[发明专利]大功率风电超高强高韧低温球墨铸铁的制备方法

说明书

本发明涉及一种大功率风电超高强高韧低温球墨铸铁的制备方法，包括熔炼、球化处理、添加微量合金：NiMgSb、一次孕育、二次孕育、造型、浇注、冷却等工艺步骤。通过对本发明方法制备得到的产品测试，其本体解剖抗拉强度在510～530MPa，延伸率在12～16％，‑20℃冲击功平均值在3J以上，本体性能达到了特大型风电机组偏航刹车系统缸体、刚臂铸件的性能要求。

技术领域：

本发明涉及铸铁技术领域，尤其涉及一种大功率风电超高强高韧低温球墨铸铁的制备方法。

背景技术：

从2015年我国风电累计并网容量已居全球第一，但优质风能资源逐步减少，随着发改委加速下调我国陆上风电电价，风电即将与火电同价，降低风电成本成为当务之急；特大功率风电机组因其功率大，单位安装成本低，风能资源利用率高，发电成本低，是风电行业摆脱政策依赖和资源限制，持续健康发展的关键。

随着风电机组功率越来越大，配套的偏航刹车系统用缸体、刚臂等关键零部件也越来越大，受力条件越来越苛刻；这些部件安装在100多米的高空，环境恶劣，承受巨大载荷，并要稳定可靠工作20年以上，其性能决定着风机的安全稳定和可靠性。特大功率风电偏航刹车系统用缸体、刚臂，在材料方面要求明显提高，尤其是以本体心部材料的组织和性能作为验收标准的高要求；产品100％超声波和磁粉探伤要达到标准等，使其生产制造技术已成为风电机组核心技术之一。

特大功率风电偏航刹车系统用缸体、刚臂，铸件主要壁厚在200mm以上，材料性能验收要求本体解剖取样，取样位置壁厚200mm，要求抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥320MPa，延伸率≥12％，-20℃低温冲击≥3J。超高强高韧球铁与国内、国外通常采用的GB1348-2009和EN1563标准相比，技术要求对比如下：

要满足特大功率风电偏航刹车系统用缸体、刚臂的材料性能要求，实现该产品的批量生产，就需要开发这种超高强高韧低温球铁，来满足特大型风电机组和风电大型化的发展需求，有明显的经济和实用价值。

现有技术中，中国发明专利CN201710216871，发明名称为“一种厚大断面QT500-14的轴类产品制造方法”，以及现有学术期刊上已公布的QT500-14材料，这些方法生产的大断面球墨铸铁满足抗拉500MPa，延伸率14％的硅固溶强化铁素体球铁，但该球铁均为高硅固溶强化铁素体组织，其低温冲击性能很差，夏比V型缺口-20℃冲击功完全达不到3J的要求。

中国发明专利CN201710589807，发明名称为“一种QT500-12球墨铸铁件的生产工艺”，该方法没有-20℃低温冲击的要求，并且应用在轮毂铸件上，铸件重量和壁厚与特大型风电偏航刹车系统用缸体、刚臂完全没有可比性，铸件重量增加和壁厚增大，会明显恶化材料组织，降低材料性能，尤其是本体解剖取样检测。

中国发明专利CN201410431973，发明名称为“QT500-7厚壁件质量和成分控制的方法”，该方法公布的是QT500-7的球墨铸铁，与超高强高韧球铁要求的本体大断面解剖取样满足QT500-12的要求，完全不同。

中国发明专利CN201910490257发明名称为“一种球墨铸件生产系统及制备工艺”，该方法公布的是QT500-10材料，并且没有本体解剖检测要求，也没有低温冲击要求，与超高强高韧球铁是不相同的材料。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种本体解剖性能要求高强度高延伸率，又要求低温冲击性能，用于特大型风电偏航刹车系统用缸体、刚臂球铁件的大功率风电超高强高韧低温球墨铸铁的制备方法。