电炉熔炼生产风电低温高韧性球铁件缺陷控制及关键技术研究

发布时间：2017-07-30 06:33

  本文关键词：电炉熔炼生产风电低温高韧性球铁件缺陷控制及关键技术研究

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【摘要】：随着风力发电行业的快速发展,风电用低温高韧性球铁件的市场需求越来越多,如一台2MW风电机组需要轮毂、主机架、轴承座、锥形支撑、齿轮箱体等约20t的球铁件。我国虽然在低温高韧性球铁的研制上取得一定成果,但风电铸件的技术要求与质量要求不断提高,大多数国内铸造企业仍未能掌握其关键技术,不能稳定生产出合格的产品。本文以低温高韧性球铁件风电锥形支撑为研究对象,针对公司实际生产存在综合力学性能不稳定,附铸试块球化率低、石墨不圆整,厚大端面处出现缩孔、缩松,气孔,表面夹渣等问题,从铁液化学成分的控制、原辅材料的选择、熔炼、炉前处理、球化孕育及铸造工艺等方面,研究了电炉熔炼生产风电低温高韧性球铁件的关键技术,并对箱体产品进行材质试验,使用火花直读光谱仪和ICP分析等手段对箱体单铸试块和本体附铸试块的化学成分进行分析,使用光学金相金相检测仪对石墨形态、石墨球大小进行观察,对照图谱球化率、铁素体和珠光体含量进行分析,使用微机控制电子万能试验机对试样抗拉强度与伸长率等力学性能进行测试,使用低温全自动冲击试验机对冲击试样的低温冲击功进行测试,取得结果为指导风电锥形支撑的实际生产提供依据。以箱体产品试验结果为基础,调整球化孕育方案,采用混合稀土镁硅合金球化剂代替钇基重稀土球化剂,增强抗石墨畸变的能力,采用长效混合孕育剂进行包内孕育,防止孕育衰退,采用硫氧孕育剂进行随流孕育,增加石墨形核核心;同时,采用华铸CAE铸造充型、凝固过程数值模拟软件,模拟分析铸件温度场与凝固状态,优化铸件浇注系统;基于球化孕育及浇注系统的调整与优化,进一步采用电炉熔炼生产小批量风电锥形支撑,结果发现锥形支撑附铸试样的化学成分、金相组织、力学性能,均达到锥形支撑各项质量要求。
【关键词】：风电低温高韧性球铁件 缺陷控制 成分控制 球化孕育处理 工艺优化
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614;TG255
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 引言12
• 1.2 风电行业的现状及发展趋势12-13
• 1.3 低温高韧性球磨铸铁的应用及发展现状13-18
• 1.3.1 低温高韧性球磨铸铁的应用13-14
• 1.3.2 低温高韧性球磨铸铁的发展现状14-18
• 1.4 本文主要研究的内容及意义18-20
• 1.5 研究的技术路线图20-21
• 第2章 低温高韧性球铁件公司实际生产现状21-28
• 2.1 低温高韧性锥形支撑的应用环境、质量要求及工艺难点21-24
• 2.1.1 低温高韧性锥形支撑的应用环境21-22
• 2.1.2 低温高韧性锥形支撑的质量要求22-23
• 2.1.3 低温高韧性锥形支撑的工艺难点23-24
• 2.2 低温高韧性球铁件生产中存在的问题及控制措施24-27
• 2.2.1 综合力学性能不稳定24-25
• 2.2.2 附铸试块球化率低、石墨不圆整25
• 2.2.3 缩孔、缩松25-26
• 2.2.4 气孔26-27
• 2.2.5 夹渣27
• 2.3 本章小结27-28
• 第3章 电炉熔炼生产低温高韧性球铁件关键技术研究28-49
• 3.1 化学成份选择28-30
• 3.2 原辅材料选用30-32
• 3.2.1 铸造生铁、废钢与硅铁30-32
• 3.2.2 增碳剂32
• 3.3 熔炼及炉前处理工艺32-41
• 3.3.1 生产设备32-33
• 3.3.2 生产工艺33-34
• 3.3.3 预处理工艺34
• 3.3.4 球化处理工艺34-40
• 3.3.5 孕育处理工艺40-41
• 3.4 铸造工艺41-43
• 3.4.1 浇注系统设计42
• 3.4.2 冒口设计42
• 3.4.3 冷铁工艺设计42-43
• 3.5 试样制备及材质结果分析43-48
• 3.4.1 试样制备方案44-46
• 3.4.2 试块的检测及结果46-47
• 3.4.3 结果分析及方案调整47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 低温高韧性锥形支撑的生产效果49-57
• 4.1 锥形支撑的生产工艺49-53
• 4.1.1 生产用球化剂、孕育剂49-50
• 4.1.2 球化孕育处理方案50
• 4.1.3 铸造工艺条件及CAE仿真模拟50-53
• 4.2 锥形支撑的检测及结果53-55
• 4.3 生产效果55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 结论与展望57-59
• 参考文献59-61
• 致谢61

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本文编号：592918