要求和便于生产控制,一般选用Q4-Q10牌号的生 铁,并且要严格控制合金的化学成分含量,成分要求如表1所示。

2 目标铁水成分选择

风电球铁铸件的主要化学成分为:C、Si、Mn、P、S、Mg、RE。其选择范围分述如下。 2.1 C

根据风电球铁铸件的结构尺寸较大的特点和材质的低温性能要求,C的成分控制范围既要保证充分石墨化的要求,又要防止产生石墨漂浮,原材C的选择范围为3.5-3.8%,铸件断面厚大的取下限,断面小的取上限。

2.2 Si

Si虽然是促进石墨化元素,但含量也要适当的控制,随着Si含量的增加提高脆性转变温度,所以,要求低温冲击性能的风电球铁铸件更应该严格控制加入量的范围,针对风电球铁铸件的球铁材质不同牌号,Si的选用含量范围为:a.QT400-18AL,Si 1.8~2.1%;b.QT700-2,Si 2.0~2.3%;c.QT350-22AL,Si 1.7~2.0%。

2.3 Mn

Mn含量偏高会促使珠光体含量增高,还会产生偏析,同时使球铁的韧性和延伸率下降,因此,Mn要求尽量低为好,考虑到生铁的具体情况,一般要求Mn<0.3%,生产QT350-22AL要求Mn<0.2%。

2.4 P

P在铸铁中是非常有害的元素,它会形成二元或三元磷共晶,并分布在晶界上,显著地降低风电铸件的低温冲击性能和延伸率,要求控制在0.03%以下。

2.5 S

S是反球化的有害元素,含量高会使球化率下降,从而导致强度、延伸率、冲击韧性都降低,一般要求S<0.02%;但从孕育效果考虑,S含量也不宜过低,一般不能低于0.006%。

2.6 Mg

Mg是主要的球化元素,为了减少Mg对球铁材质韧性、夹杂和缩松倾向的影响,Mg含量不宜过高,一般选择0.040~0.060%。

2.7 RE

RE是球铁中的重要元素,RE既可以脱S、脱O净化铁水,又可以起到辅助球化的作用。但是,如果使用轻稀土的球化剂时,应注意当S含量较低时,稀土含量控制不应过高,否则易产生夹杂和石墨畸变;选择重稀土时,此现象会大大地缓解。建议RE的控制范围为<0.025%。

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