[發明專利]一種超厚大低溫球墨鑄鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201710196473.7
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106893930B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 王美喜;王星;史學涌;陳玉芳;閆興義
• 申請（專利權）人: 江蘇吉鑫風能科技股份有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/04;C22C33/08;C21C1/10;B22D1/00
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 陸林輝

本發明公開了一種超厚大(壁厚≥200mm)低溫球墨鑄鐵，其組成為：CE:4.2～4.4wt％，Si:1.9～2.1wt％，Mn:≤0.15wt％，P:≤0.025wt％，S:0.006～0.012wt％，Mg:0.030～0.045wt％，Sb:0.003～0.005wt％，V:0.02?0.03wt％，其余為Fe和制備過程中帶入的雜質。本發明還公開了所述超厚大低溫球墨鑄鐵的制備方法。所述超厚大低溫球墨鑄鐵心部組織良好，無碎塊狀石墨等異形石墨出現，在滿足抗拉強度、屈服強度和延伸率時并滿足?20℃沖擊要求，滿足風電鑄件大功率發展對材料的要求。

技術領域

本發明屬于鑄鐵材料技術領域，特別涉及一種超厚大低溫球墨鑄鐵及其制備方法。

背景技術

2006年后，我國風電裝機呈現爆發式增長，2015年，中國風電裝機量再創新高。全國(除臺灣地區外)新增安裝風電機組16740臺，新增裝機容量30753MW，同比增長32.6％；累計安裝風電機組92981臺，累計裝機容量145362MW，同比增長26.8％。2015年，我國新增風電裝機中，2MW風電機組裝機市場份額首次超過1.5MW機組，占全國新增裝機容量的50％，1.5MW機組和2MW機組仍占市場主導地位，市場份額達到84％。與2014年相比，1.5MW機組市場份額下降了12個百分點，而2MW機組所占市場份額上升了9個百分點。2.1MW至2.5MW機組市場份額達到12％，其中主要是以2.5MW為主。2.6MW至3MW機組市場份額達到2％，其他機組裝機占比在1％以下。截至2015年底，在所有吊裝的海上風電機組中，單機容量為4MW機組最多，累計裝機容量達到352MW，占海上裝機容量的34.69％，其次是2.5MW機組，裝機容量占18.48％，3MW裝機容量占比為17.74％，其余不同功率風電機組裝機容量占比均不到10％。我國目前單機容量最大的是6MW機組，除了原有聯合動力和明陽風電的產品，金風科技在2015年新增吊裝一臺6MW機組。

可以看出無論是陸上還是海裝，隨著風機機型的發展，使得其球墨鑄鐵零部件的重量和壁厚也在不斷的增加。從以前的主要機型1MW到2.5MW之間逐步過渡到3MW到6MW；球墨鑄鐵關鍵零部件重量從5t～25t、主要壁厚從60mm～200mm之間增加到25t和200mm以上(7MW產品的壁厚已達到500mm，單件重量達到90多噸)。

厚大斷面球墨鑄鐵鑄件(一般指壁厚不小于100mm)由于冷卻速度緩慢，往往在厚壁中心或熱節處出現變態石墨，石墨球數減少，組織粗大，易出現晶間碳化物和石墨漂浮等現象，導致力學性能下降。而且隨著壁厚的進一步增加，力學性能則進一步惡化，與此相應，疲勞強度也要下降，嚴重影響到鑄件的安全使用。

風電設備上使用的球墨鑄鐵工作條件惡劣，對材料的性能要求比普通球墨鑄鐵的要高，在寒冷條件下使用時，必須同時滿足低溫沖擊性能、靜態抗拉強度和伸長率最小值要求。近幾年隨著風電行業的發展，我國對風電球墨鑄鐵的研究越來越重視，但對適用于風電用的超厚大(壁厚＞200mm)低溫球墨鑄鐵研究較少，而現有球墨鑄鐵國外標準EN1563∶2011和國內標準GB/T 1348—2009中關于壁厚＞200mm部分還是空白并沒有相關規定。因此針對大型風電配件的生產需要以及現有的發展趨勢，超厚大球墨鑄鐵材料的研發具有實際意義和具有良好市場前景。

發明內容

因此，針對現有技術中滿足國內外標準的超厚大低溫球墨鑄鐵短缺的技術問題，本發明的目的在于提供一種超厚大(壁厚≥200mm)低溫球墨鑄鐵及其制備方法。

本發明的超厚大低溫球墨鑄鐵的組成為：碳當量:4.2～4.4wt％，Si:1.9～2.1wt％，Mn:≤0.15wt％，P:≤0.025wt％，S:0.006～0.012wt％，Mg:0.030～0.045wt％，Sb:0.003～0.005wt％，V:0.02-0.03wt％，其余為Fe和制備過程中帶入的雜質。其中wt％表示質量百分數，下同。

為滿足大型風電鑄件的性能需求，對超厚大低溫球墨鑄鐵的化學成分配比進行綜合考慮。