永鑫生的大型海上風(fēng)電塔架法蘭鍛件制造技術(shù)

       我公司是專業(yè)生產(chǎn)環(huán)形鍛件的廠家，大型風(fēng)電法蘭是其主導(dǎo)產(chǎn)品，具備生產(chǎn)直徑8m大型環(huán)件的能力。近期我公司承接的8MW海上風(fēng)電塔架法蘭直徑為6.9m,內(nèi)孔6.1m,法蘭截面寬度400mm,厚度190mm。此法蘭用于11.8m海上風(fēng)電塔架底座基礎(chǔ)環(huán)的法蘭連接。海上風(fēng)電法蘭的服役條件比陸上風(fēng)塔法蘭還要惡劣，法蘭需承載復(fù)雜的應(yīng)力負(fù)荷，以適應(yīng)低溫、海上風(fēng)浪，臺(tái)風(fēng)、暴雨等惡劣氣候的風(fēng)源襲擊，使風(fēng)電機(jī)組的塔架構(gòu)件，受到葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)負(fù)載及隨機(jī)風(fēng)載荷的共同作用，這時(shí)風(fēng)電機(jī)組的零部件安全運(yùn)行面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)。所以，風(fēng)電塔架法蘭產(chǎn)品的設(shè)計(jì)選材，除考慮材料的強(qiáng)度和工藝性能及安全運(yùn)行外分考慮材料的低溫沖擊韌度這一重要指標(biāo)。
       大型風(fēng)電塔架法蘭鍛件，一般采用S355NL鋼(EN10025-3)鍛制，此鋼為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，含碳量低，錳是主要的強(qiáng)化元素，并加入了少量的細(xì)化晶粒元素。此次生產(chǎn)的海上風(fēng)電塔架法蘭用鋼化學(xué)成分及技術(shù)要求。為保證法蘭鍛件的低溫韌度，在鋼冶煉時(shí)，需嚴(yán)格控制鋼中磷、硫的含量，有效降低鋼中夾雜物含量。嚴(yán)格限制鋼中的“五害”元素：鉛（Pb)、錫 (Sn)、砷（As)、銻（Sb)、鉍 (Bi),這些低培點(diǎn)的元素如果在鋼中存在，因?yàn)槿芙舛榷己苄。Ｓ嗔考捶植加诰Ы缟希撛诩訜釙r(shí)，就會(huì)被熔化而使鋼的塑性和韌性大幅降低。要使大型風(fēng)電法蘭鍛件能夠滿足技術(shù)條件的高要求，除嚴(yán)格控制鋼錠的化學(xué)成分，殘余有害元素含量，降低鋼中的夾雜物外，還要策劃嚴(yán)格的鍛造工藝流程，保證鍛件獲得足夠的鍛造比，打碎鋼中的樹枝晶，充分壓實(shí)鍛透內(nèi)部金屬，減少鍛件內(nèi)部缺陷，提高內(nèi)部金屬的致密程度。

     

      大型風(fēng)電法蘭鍛件輾壓成形后，在井式電阻爐中進(jìn)行加熱，塑性和韌性大幅降低。要使大型風(fēng)電法蘭鍛件能夠滿足技術(shù)條件的高要求，除嚴(yán)格控制鋼錠的化學(xué)成分，殘余有害元素含量，降低鋼中的夾雜物外，還要策劃嚴(yán)格的鍛造工藝流程，保證鍛件獲得足夠的鍛造比，打碎鋼中的樹枝晶，充分壓實(shí)鍛透內(nèi)部金屬，減少鍛件內(nèi)部缺陷，提高內(nèi)部金屬的致密程度。

      該工件熱處理工藝要求，鍛件加熱至650°C保溫1.5~2h,消除溫差應(yīng)力，650°C以上快速升溫，迅速通過(guò)相變溫度，增加鋼在相變時(shí)的過(guò)熱度，提高奧氏體的形核率，從而達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的。910°C，保溫后，出爐迅速移至風(fēng)場(chǎng)內(nèi)，進(jìn)行吹風(fēng)+噴霧的強(qiáng)制冷卻，提高冷卻速度，為使工件冷卻均勻，鍛件在風(fēng)場(chǎng)內(nèi)不停旋轉(zhuǎn)，直到冷卻結(jié)束。熱處理后的工件，本體取樣檢測(cè)，鍛件金相組織檢驗(yàn)，縱、橫向的金相組織均為均勻細(xì)小的珠光體+鐵素體組織，晶粒度：縱向8.9級(jí)，橫向9.3級(jí)，沒(méi)有明顯帶狀，大型風(fēng)電法蘭鍛件的力學(xué)性能，縱向抗拉強(qiáng)度的平均值較技術(shù)要求的低限值髙出21.2%，屈服強(qiáng)度的均值較技術(shù)要求髙出23.5%。伸長(zhǎng)率的平均值較技術(shù)要求高出51%,沖擊吸收能量平均值較技術(shù)要求高出129.8%。從以上結(jié)果不難看出，大型風(fēng)電法蘭鍛件實(shí)物的力學(xué)性能數(shù)據(jù)中，法蘭強(qiáng)度、塑性、韌性指標(biāo)都非常好，強(qiáng)韌性匹配優(yōu)良，綜合力學(xué)性能完全滿足客戶技術(shù)要求，而且鍛件的各向異性差異不大。

      大型海上風(fēng)電法蘭的生產(chǎn)，首先要保證原材料的質(zhì)量，鋼在冶煉時(shí)選用適當(dāng)?shù)拿撗鮿档弯撝械难趸铮岣咪摰募儍舳龋瑴p少鋼中的非金屬夾雜物，嚴(yán)格控制有害元素的含量。同時(shí)，還要加人適量的細(xì)化晶粒元素， 獲得鎮(zhèn)靜的本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。法蘭在鍛造時(shí)，要保證足夠的鍛造比，充分壓實(shí)鍛透內(nèi)部金屬，增加內(nèi)部金屬的致密度，嚴(yán)格控制加熱溫度，防止鍛件產(chǎn)生嚴(yán)重過(guò)熱組織、粗晶和混晶。熱處理時(shí)升溫到650°C時(shí)，根據(jù)法蘭截面大小適當(dāng)保溫，然后按爐子功率快速加熱通過(guò)Ac，過(guò)熱度，來(lái)提尚奧氏體的形核率，達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的。出爐后采取控冷措施，強(qiáng)化正火冷卻速度，從而提高鍛件的強(qiáng)韌性。

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