[發明專利]風電機組用超高強度低溫球鐵件及其制造方法

在審

• 申請號: 201810084839.6
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108300930A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 萬曙雄;王星;陳玉芳;王美喜
• 申請（專利權）人: 新疆金風科技股份有限公司;江蘇吉鑫風能科技股份有限公司
• 主分類號: C22C37/04
• 分類號: C22C37/04;C22C37/08;C22C37/10;C22C33/10;C21C1/10
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 程月;尹淑梅

本發明公開一種風電機組用超高強度低溫球鐵件及其制造方法。該球鐵件按質量百分比計包括C：3.6?3.8wt％、Si：2.1?2.5wt％、Mn≤0.15wt％、P≤0.027wt％、S：0.008?0.014wt％、V：0.01?0.10wt％、Ni：0.05％?0.40wt％、Ti≤0.020wt％、Cr≤0.025wt％、Mg_殘：0.035％?0.045wt％，其余為Fe和不可避免的雜質。球鐵件的抗拉強度R_m≥400MPa、屈服強度R_p0.2≥260MPa、?20℃沖擊功α_k≥10J。球鐵件的化學成分的比例關系根據CE、R_m和/或α_k確定。根據本發明的球鐵件在保證?20℃低溫沖擊功的情況下，大幅提高了強度指標。

技術領域

本發明涉及一種超高強度低溫球鐵件及其制造方法，特別涉及一種風電機組用超高強度低溫球鐵件及其制造方法。

背景技術

目前，風電用鑄件均采用EN-1563標準中規定的EN-GJS-400-18U-LT材料牌號或EN-GJS-350-22U-LT材料牌號。附鑄試塊尺寸為70×70×170mm時，EN-GJS-400-18U-LT材料牌號和EN-GJS-350-22U-LT材料牌號的性能如表1所示。然而，這兩種材料均無法滿足風電機組用鑄件輕量化設計要求。隨著風電機組的大型化，風電鑄件需要選擇更高強度的低溫球鐵(“球墨鑄鐵”的簡稱)，以實現鑄件設計的輕量化。

表1

目前對風電用球鐵材料的研究主要集中在解決如何保持現有強度的基礎上，使沖擊功在-20℃、-30℃、-40℃滿足≥10J。現有的化學成分配方和生產工藝方法均無法保證在大幅提高強度的同時，保證低溫沖擊功滿足指標。如公開號為CN101914721A的專利申請中提到，通過加入Sn并通過預處理和增碳工藝提高石墨球數和細化石墨球，得到70×70×170mm試塊的抗拉強度≥370Mpa，屈服強度≥220Mpa，-40℃沖擊功平均值≥10J。雖然該專利申請提出了增加石墨球數、細化石墨球等構思，但從化學成分和工藝角度上看無法在提高強度水平的同時還能夠保證低溫沖擊功合格。提高強度的同時保證低溫沖擊功是一對矛盾體，提高強度，必然會影響低溫沖擊功。如何解決這一難題成為當前的研究方向。

發明內容

本發明是為了克服上述現有技術存在的缺點而提出的，本發明提供了一種在保證-20℃低溫沖擊功(平均值)大于10J的前提下提高強度的風電機組用超高強度低溫球鐵件及其制造方法。

為了實現本發明的一個目的，提供了一種風電機組用超高強度低溫球鐵件，所述風電機組用超高強度低溫球鐵件按質量百分比計包括如下化學成分：C：3.6-3.8wt％、Si：2.1-2.5wt％、Mn≤0.15wt％、P≤0.027wt％、S：0.008-0.014wt％、V：0.01-0.10wt％、Ni：0.05-0.40wt％、Ti≤0.020wt％、Cr≤0.025wt％、Mg_殘：0.035-0.045wt％，其余為Fe和不可避免的雜質，其中，超高強度低溫球鐵件的抗拉強度Rm≥400MPa、屈服強度R_p0.2≥260MPa、-20℃的沖擊功α_k≥10J，其中，碳當量CE＝[C+0.3(Si+P)]wt％控制在4.4-4.6wt％范圍內。

根據本發明的實施例，抗拉強度R_m＝10×(53.77+6.24Si+3.54V+2.348Ni-7.396C)。

根據本發明的實施例，-20℃的沖擊功α_k＝10×[3.55-2.96Mn+(0.10-V)1.57-24.8P+0.83Ni]。