[发明专利]风电轮毂

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机机组技术领域，具体涉及一种风电轮毂。 

背景技术

轮毂铸件是风力发电机机组中的大型、复杂件（如JF1500轮毂铸件，铸件牌号为：QT400-18AL，铸件重量为：7300kg，铸件外形最大尺寸为：2600×2300×1710㎜），是若干零部件的载体，是风电机组的关键部件，在运行中要适用复杂、多变的载荷使用。因此，要求极为苛刻，轮毂的质量是制约MW级以上风电发展的瓶颈之一。     而现有的轮毂铸件，由于组成元素的限制，造成铸件多会出现缩松、缩孔、夹杂、气孔、砂眼、砂孔等表面缺陷，严重影响轮毂的使用效果，且其中还使用锑等昂贵金属，因此，增加了制作成本；为了弥补组成元素的限制造成的缺陷，制作过程采取在轮毂的叶片安装面上放置冷铁用以控制收缩和获得定向凝固，但是大量冷铁的放置，由于是通过人工摆放，冷铁高低不平，不但对铸件的外观质量有很大影响，而且还会导致铸件重量也会有较大差别、影响使用效果。 

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种无缩松、缩孔、夹杂、气孔、砂眼、砂孔等表面缺陷，制作成本低，且无需摆放冷铁仍能有效控制控制收缩和获得均衡凝固的风电轮毂。 

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种风电轮毂，该风电轮毂由以下重量百分比的各组分组成：碳 3.80﹪～3.90﹪，硅1.8﹪～2.3﹪，锰 ≤0.3%，磷 ≤0.02﹪，硫0.01%～0.015%，镁0.04﹪～0.06﹪，锡 0.02%~0.08%，稀土0.015﹪～0.025%，余量为铁，碳当量控制在4.40～4.66。 

作为优选，该风电轮毂由以下重量百分比的各组分组成：碳 3.82﹪～3.88﹪，硅2.0﹪～2.2﹪，锰 0.12~0.16%，磷 0.005~0.015﹪，硫0.011%～0.014%，镁0.04﹪～0.05﹪，锡 0.03%~0.06%，稀土0.016﹪～0.024%，余量为铁，碳当量控制在4.60～4.65。 

本发明上述各种元素的选择遵循以下原理： 

1）含C量的控制：尽量采用高的碳含量，因为，碳含量高有利于石墨的析出，实现铸铁件的自补缩(靠石墨膨胀自补缩)，防止缩松、缩孔的产生，根据轮毂铸件的壁厚尺寸，将原铁中的含C量控制在3.80﹪～3.90﹪之间。

2）含Si量的控制：不能采用高的含硅量，硅具有促进石墨化作用，能显著提高球墨铸铁铁素体含量的作用，但过高的终硅量会使球铁的脆性转变温度提高，每增加0.1%的含硅量会使铸件的低温脆性温度提高5℃～7℃。因此将轮毂铸件的终硅量控制在1.8﹪～2.3﹪的范围内。 

3）含Mn量的控制：锰是促进碳化物形成的元素，且易产生偏析，也是反石墨化元素，对冲击韧性和脆性转变温度有不利的影响，锰是在残余铁液中富集的元素，在共晶团边界上，形成富锰的组织成分，最后以碳化物形式凝固，对力学性能极为有害，对于此轮毂铸件应将锰含量控制在≤0.3%以内。 

4）含P量的控制：含磷量必须严格控制在≤0.02﹪，磷易产生偏析，磷共晶熔点低，凝固过程中保持液态，不断被共晶团排挤，最后在边界凝固，磷共晶能急剧恶化铸铁的力学性能，特别是对塑性和冲击韧性产生恶劣的影响。磷的主要来源是原材料(特别是新生铁)，因此要在原材料中控制磷的含量，避免含磷高的原料进厂。 

5）含S量的控制：硫是反石墨化元素，它属于有害元素，铁液中硫与镁反应，则导致球化衰退，因此要加以控制。适当的含硫量可获得石墨球数多、石墨球形好、碳化物减少、缩孔倾向减弱的铸件。因此，硫必须控制在0.025﹪以下，球化处理后的硫含量控制在0.010%～0.015%之间。 

6）碳当量应控制：碳当量控制在4.40～4.66之间(在不出现石墨漂浮的情况下碳当量尽量取上限)，有利于实现石墨膨胀自补缩，可得到内在质量键全的铸件。 

7）残余镁和残余稀土量的控制：在保证球化的条件下，铁液的残余镁量应控制在0.04﹪～0.06﹪范围内(残余镁量过多会出现球片状石墨，而且产生夹渣“‘硅酸镁’一次渣”的倾向明显提高)。残余稀土量应控制在0.015﹪～0.025%范围内，当残余稀土量在0.050﹪或以上时，则抗拉强度、硬度就会随稀土的残余量的增加而直线下降，而少量的残余稀土能净化铁水和球化石墨。 

8）锡元素添加的目的是为了增加石墨球数，细化石墨球，从而提高铸件的整体性能，如能有效控制收缩和获得均衡凝固，从而获得表面良好的铸件。 

本发明的优点和有益效果：