无冷铁、无冒口铸造大功率风力发电机低温球铁底座的工艺方法技术

无冷铁、无冒口铸造大功率风力发电机低温球铁底座的工艺方法，采用低温抗冲球墨铸铁件铸造，造型型砂采用呋喃树脂砂，砂型上无冒口无冷铁，造型完成后进行微震紧实，底座砂型分型采用底座平面垂直地面进行砂型的分型；铸铁液进入型腔的浇注速度控制在０．３－０．８ｍ／ｓ之间，浇注时间控制在１６０－６００Ｓ。铸铁液浇注时采用过滤网对铸铁水进行过滤。本发明专利技术在不使用冷铁、不用冒口即可铸造出大功率风力发电用底座，提高了工艺出品率和生产效率，降低了生产成本，提高了铸件的内在质量和表面质量。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种风电
重要零件__MW级风力发电机的低温球铁底座 的铸造造型工艺，尤其是在无冷铁、无冒口的条件下铸造大功率风电零件底座的铸造 方法。
技术介绍
目前在全球能源价格高涨、石油危机的情况下，风能作为可再生能源和绿色能源， 是各国均大力推广的首选项目。MW级风力发电机已经成为风电产业的主流产品，并 将成为电网的重要电能来源。底座是大功率风力发电机的关键零部件，其工作环境恶劣，承受巨大的动载荷和 静载荷，使用寿命要达到20年。对铸件的外在表面质量和内在组织致密、縮孔、縮 松等要求非常高。目前普通的型砂分型造型难以保证底平面的铸造质量。全部区域需 做UT (超声波无损探伤)检测,需达到UT检测的EN DIN12680—3的2或3级标准； 主要和关键区域需做MT (表面磁粉探伤)检领U，需达到MT检测的EN DIN1369的3 级标准；外观不得有超过壁厚的缺陷，不允许焊补,表面粗糙度要达到Ra50-100。另外，为达到使用性能的要求，底座材料为有低温冲击要求的球墨铸铁件，常用 的材料牌号为EN-GJS-400-18U-LT或EN-GJS-350-22U-LT;在结构上底座铸件为大型 复杂件，外轮廓尺寸达到4-5m，壁厚在60-200mm，重量在10-25T之间。底座的结 构是底平面的面积大且为厚壁零件，用以支撑齿轮箱、轮廓等部件。球墨铸铁件虽然 使用性能优于其它材料，但在铸造过程中球墨铸铁比其它材料难于控制，易于出现縮 孔、縮松、 一次渣和二次氧化渣，大型结构复杂、大断面的球墨铸铁表现得更为严重， 极不易达到UT检测的EN DIN 12680—3的2或3级标准，和MT检测的EN DIN1369 的3级标准。更因为底座的结构特点是底平面的面积大，普通的型砂分型造型难以 保证底平面的铸造质量。为减少和消除縮松，国内、国际上普遍对底座热节处放置冷 铁，此种方案虽有一定效果，但使用冷铁后冷铁本身极易和铁液进行化学反应，产生 二次氧化渣或气孔，使表面磁粉探伤不合格。采用冷铁使砂型的制造工艺复杂，会影 响生产效率。CN200710144925.3还提出一种适于厚大断面铸件的快速强制冷却系统， 是解决现有厚大断面球铁经过较长时间的液态冷却和共晶凝固，导致球化衰退、球墨 畸变、石墨飘浮、元素片析、縮松、縮孔等缺陷，导致厚大断面球铁力学性能急剧降 低的问题。采用液氮罐的出口端与低温截止阀的一端相连接，低温截止阀的另一端与 液氮急冷器的进口端相连接，液氮急冷器的另一端设在冷却芯管的空腔内，空腔内的 液氮急冷器上设有喷嘴。但上述方法显然成本过高。为减少和消除縮松，达到EN DIN 12680-3中2、 3级探伤标准，国内、国际上还 普遍采用在砂型的最高处放置多个保温或发热冒口进行补縮。但使用保温、发热冒口也降低了工艺出品率，提高了生产成本，降低了铸造厂的整体效益。底座作为球墨铸铁件，由于球铁本身特点易产生一次渣和二次氧化渣。为减少表面夹渣，国外采用优质炉料和电炉精炼方法，但在国内由于生铁等原料远低于国外，并且冶炼技术也与国际上有一定差距，因此国内生产大型底座时表面夹渣不易消除，不易以达到EN DIN 1690三级探伤标准。CN200510022689.9铸态无Ni低温球铁铸造大型高韧部件的方法，本申请人采用(l)低温球铁的成分配方是3.6-3.9%C; 1.7X至3XSi; 0.1X至0.4XMn;不加Ni;Mg的残余含量0.045%至0.07%之间，剩余的是铁和制备过程中产生的杂质，P低于0.04%; (2)上述含量铸造球铁的成分通过添加球化剂获得；(3)球化后铸造工艺在1300'C至138(TC之间将所述液态混合物浇铸到的铸型中；并使其在砂型中缓慢冷却 到40(TC以下从铸型中清出。成分中S低于0.02X。填补了国内无-4(TC下冲击韧性要 求的低温韧性球铁的空白。CN200710022743.9 -40°〇低温铸态无Ni球铁铸造兆瓦级风电机组部件方法是本 申请人:的另一项申请，铸造兆瓦级风电机组部件——轮毂、底座的方法，所述低温 铸态无Ni球铁的成分配方是C3.6% 3.9%， Sil.7% 2.5%， Mn0.1% 0.3%， 不加Ni， Mg的残余含量0.045% 0.07%，剩余的是铁和杂质，杂质中P〈0.04X， S <0.02%;上述含量低温铸态无Ni球铁的成分是通过添加球化剂、孕育剂及采用 二次孕育方法获得；球化后铸造工艺为在1300'C 138(TC将球化后的液态混合物 浇铸到铸型中，并使其在铸型中缓慢冷却到40(TC以下，从铸型中清出。但上述方法 还不能保证产品的高合格率。
技术实现思路
本专利技术目的是提出一种无冷铁、无冒口铸造大功率风力发电机低温球铁底座的 工艺方法即MW级风力发电机低温球铁底座的铸造方法，减少和消除縮松，达到EN DIN 12680-3中2、 3级探伤标准。本专利技术的技术方案是MW级风力发电机低温球铁底座的铸造方法，材料为有低 温冲击要求的球墨铸铁件，材料牌号为EN-GJS-400-18U-LT和EN-GJS-350-22U-LT造型型砂采用呋喃树脂砂，砂型上无冒口，造型完成后进行微震紧实，使砂型强 度和铸型刚性远高于未经微震紧实的砂型；本专利技术的底座砂型分型时采用底座面垂直 地面进行砂型的分型，这种砂型的分芯结构方法，使底座的铸造工艺性符合特定的工 艺要求；本专利技术的改进还在于制定合理的浇注速度和浇注时间，使得浇注系统充分起到 挡渣功能，铁水平稳进入型腔，并提高铁液的自补縮能力。制定合理的浇注速度和浇注时间进入型腔的浇注速度控制在0.3-0.8m/s之间， 使铁液充型更加平稳，浇注量控制在20-60kg/s之间；浇注时间控制在160-600S。采用过滤网对铸铁水进行过滤。本专利技术的改进还包括浇铸时及浇铸完成后采用压铁对砂型重压，防止石墨化膨胀时抬箱，减少縮松。压铁重量一般为浇注量的2-6倍。底座材料为有低温冲击要求的球墨铸铁件，材料牌号为EN-GJS-400-18U-LT和 EN-GJS-350-22U-LT;分别对应于国标QT400-18AL和QT350-22AL (拟订)，也可采 用CN200510022689.9所述的铸态无Ni低温球铁材料。本专利技术工艺方案的原理:铸件在凝固过程中，由于合金的液态收縮和凝固收縮， 往往在铸件最后凝固的部位出现縮孔和縮松。对于球墨铸铁件，凝固方式为糊状凝固， 不易得到铁液的补充，更易于产生缩孔和縮松，但球墨铸铁在凝固过程因析出石墨， 产生石墨化膨胀，能够抵充部分凝固收縮，本工艺原理是制定各种工艺参数和工艺方 法，使铸件在凝固过程中石墨化膨胀充分抵消液态收縮和凝固收縮。消除縮孔和縮松。球墨铸铁必须进行球化处理，会造成铁液中含有大量一次氧化渣，并且在浇注过 程中铁液极易和空气、铸型、冷铁进行化学反应，产生二次氧化渣，本专利技术工艺是制 定各种工艺参数和工艺方法，使用浇注系统和过滤系统分离铁液中的一次氧化渣，并 使铁液减少和空气、铸型的化学反应，减少二次氧化渣。本专利技术的底座为大型复杂件，外轮廓尺寸达到4-5m，壁厚在60-200mm，重量在 10-25T之间，对应于5MW以上的风电底座则更重更大，本专利技术亦能满足其质量要求。本专利技术的有益效果是和本文档来自技高网...

【技术保护点】
无冷铁、无冒口铸造大功率风力发电机低温球铁底座的工艺方法，采用低温抗冲球墨铸铁件铸造，其特征是造型型砂采用呋喃树脂砂，砂型上无冒口无冷铁，造型完成后进行微震紧实，底座砂型分型采用底座平面垂直地面进行砂型的分型。

【技术特征摘要】
1、无冷铁、无冒口铸造大功率风力发电机低温球铁底座的工艺方法，采用低温抗冲球墨铸铁件铸造，其特征是造型型砂采用呋喃树脂砂，砂型上无冒口无冷铁，造型完成后进行微震紧实，底座砂型分型采用底座平面垂直地面进行砂型的分型。2、 根据权利要求1所述的大功率风力发电机低温球铁底座的铸造工艺方法，其 特征是铸铁液进入型腔的浇注速度控制在0.3-0.8m/s之间，浇注时间控制在160-600S。3、 根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：华永荦，王建宏，陈玉芳，王强，吴跃彬，
申请(专利权)人：江苏吉鑫风能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]