CN102029351A

CN102029351A - 用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法

Info

Publication number: CN102029351A
Application number: CN 201010586559
Authority: CN
Inventors: 艾明平; 龚超; 郭伦; 黄文标
Original assignee: Chongqing Changzheng Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Chongqing Changzheng Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: CN102029351B

Abstract

本发明公开了一种用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法，包括以下步骤：选材、装炉第一次加热、锻造、装炉第二次加热、锻压成型和正火处理。本发明中20CrMnMo连铸坯制造风电锻件通过前期高温加热锻压焊合内部缺陷，后期低温加热成型细化内部组织，能够达到相关的超声波探伤要求及晶粒度要求，保证风电锻件的疲劳寿命。

Description

用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法

技术领域

本发明涉及一种锻件的制造方法，特别是涉及一种用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法。

背景技术

风电锻件是风力发电系统里面变速箱中的一个重要零件，扇叶在风力的驱动下获得强大动能并通过它传递到发电机。我国的大多数风场在天寒地冻的北方，风速瞬息万变，锻件在这样恶劣条件工作不但要承受很大的交变载荷，还要承受巨大的冲击载荷，因而，对它的力学性能要求特别高，任何缺陷将会影响其力学性能，降低其疲劳寿命，严重影响整个风力发电系统的安全性和可靠性。风电锻件的原材料为连铸坯坯，内部存在着大量的缺陷，需要通过特殊的锻压工艺使之得以焊合且细化其晶粒。

同时风电锻件的内部超声波探伤和金相要求较高，而现有的风电锻件多采用20CrMnMo钢锭锻造成型，因为钢锭的内部缺陷较连铸坯少，锻件内部质量相对较好，可以达到相关的技术要求。由于钢锭需要去除水、冒口，原材料利用率为70% ，而连铸坯不需要去除水、冒口，原材料利用率为95%，且20CrMnMo钢锭与连铸坯价格基本相同，因此，采用20CrMnMo连铸坯生产风电锻件可以大大降低生产成本。但是连铸坯内部缺陷较多，特别是Φ600以上的连铸坯内部缩孔、疏松、等轴晶带、柱状晶带、枝晶偏析、区域偏析、中心裂纹、内部气泡等缺陷更为明显。常规的锻压工艺很难消除或削弱这些缺陷，其残留在锻件中会严重减低锻件的力学性能，影响锻件的疲劳寿命。需要采用特殊的锻压成型工艺方法方可达到需要的结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够消除风电锻件内部缺陷，提高风电锻件疲劳寿命的用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：设计的用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）选材，选用牌号为20CrMnMo的连铸坯；

（2）装炉第一次加热，将选用的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1250～1280℃，并在该1250～1280℃温度范围内保温6小时；

（3）锻造，在8MN液压机上对加热后的连铸坯进行两次镦拔，保证第一次镦拔比为：2.3≤镦粗比≤2.5，2.1≤拔长比≤2.3，第二次镦拔比为：2.0≤镦粗比≤2.2，1.8≤拔长比≤2.0，并保证始锻温度为1250～1280℃，终锻温度≥850；

（4）装炉第二次加热，将锻造后的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1050～1100℃，并在该1050～1100℃温度范围内保温不超过3小时；

（5）锻压成型，将步骤（4）中所得的连铸坯在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件；

（6）热处理，对步骤（5）所得的锻件进行正火处理。

作为优选：步骤（1）选材中，连铸坯为圆柱形连铸坯，并该连铸坯的直径Φ≥600mm。连铸坯内部缺陷较多，特别是Φ600以上的连铸坯内部缩孔、疏松、等轴晶带、柱状晶带、枝晶偏析、区域偏析、中心裂纹、内部气泡等缺陷更为明显，因此采用上述制造方法后能够得到组织细密的锻件，效果更加明显。

作为优选：步骤（2）装炉第一次加热中，连铸坯从点火直到升温至1250℃，升温速度≤200℃/h，如此能够使锻件内部缺陷基本消除，

步骤（6）热处理中，将锻件加热到920～980℃，并在该920～980℃温度范围内保温6～10小时，然后将锻件空冷至室温。

采用以上制造方法：连铸坯经过步骤（2）第一次高温加热保温可以增加金属的流动性，在锻压过程中可以保证内部的疏松、缩孔、中心裂纹、气泡得到充分的焊合，较大的镦拔比可以使等轴晶带、柱状晶带、枝晶偏析、区域偏析等有害组织得到改善，经过该工序的锻件内部缺陷基本消除，晶粒得到细化。经过步骤（4）第二次低温加热锻压是为了保证连铸坯料在达到需要的几何形状的情况下，防止锻件内部晶粒粗大，继续保持原有的细晶粒，有助于提高锻件的疲劳寿命。锻压成型后的锻件内部存在这块状或链状的碳化物等，需要通过正火消除它。

有益效果：本发明中20CrMnMo连铸坯制造风电锻件通过前期高温加热锻压焊合内部缺陷，后期低温加热成型细化内部组织，能够达到相关的超声波探伤要求及晶粒度要求，保证风电锻件的疲劳寿命。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1：

请参见图1：所示的用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）选材，选用牌号为20CrMnMo的连铸坯，该连铸坯为圆柱形连铸坯，并该连铸坯的直径Φ≥600mm；

（2）装炉第一次加热，将选用的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1250℃，并在该1250℃温度范围内保温6小时，其中连铸坯从点火直到升温至1250℃，升温速度≤200℃/h；

（3）锻造，在8MN液压机上对加热后的连铸坯进行两次镦拔，保证第一次镦拔比为：镦粗比为2.3，拔长比为2.1，第二次镦拔比为：镦粗比为2.0，拔长比为1.8，并保证始锻温度为1250℃，终锻温度≥850；

（4）装炉第二次加热，将锻造后的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1050℃，并在该1050℃温度范围内保温不超过3小时；

（6）热处理，对步骤（5）所得的锻件进行正火处理，即将锻件加热到920℃，并在该920℃温度范围内保温6小时，然后将锻件空冷至室温。

实施例2：

（2）装炉第一次加热，将选用的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1265℃，并在该1265℃温度范围内保温6小时，其中连铸坯从点火直到升温至1265℃，升温速度≤200℃/h；

（3）锻造，在8MN液压机上对加热后的连铸坯进行两次镦拔，保证第一次镦拔比为：镦粗比为2.4，拔长比为2.2，第二次镦拔比为：镦粗比为2.1，拔长比为1.9，并保证始锻温度为1265℃，终锻温度≥850；

（4）装炉第二次加热，将锻造后的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1075℃，并在该1075℃温度范围内保温不超过3小时；

（6）热处理，对步骤（5）所得的锻件进行正火处理，即将锻件加热到950℃，并在该950℃温度范围内保温8小时，然后将锻件空冷至室温。

实施例3：

（2）装炉第一次加热，将选用的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1280℃，并在该1280℃温度范围内保温6小时，其中连铸坯从点火直到升温至1280℃，升温速度≤200℃/h；

（3）锻造，在8MN液压机上对加热后的连铸坯进行两次镦拔，保证第一次镦拔比为：镦粗比为2.5，拔长比为2.3，第二次镦拔比为：镦粗比为2.2，拔长比为2.0，并保证始锻温度为1280℃，终锻温度≥850；

（4）装炉第二次加热，将锻造后的连铸坯装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1100℃，并在该1100℃温度范围内保温不超过3小时；

（6）热处理，对步骤（5）所得的锻件进行正火处理，即将锻件加热到980℃，并在该980℃温度范围内保温10小时，然后将锻件空冷至室温。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）选材，选用牌号为20CrMnMo的连铸坯；

（6）热处理，对步骤（5）所得的锻件进行正火处理。

2.根据权利要求1所述的用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法，其特征在于：步骤（1）选材中，连铸坯为圆柱形连铸坯，并该连铸坯的直径Φ≥600mm。

3.根据权利要求1所述的用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法，其特征在于：步骤（2）装炉第一次加热中，连铸坯从点火直到升温至1250℃，升温速度≤200℃/h。

4.根据权利要求1所述的用20CrMnMo连铸坯制造风电锻件的方法，其特征在于：步骤（6）热处理中，将锻件加热到920～980℃，并在该920～980℃温度范围内保温6～10小时，然后将锻件空冷至室温。