專利名稱：一種兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法
技術領域：
本發明涉及大型風電機組加工技術領域，尤其是涉及一種兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法。
背景技術：
風力發電由于在可再生能源領域中技術相對成熟、成本低廉，并且有效減少了二氧化碳的排放，因此，在全球得到了迅速的發展，風電設備出現了供不應求的現象，其中，風電塔架在整機制造中占到總造價的15%，而風電塔架法蘭又是風電技術裝備中關鍵組成零件之一，因此如何降低部件的生產成本、提高部件的質量對于企業具有重要意義。現有技術中風電塔架法蘭的加工采用的是鍛造碾環加工，此方法加工步驟主要包括1)下料；2)鍛造碾環；3)熱處理；4)后續精加工。每鍛造碾環加工一次，可得到一個風電塔架法蘭。碾擴成型具有以下優點1)變形方式是三維方向非均勻變形的一種連續漸變；2)材料利用率高，制坯沖孔連皮小，無飛邊材料的損耗，不存在自由鍛與馬架擴孔的多棱形和火焰切割的粗糙層；3)工件內部質量好，其機械強度、耐磨性和工件壽命明顯高于其它工藝方法生產工件；4)生產率高，碾擴周期一般為10分，最小生產周期達到3. 6分；5)生產成本低。 專利申請200710062172. 1中公開了一種風電塔筒法蘭熱處理工藝方法，其熱處理工藝步驟是正火加上回火，選用的材料是Q345E，經過該種工藝加工后沖擊功在一40°C時普遍在 110-130J之間。但是，在上述現有技術中碾擴成型加工每次只能加工一個環件并且要經過四個火次，熱處理為正火加回火，這種加工工藝仍然存在工藝復雜、冷脆性高、對抗惡劣環境能力差等缺點。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種由三個火次完成環件的鍛坯制作，并且一次碾環能夠得到兩個兆瓦級風電塔架法蘭的鍛造碾環加工方法，采用該方法加工完成的風電法蘭具有強度高、淬透性好、韌性強、高溫時有較高的蠕變強度和持久強度的特點，采用的技術方案是一種兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法，其特征在于該加工方法包括以下步驟
1)下料將鋼錠按照兩個兆瓦級風電機組塔架法蘭所需厚度下料，制成坯料；
2)第一火次加熱由加熱爐將坯料加熱到1230°C，保持150分鐘，出爐；
3)鍛造制坯將加熱后的坯料上壓力機，用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行滾圓、鐓粗，然后用沖子和漏盤進行沖孔；
4)第二火次加熱由加熱爐將所述沖孔后的坯料加熱到1230°C，保持90分鐘，由裝料機出爐；
5)擴孔和整形將步驟4)加工完成后的坯料上壓力機，用馬杠和馬架進行擴孔，然后用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行整形；
6)第三火次加熱將步驟5)加工完成后的坯料加熱到1230°C，保持40-50分鐘，出爐；7)擴徑碾環將步驟6)加工完成后的坯料上碾環機，使用復合模具，進行碾環操作后空冷，得到兩件相連兆瓦級風電機組塔架法蘭毛坯；
8)將步驟7)所述兆瓦級風電機組塔架法蘭毛坯進行切割后得到單個毛坯；
9)熱處理將步驟8)所述單個毛坯進行熱處理，步驟是正火和回火。本發明的技術方案還有所述正火加工步驟是將所述單個毛坯在加熱爐內按照150°C /h加熱到640-660°C，保持一個小時，然后，按照120°C /h的加熱速度加熱到 890-910°C，保持3. 5小時后，出爐快速冷卻至室溫。本發明的技術方案還有所述回火加工步驟是將所述單個毛坯加熱到 580-600°C后保溫5小時，然后出爐空冷。本發明的技術方案還有所述下料的計算方法是首先計算出兩件大型風電機組用軸承環件的重量，然后以該重量的2倍為基礎，再加上2. 5%的耗量，即是所述坯料的重量。本發明的技術方案還有經過所述步驟5)加工后的坯料偏心彡15mm，圓角 R 彡 Mmm。本發明的技術方案還有所述兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環材料是Q345E。本發明的技術方案還有所述熱護理由井式電爐完成加熱。本發明的技術方案還有所述復合模具包括成型輥、驅動輥和導向輥，所述成型輥上具有朝向所述驅動輥方向的凸起。本發明的有益效果在于1)本發明公開了一種用于兆瓦級風電發電機組的風電法蘭鍛造碾環加工方法，該方法涉及風電法蘭材料的選擇、下料、鍛造、碾制、分割、熱處理等重要加工步驟，采用該種方法完成風電法蘭的加工，不但能提高生產效率，降低成本，同時保證了法蘭良好的綜合性能。2)該種方法加工完成的風電法蘭具有強度高、淬透性好、韌性強，淬火時變形小， 高溫條件下有較強的蠕變強度和持久強度，適合于在惡劣環境下使用的大型風電機組用。3)該種方法在進行熱輾擴時，減少了加熱的次數，將現有技術的四火次加熱減少到三火次，并且通過對模具的改進，能夠輾擴加工一次，得到兩個法蘭件，大大提高了生產效率。4)該種方法加工的風電法蘭，力學性能為拉伸強度為510-525MPii，屈服強度為 315-340MPa,伸長率為32_35%，斷面收縮率為70_79%，_50°C低溫沖擊功彡120J。


附圖1是復合模具結構示意圖，其中，1是成型輥，2是驅動輥，3是導向輥，4是坯料，5是凸起。
具體實施例方式本發明公開了一種采用鍛造碾環方法加工完成的兆瓦級風電機組塔架法蘭加工方法，該種方法主要是采用了熱輾擴與熱處理的加工過程，配合特別設計的復合模具，從而達到了一次輾擴得到兩個塔架法蘭之目的，主要步驟是
1)下料將鋼錠按照兩個兆瓦級風電機組塔架法蘭所需厚度下料，制成坯料，下料的計算方法是首先計算出兩件大型風電機組用軸承環件的重量，然后以該重量的2倍為基礎， 再加上2. 5%的耗量，即是所述坯料的重量；
2)第一火次加熱由加熱爐將坯料加熱到1230°C，保持150分鐘，出爐，出爐由裝料機進行；
3)鍛造制坯將加熱后的坯料上壓力機，用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行滾圓、鐓粗，然后用沖子和漏盤進行沖孔；
4)第二火次加熱由加熱爐將所述沖孔后的坯料加熱到1230°C，保持90分鐘，由裝料機出爐；
5)擴孔和整形將步驟4)加工完成后的坯料上壓力機，用馬杠和馬架進行擴孔，然后用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行整形，加工后的坯料偏心彡15mm,圓角R彡24mm ；
6)第三火次加熱將步驟5)加工完成后的坯料加熱到1230°C，保持40-50分鐘，出爐；
7)擴徑碾環將步驟6)加工完成后的坯料上碾環機，使用復合模具，進行碾環操作后空冷，得到兩件相連兆瓦級風電機組塔架法蘭毛坯；
8)將步驟7)所述兆瓦級風電機組塔架法蘭毛坯進行切割后得到單個毛坯；
9)熱處理將步驟8)加工完成后的單個毛坯進行熱處理，加熱過程由井式電爐完成， 熱處理步驟是正火和回火。正火加工步驟是將單個毛坯在加熱爐內按照150°C /h加熱到 640-660°C，保持一個小時，然后，按照120°C /h的加熱速度加熱到890-910°C，保持3. 5小時后，出爐快速冷卻至室溫。回火加工步驟是將單個毛坯加熱到580-600°C后保溫5小時， 然后出爐空冷。該兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環材料是Q345E。在法蘭進行擴徑碾鍛加工中，采用了特制的復合模具，該種復合模具包括成型輥 1、驅動輥2和導向輥3，在成型輥1上具有朝向驅動輥2方向的凸起5。當然，上述說明并非對本發明的限制，本發明也不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法，其特征在于該加工方法包括以下步驟1)下料將鋼錠按照兩個兆瓦級風電機組塔架法蘭所需厚度下料，制成坯料；2)第一火次加熱由加熱爐將坯料加熱到1230°C，保持150分鐘，出爐；3)鍛造制坯將加熱后的坯料上壓力機，用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行滾圓、鐓粗，然后用沖子和漏盤進行沖孔；4)第二火次加熱由加熱爐將所述沖孔后的坯料加熱到1230°C，保持90分鐘，由裝料機出爐；5)擴孔和整形將步驟4)加工完成后的坯料上壓力機，用馬杠和馬架進行擴孔，然后用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行整形；6)第三火次加熱將步驟5)加工完成后的坯料加熱到1230°C，保持40-50分鐘，出爐；7)擴徑碾環將步驟6)加工完成后的坯料上碾環機，使用復合模具，進行碾環操作后空冷，得到兩件相連兆瓦級風電機組塔架法蘭毛坯；8)將步驟7)所述兆瓦級風電機組塔架法蘭毛坯進行切割后得到單個毛坯；9)熱處理將步驟8)所述單個毛坯進行熱處理，步驟是正火和回火。
2.按照權利要求1所述的兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述正火加工步驟是將所述單個毛坯在加熱爐內按照150°C/h加熱到640-660°C，保持一個小時，然后，按照120°C /h的加熱速度加熱到890-910°C，保持3. 5小時后，出爐快速冷卻至室溫。
3.按照權利要求1所述的兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述回火加工步驟是將所述單個毛坯加熱到580-600°C后保溫5小時，然后出爐空冷。
4.按照權利要求1所述的兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述下料的計算方法是首先計算出兩件大型風電機組用軸承環件的重量，然后以該重量的2倍為基礎，再加上2. 5%的耗量，即是所述坯料的重量。
5.按照權利要求1所述的兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法，其特征在于 經過所述步驟5)加工后的坯料偏心< 15mm，圓角R < 24mm。
6.按照權利要求1所述的兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環材料是Q345E。
7.按照權利要求1所述的兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述熱護理由井式電爐完成加熱。
8.按照權利要求1所述的兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述復合模具包括成型輥、驅動輥和導向輥，所述成型輥上具有朝向所述驅動輥方向的凸起。
全文摘要
本發明公開了一種兆瓦級風電機組塔架法蘭鍛造碾環加工方法，采用的技術方案是該種方法包括以下步驟1)下料；2)第一火次加熱；3)鍛造制坯；4)第二火次加熱；5)擴孔和整形；6)第三火次加熱；7)擴徑碾環；8)將步驟7)所述兆瓦級風電機組塔架法蘭毛坯進行切割后得到單個毛坯；9)熱處理。本發明的有益效果在于該種方法將現有技術種鍛坯制作的四火次加熱減少到三火次，并且通過對模具的改進，能夠輾擴加工一次得到兩個法蘭件，不但能提高生產效率，降低成本，同時保證了法蘭良好的綜合性能，具有強度高、淬透性好、韌性強，淬火時變形小，高溫條件下有較強的蠕變強度和持久強度，適合于在惡劣環境下使用的大型風電機組上用。
文檔編號B21J5/06GK102513799SQ201210002649
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者景財年, 牛余剛, 陳吉元, 陳玉興 申請人:山東伊萊特重工有限公司