[00117322]大型风力发电机用低温高强高韧球墨铸铁关键零部件的研制

本项目研究了镍元素对大型风电机用低温高强高韧球墨铸铁材料组织及性能的影响规律,确定合理的含镍量,改善了材料的低温性能、抗拉强度及耐腐蚀性能,制定风力发电机组关键零部件用低温高韧性球墨铸铁材料的成份规范;在熔炼上严格控制生铁中的Si、P、S含量,合理使用吹氩精炼工艺,提高铁液质量,同时采用盖包球化处理和漏包浇注工艺;在铸造工艺上,合理设计冒口、通过底注反雨淋式浇口适度浇注,采用附砂冷铁工艺,以调整铁水的温度,减少厚大部分的缩孔;并采用振实工作台振实造型,提高砂型的强度,避免因铁水凝固过程中石墨膨胀,产生微松缺陷,成功研制了风力发电装备用大型低温高韧性抗腐蚀球铁零部件。 欧洲风能协会在布鲁塞尔发表的国际能源研究报告称,风力发电到2020年将可提供世界电力的10﹪,并在全球范围内减少170多亿吨二氧化碳废气。风力发电作为可再生清洁能源,开发利用不会产生任何有害物质和造成大气污染,可减少温室效应气体的排放,环保价值可观。根据《全国海岸带和海洋资源综合调查报告》,我国大陆沿岸浅海0～20m等深线的海域面积为15.7万km2,考虑其总量10﹪～20﹪的海面可以利用,近海和滩涂可利用发电和风能达20亿KW,占总量的75﹪。我国现在已能够批量生产1.5MW的风电机组,3MW机组也已经投入运行,5MW机组正在研制中。针对2.5MW以上的大型风电机用关键零部件,目前我国尚无相关国家标准,仍然急待开发。有文献指出,一台2MW风电机组约需20～30吨铸件,机舱、力矩支撑、轮毂等是风力发电机的关键零部件重量占风力发电机组总重的40﹪左右。随着风电机的大型化,轮毂、力矩支撑、机舱等零部件结构更为复杂,壁厚和重量进一步增大,既加大了制造的难度,对材质也提出了更高的要求。厚大壁低温球墨铸铁件生产技术一贯是该行业的难点,重量达数十吨的大型轮毂、机舱等零部件,采用高温热处理易发生变形而报废,要求铸态下获得细密的全铁素体金相组织和较高的机械性能和低温冲击韧性,因此,进一步增大了材质研究的难度。此外,为了保证大型复杂低温球墨铸铁件满足超声和磁粉探伤Ⅱ级要求,对铸造工艺过程也提出了更高的要求。 本项目就是针对2.5MW以上的大型风电机用关键零部件,及其组织、性能及其他特殊要求进行开发研制的,大型风电机用低温高强高韧球墨铸铁关键零部件的研究成功,对大功率风力发电机的开发推广将起重大推动作用。