[發明專利]一種風力發電機主軸的鍛造工藝

在審

• 申請號: 201410334757.4
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN105251921A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 匡永剛
• 申請（專利權）人: 匡永剛
• 主分類號: B21J5/08
• 分類號: B21J5/08;B21J5/06;B23P15/00;C22C38/48;C22C38/50;C21D8/00
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技術領域

本發明涉及一種風力發電機主軸的鍛造工藝。

背景技術

當今社會，隨著全球能源短缺和環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，綠色環保等特點。因此，利用風能發電作為新能源開發已成為全球未來能源發展戰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，導致風力發電設備昂貴，風力發電成本較高，風電電價高于煤電電價，從而制約了風電的快速發展。

用于風力發電機設備MW級風電機組風電主軸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。當前所使用的主軸一般均采用Q345E材質的坯鋼作為開始加工的原料，經下料、鍛造制坯輾環、熱處理、金加工等步序后制成符合要求的環鍛件，然后再經進一步機械加工成為滿足要求的主軸。傳統主軸鍛件由于材料成份、及理化指標允許的范圍較大，鍛造及熱處理工藝簡單粗獷，造成產品質量不穩定，尚難滿足較強的風能、較大溫度差異下，安全、穩定地承受負載等特定使用要求。

發明內容

本發明公開了一種風力發電機主軸的鍛造工藝，該工藝采用優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電機主軸，其可以在較強風能和較大溫度差異下安全、穩定地承受負載。

本發明的風力發電機主軸的鍛造工藝包括如下步驟：

一、澆鑄

將合金鋼鋼水澆鑄到中心鑄管，得到鋼坯；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≤0.009％、硫≤0.009％、鉻1.02～1.17％、鉬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、加熱

第一次加熱，將鋼坯裝入天然氣加熱爐中進行加熱，第一次加熱溫度為1050～1250℃，并在加熱溫度范圍內保溫5～6小時，其中鋼坯從點火升溫至所述加熱溫度過程中的升溫速度≤150℃/h。

三、鍛造

將加熱后的鋼坯在液壓機鐓粗或拔長，始鍛溫度為1150～1250℃，鍛造比大于3～6倍，終鍛溫度為750℃～790℃。

四、加熱

第二次加熱，將鍛造后的鋼坯裝入天然氣加熱爐中進行加熱，第二次加熱溫度為

950～1150℃，并在該溫度范圍內保溫2～3小時。

五、鍛壓成型

將上述步驟中所得的鋼坯在液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件。

六、冷卻

冷卻至280℃～320℃后，再加熱到640～660℃等溫，等溫的時間為10～20小時。

優選地，所述鍛造工藝還包括下述步驟，

七、熱處理

鍛件進入熱處理爐加熱到820±5℃，保溫3小時后，出爐空冷或吹風冷卻至300℃以下；再入爐加熱到840±5℃，保溫3小時出爐淬火，冷卻到200℃以下，再進入回火爐中加熱到550±10℃，保溫5～6小時，然后隨爐緩慢冷卻至150℃以下出爐。

本發明通過采用特定組分的鋼錠，經過加熱、鍛造、再加熱、再鍛造之后冷卻的過程，得到性能優異的主軸鍛件，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電機主軸，其使用壽命長，可靠穩定，有助于我國大力發展風電事業，保護不可再生資源，保護環境，造福人類。

具體實施方式

為了更加清楚地說明本發明的技術方案，下面結合實施例，對本發明的具體實施方式作進一步描述。

本發明的風力發電機主軸的原材料是合金鋼，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≤0.009％、硫≤0.009％、鉻1.02～1.17％、鉬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。經過大量實驗證明，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。