[發明專利]一種風電機組用高強度高韌性低溫球墨鑄鐵

在審

• 申請號: 201911297622.4
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110819885A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 唐斌;朱暢;陽雪兵;朱國亮;楊文珺
• 申請（專利權）人: 湘電風能有限公司;湘潭電機股份有限公司
• 主分類號: C22C37/04
• 分類號: C22C37/04;C22C37/10;C22C33/08;C21C1/10
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發明公開了一種風電機組用高強度高韌性低溫球墨鑄鐵。它包括按質量百分比計的如下化學成分：C 3.5?3.7％、Si 2.0?2.09％、Mn＜0.2％、P＜0.026％、S＜0.015％、Nb 0.01?0.3％、Ni 0.45?0.5％、Zr 0.002?0.03％、Re＜0.03％、Mg＜0.06％，余量為Fe。本發明的高強度高韌性低溫球墨鑄鐵具有較優異的性能，能夠適用于風電機組使用的低溫環境如?30℃等，抗拉強度R_m≥400 N/mm²、屈服強度R_p0.2≥260 N/mm²、?20℃和?30℃的沖擊功α_k≥10J。

技術領域

本發明涉及球墨鑄鐵，特別涉及一種高強度高韌性低溫球墨鑄鐵。

背景技術

目前，風電用鑄件均采用GB/T 1348標準中規定的QT400-18AL材料牌號或QT350-22AL材料牌號。附鑄試塊尺寸為70×70×170mm時，QT400-18AL材料牌號和QT350-22AL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墨鑄鐵，以實現鑄件設計的輕量化。

表1

目前，對風電機組用的球墨鑄鐵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。中國發明CN 108300930A通過加入V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R_m≥400 N/mm²，屈服強度R_{p0 .2}≥260 N/mm²，-20℃沖擊功平均值≥10J。盡管該發明得到了一種高強度的低溫球墨鑄鐵，但是其低溫沖擊功只能滿足-20℃要求，無法滿足更低溫度如-30℃的要求，適用性不廣。提高強度的同時保證低溫沖擊功是一對矛盾體，提高強度，往往會影響低溫沖擊功。而風電機組使用的低溫環境很多都比-20℃更低，因此需要研究一種低溫性能更高的球墨鑄鐵。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種風電機組用高強度高韌性低溫球墨鑄鐵，能夠保證 -20℃和-30℃低溫沖擊功（平均值）大于10J的前提下提高強度。

本發明采用的技術方案為：

一種高強度高韌性低溫球墨鑄鐵，包括按質量百分比計的如下化學成分：C 3.5-3.7％、Si 2.0-2.09％、Mn＜0.2％、P＜0.026％、S＜0.015％、Nb 0.01-0.3％、Ni 0.45-0.5％、Zr 0.002-0.03％、Re＜0.03％、Mg＜0.06％，余量為Fe。

進一步地，C 3.55-3.65％、Si 2.05-2.09％、Mn 0.1-0.15％、P 0.022-0.025％、S0.01-0.014％、Nb 0.015-0.08％、Ni 0.45-0.5％、Zr 0.002-0.018％、Re 0.01-0.02%、Mg0.035-0.06％，余量為Fe。

進一步地，C 3.58-3.64％、Si 2.06-2.08％、Mn 0.1-0.14％、P 0.023-0.025％、S0.01-0.013％、Nb 0.015-0.07％、Ni 0.46-0.5％、Zr 0.002-0.016％、Re 0.01-0.018%、Mg0.035-0.05％，余量為Fe。