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大型风电铸件典型铸造缺陷及防止方法
沈华
(江苏一汽铸造股份有限公司,江苏无锡214177)
摘要:简要介绍了生产大型风电峙件过程中碰到的縮松、夹渣、碎块状石墨等三种典型铸造缺
陷。考虑到风电铸件一般比较厚大及对强韧性的特殊要求,现场生产中对于縮松除了严格控制
铸件化学成分、选择纯度较高的原材料以及充分进行球化孕育外,还要合理设计冒ロ与冷铁,
并应用凝固模拟软件对工艺方案进行验证;对于夹渣可以采用脱硫处理、过滤等手段减少一次
渣进入铸型,配合浇注系统底注慢浇的方式减少二次渣的形成;对于碎块状石墨,适当增加碳
当量(w(CE)=4.3%~4.5%),并控制w(Si)与残余w(Mg),另外有控制地加入Sb对防止碎块
状石墨都是有效的措施。
关鍵词:风电铸件;铸造缺陷;防止方法
中图分类号:TG245文献标识码:A文章编号:1673-3320(2012)04-0001-04
Typical Casting Defects for Large Wind Power Castings and Their Preventation
Shen H
Jiangsu Faw Foundry Co, Ltd, Wuxi 214177, Jiangsu, China
Abstract: Three main casting defects, such as shrinkage, dross and chunky graphite caused in production
of large-size wind power castings were briefly introduced. Considering the larger thickness and special
demand of obdurability for the wind power castings, with regard to shrinkage, besides to control the
chemical composition strictly, select purer raw materials and sufficient inoculation after nodulizing, the
proper riser and chill was designed, and the process should be checked by solidification simulation. For
dross, the desulfurization and filter was used to reduce first dross, and the bottom pouring system and
slow pouring was applied to reduce second dross. For chunky graphite, carbon equivalent was raised to
4. 3%0-4.5%, and Si content and residual Mg content should be controlled. In addition, adding proper Sb is
an effective method to prevent chunky graphite
Key words: wind power casting; casting defects; preventation
风力发电作为清浩可再生能源近年来在越来到6MW级,单件铸件质量达到52t,轮廓尺寸达
越多的国家得到广泛应用,在我国风电事业更是方到4951mm×4951mm×4000mm,最大壁厚达
兴未艾,以年增长100%以上的速度迅速发展。本到300mm。本文结合多年大型风电铸件生产实践
公司是国内最早成功开发风电铸件的专业铸造生经验,详细介绍了风电铸件的技术要点和典型铸造
产厂家之一,伴随着我国风电事业的发展,十多缺陷的防止方法。
年来先后为 VESTAS、 GAMESA、 SIEMENZ、GE、
ALSTON、 SUZLON、金风、华锐、东电、三一等1风电铸件的技术要点
国内外著名风力发电机组制造商提供了包括轮毂、
风电铸件由于工作环境恶劣,可靠性要求
底座(机艙座)、轴承座、齿轮箱体、行星架等各高,在满足一般球铁性能要求的条件下还有以下
类风电铸件,目前已经成功生产的最大风电铸件达几个主要特点:
收稿日期:2012-04-2
作者简介:沈华(1964-),男,高级工程师,主要从事铸造生产的工艺与技术工作
2012年第4期
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铸造工程
Foundry Engineer ing
)为了保证在野外寒冷的气候条件下正常工规铸造缺陷外,主要有缩松、夹渣、碎块
作,在常规力学性能的基础上增加了-20℃,甚状石墨三种典型铸造缺陷直接影响到风电
至-40℃的低温冲击值要求,有些客户还会要求铸件的力学性能。据资料介绍,夹渣使疲
在铸件重要部位进行本体取样试验。
劳强度下降60%~70%,缩松使疲劳强度下
2)铸件致密性必须达到超声波无损探伤要求
降40%~50%,碎块状石墨使疲劳强度下降
参照E126803标准,重要区域2级,一般区域3级
20%~30%
3)铸件纯浄度达到磁粉无损探伤要求,参照
2.1缩松
EN1369标准,高应力区线性缺陷1级,非线性缺
陷2级;其它区域线性缺陷2级,非线性缺陷3级。
对于厚大断面球铁件,如何防止或减少缩松
是一个比较复杂的工艺问题。图1为典型轮毂铸件
2风电铸件的典型铸造缺陷
缩松区域示意图。为防止缩松超标,生产中应加
鉴于风电铸件的技术特点,除一般常以重点关注。
高应力区域
缩松出现区域
图1典型轮瑴铸件的缩松区域
2.1.1主要化学成分与原材料要求
素含量,如w(Ti)、w(V)、w(Cr)、w(Mo)、w(Sn)
般来说CE较高时,缩松倾向较小。因此提等都有一定的要求。选择使用高纯原材料,特别
高w(C),析出的石墨球个数多,球径小,圆球度是生铁与废钢是非常重要的。本公司选择使用的
好,可以利用石墨化膨胀减少铸件缩松,使铸件本溪生铁与普通碳素钢能够满足稳定生产
致密。但是过高的w(C)会导致石墨漂浮,因此
2.1.2球化与孕育
般(C控制在3.7%~3.9%。同样Si虽然是促进石
由于原铁水进行了脱硫处理,采用专用低
墨化元素,但因为w(Si)过高会引起脆性转变,导稀土球化剂,处理方式为冲入法。孕育处理采用
致低温冲击韧度降低,因此宜控制在1.8%~2.3%FeSi75或FeSi75Ba孕育剂,重大铸件在浇注时用
范围内。
SO孕育剂实行瞬时孕育
Mn是阻碍石墨化的元素。一方面Mn可以稳2.1.3冒ロ与冷铁
定、细化珠光体,提高强度;另一方面对于铁素
般冒口与冷铁结合使用。冒口的作用主
体球铁,w(Mn)过高会导致冲击韧度降低,因此要在铸件顶部热节处补充液态收缩,而冷铁主要
控制在0.3%以下。
用于局部热节处,有助于铸件以同时凝固方式凝
P和S对铸铁来说都是有害元素。一般w(P)控固。另外使用发热保温冒口可以有效提高冒口补
制在0.04%以下,w(S)控制在0.02%以下;但是缩效果。
w(S)太低反而会影响孕育效果,一般w(S)以不低2.1.4凝固模拟软件的应用<