风力发电机组用轮毂底座等大型低温球铁件的铸造技术.docx

风力发电机组用轮毂底座等

大型低温球铁件的铸造技术

江苏吉鑫风能科技有限公司

2010年5月

发言内容包括三个部分:

?江苏吉鑫风能^技有限公司的简要情况

?风电轮毂底座等大型低温球铁件的特殊要求

?吉鑫公司生产风电轮毂底座等大型低温球铁件的主要技术

一、江苏吉鑫风能^技有限公司的简要情况

?与在座大部分铸造企业相比，江苏吉鑫风能科技股份有限公司是一家

年轻的企业，于2004年起步组建，2005年初正式投产，经营方向定位于专业研发和生产风力发电机组用大型低温球铁件，主要产品是MW级风力

发电机组用轮毂、底座和轴承座。5年来，随着国际国内风力发电事业的快速发展而成长迅速，年销量连年翻番。2005年公司生产大型风电零部件共1万吨，2006年翻一倍到2万吨，2007年又翻一倍到4万吨，2008年已经达到9万吨。2009年虽然受到金融危机的影响，但公司继续保持良好的发展势头，全年大型风电零部件产销量为12万吨，销售收入16亿元，利税4亿元。

?开业5年来，吉鑫公司先后申请了国家发明专利6项、实用新型专利1项、美国发明专利1项，其中1项国家发明专利和1项实用新型专利已经获得授权证书。5年中，获得国家重点新产品证书1项，部省级科技成果3项，省级科技进步二等奖1项，部级科技进步三等奖1项，在大型低温球铁件铸造领域形成了自己的特色并取得了一定的成绩，得到社会的认可，经活跃在中国的69位顶级创业投资家的综合评判，成为“2009年中国最具投资价值企业50强”之一。

二风电轮毂底座等大型低温球铁件的特殊要求

1、由于风力发电机一般安装在风力资源丰富的海边、出口或草原上，工作温度常低至-20°C甚至-40°C及以下，工作环境恶劣，因此要求这些大型部件具有优良的综合性能，并至少满足20年以上不更换的使用期。

.由于使用环境苛刻（工作温度低，达到-20C至-40C及以下；工作时风速变化大，受冲击力大X同时可靠性要求高（关键部件必须保证20年不更换）,因此，对部件的性能要求很高。

.轮毂等大型件生产具有极高的技术难度，已成为风力发电机组制造的核心技术之一。

.风电球铁件与普通球铁件相比，各种要求的简要对比如下表所示：

要 求

普通球铁件

风电球铁件

性能

要求

抗拉强度

要求

高要求

延伸率

要求

高要求

低温冲击值

不要求

A|V-20°C,AkV-40C

10J

组织

球化率

70%即可

90%

石墨尺寸

达到5级

达到5级及以上

珠光体

不要求

要求5-10%

要求

铁素体

不要求

要求＞90%

试块

单铸25mm试块

附铸70mm试块

本体

要求

超声波探伤

不要求

EN12680中2-3

级

磁粉探伤

不要求

按EN1369要求

焊补修正

允许

不允许

.由上表可见，在材质方面，风电铸件要求具有很高铁素体基体的球墨铸铁，同时，应有良好的抗拉强度和伸长率；同时要求在-20°C至-40°C的夏氏V型缺口的冲击韧度平均值大于等于10J。需要全面控制化学成分、显微组织、力学性能等。

例如:轮毂等大型件均要在开螺纹孔时从本体取出试样检验，若球状石墨不符合规定，制备的大型件即视为不良品。

.在生产工艺方面，风电铸件对铸造缺陷和表面质量均有很高要求，须保证铸件内部组织致密，铸件100%部位进行无损探伤，达到欧洲标准EN-12680中2-3级的要求，缩松控制要求高。由于球铁生产中球化元素Mg和Re等易氧化而产生夹渣，夹渣在铸件中将成为裂纹源而引起断裂失效，因此轮毂等大型件须满足表面磁粉探伤的EN-1369要求。

2、国外生产技术情况

.为获得良好的机械性能，使轮毂等大型件材质的综合性能满足-20C至-40C使用环境的要求，国外风电轮毂等大型件的生产原材料一般采用加拿大或日本等国的优质生铁，有害杂质元素比国内生铁低得多。

?在成分配置方面，一般都加入0.5-2%Ni，如VESTAS公司的船舶等大型件原生产厂WINDCAST，在EN-GJS-400-18U-LT牌号的轮毂中加入不低于0.5%Ni;而对要求-40°C时的低温冲击值的EN-GJS-350-22U-LT牌号的球铁，Ni的加入量高达2%。又如印度SUZLON公司，生产的EN-GJS-350-22U-LT牌号的轮毂和底座时，Ni的加入量也达2%。

?其他生产技术和工艺，由于国外对其高度保留，很难从公开渠道获知。

三、吉鑫公司生产风电轮毂底座等大型低温球铁铸件的主要技术

吉鑫公司在生产风电轮毂底座等大型低温球铁件主要创新和运用了以下技术，达到了高工艺出口率、高质量和低综合废品率、低成本的目标：

?风电机组用轮毂等-20C低温韧性球铁大型件，在不加镍的条件下，材料性能可达到GB1348-88标准中的QT400-18AL要求，达到欧洲