本發(fā)明的技術(shù)方案涉及鑄鐵合金的制造，具體地說是一種制備風(fēng)力發(fā)電設(shè)備鑄件的短流程生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的重要構(gòu)成部件大多是鑄件，例如風(fēng)力發(fā)電裝置中葉片的輪轂、齒輪箱體和機(jī)械臺架等均是鑄件。由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備常常被安裝在高海拔的內(nèi)陸或海洋上，溫度較低，工作環(huán)境比較惡劣，而且風(fēng)力發(fā)電設(shè)備巨大，尤其是齒輪箱體和輪轂等部件安裝的位置較高，因此吊裝和維修都不易進(jìn)行，這就要求這些鑄件能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行20年以上。此外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的鑄件多為主要承載件，所以要求這些大型鑄件在能長期可靠使用的同時，還具有穩(wěn)定的力學(xué)性能。

由于球墨鑄鐵的力學(xué)性能遠(yuǎn)優(yōu)于灰口鐵，甚至接近于鋼，而且具有優(yōu)良的鑄造性能，因此風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用鑄件多采用球墨鑄鐵。隨著風(fēng)力發(fā)電設(shè)備向大容量、高質(zhì)量和高壽命方向發(fā)展，要求風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用鑄件的尺寸逐漸增大，其斷面也就越來越大(可達(dá)200mm以上)，這使得風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用鑄件已歸為厚大斷面鑄件的范疇。但厚度的增加往往會產(chǎn)生鑄件芯部球化不良等問題，這會影響厚大斷面鑄件的使用性能。為了順應(yīng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用鑄件斷面尺寸和厚度增大的趨勢，必須保證風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件具有穩(wěn)定的力學(xué)性能并保證它們在低溫氣候及各種惡劣環(huán)境下具有良好的韌性，因此對其生產(chǎn)工藝就提出了更高要求，包括要嚴(yán)格控制鑄件的化學(xué)成分，即要減少其中P和S雜質(zhì)的含量，嚴(yán)格控制Mn和Si的含量，保證良好的冶金質(zhì)量，此外還要保證有良好的球化和孕育效果。

當(dāng)前，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用鑄件的常規(guī)生產(chǎn)流程是：高爐鐵水澆鑄冷卻形成生鐵錠，經(jīng)過運(yùn)輸?shù)竭_(dá)鑄造廠，再將其與廢鋼和回爐料等一起在沖天爐中熔煉，再經(jīng)球化孕育之后進(jìn)行澆注。該流程中煉鐵和鑄造是兩個分開的環(huán)節(jié)，高爐鐵水的熱量被損失浪費(fèi)，并且在沖天爐中生鐵的重熔又會造成吸氣和雜質(zhì)增多，使得影響冶金質(zhì)量的不穩(wěn)定因素增加。同時，上述流程中一般采用沖入法進(jìn)行球化處理，即把鐵水倒入底部已加入球化劑的球化包中，這種方法效率低且污染嚴(yán)重，球化效果也不佳；孕育則采用多次孕育的方式，包括隨流法、型內(nèi)孕育和澆口杯育絲孕育等方法，在厚大斷面鑄件的孕育過程中易出現(xiàn)球化衰退現(xiàn)象，無法有效地增加石墨球數(shù)。此外，以焦炭為燃料的沖天爐，熔煉過程中會排放出大量的CO2和SO2，對環(huán)境造成污染，有悖于國際上減少溫室氣體排放和節(jié)能降耗的大趨勢。由此可見，非常有必要改進(jìn)現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用鑄件的生產(chǎn)工藝流程。

CN101348846A公開了高爐-中頻爐雙聯(lián)熔煉短流程生產(chǎn)技術(shù)，其中雖然提

到熔煉短流程技術(shù)，但沒有涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用鑄件的生產(chǎn)及鑄件的厚大斷面問題。CN101407884A披露了一種風(fēng)能設(shè)備用鑄件的熔煉工藝，其中所述風(fēng)能設(shè)備鑄件的熔煉工藝是將新生鐵和廢鋼放入熔煉電爐中熔化，則高爐中鐵水的熱量被浪費(fèi)，且電爐中生鐵的重熔對鐵水的質(zhì)量會造成不利影響，同時此專利工藝中的孕育需要四次才能完成，球化孕育過程復(fù)雜，不易控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種制備風(fēng)力發(fā)電設(shè)備鑄件的短流程生產(chǎn)方法，由于采用短流程工藝，從高爐出來的鐵水不經(jīng)冷卻澆注成生鐵錠，在脫磷處理和脫硫處理后直接注入中頻感應(yīng)電爐中，在中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行成分調(diào)整，后經(jīng)球化孕育澆注成型，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件的生產(chǎn)中，冶金質(zhì)量的不穩(wěn)定，球化效果不佳，球化孕育過程復(fù)雜且不易控制，孕育過程中易出現(xiàn)球化衰退現(xiàn)象，無法有效地增加石墨球數(shù)，以及造成環(huán)境污染的諸多缺點(diǎn)。

本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種制備風(fēng)力發(fā)電設(shè)備鑄件的短流程生產(chǎn)方法，是一種制備風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件的短流程生產(chǎn)工藝，具體步驟如下：

第一步，鐵礦石的燒結(jié)和高爐熔煉還原

將鐵礦石粉碎和磁選制成鐵精粉，然后把鐵精粉燒結(jié)成燒結(jié)礦，再把燒結(jié)礦送至1500℃～1550℃的高爐內(nèi)，經(jīng)熱風(fēng)和焦炭把燒結(jié)礦熔煉還原成鐵水；

第二步，脫磷和脫硫處理

將第一步得到的鐵水轉(zhuǎn)至保溫包內(nèi)，保溫包通過軌道運(yùn)送到喂線機(jī)處，喂線機(jī)把用薄鋼帶包裹脫磷劑的包芯線喂入該保溫包中，該脫磷劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的2％～5％，該脫磷劑是由成分為CaO 42％～45％、Fe2O3 44％～46％和CaF2 9％～14％制成的粉末物質(zhì)，同時向該保溫包底部通入氮?dú)猱a(chǎn)生旋流，對其中的鐵水進(jìn)行攪拌脫磷，此后，喂線機(jī)把用薄鋼帶包裹CaC2脫硫劑的包芯線喂入該保溫包中，該脫硫劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的0.8％～2％，同時向該保溫包底部通入氮?dú)猱a(chǎn)生旋流，進(jìn)行攪拌，使該保溫包中的鐵水脫硫，然后進(jìn)行扒渣；

第三步，中頻感應(yīng)電爐熔煉和鐵水成分的調(diào)整

將第二步脫磷和脫硫處理后的鐵水注入中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，中頻感應(yīng)電爐的溫度控制在1480℃～1500℃，對鐵水進(jìn)行光譜檢測分析成分后，按質(zhì)量百分比為鐵水75％～80％、回爐料10％～12.5％和廢鋼10％～12.5％的比例，把回爐料和廢鋼加入該中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行鐵水成分調(diào)整，使鐵水中的C為3.45％～3.55％、Si為0.6％～0.7％，該鐵水、回爐料和廢鋼一起在電磁攪拌條件下進(jìn)行中頻感應(yīng)電爐熔煉，所述回爐料是進(jìn)行重熔的不合格的鑄件；

第四步，球化和孕育處理

將第三步中頻感應(yīng)電爐熔煉出來的鐵水注入澆包中，澆包通過軌道移至喂線機(jī)處，在澆包中的鐵水溫度為1440℃～1450℃時，喂線機(jī)把用薄鋼帶包裹釔基重稀土復(fù)合球化劑粉末的包芯線喂入該鐵水中，同時從該澆包底部通入氮?dú)猓M(jìn)行球化處理，該球化劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的1.5％～1.6％，球化處理后，喂線機(jī)再把用薄鋼帶包裹孕育劑粉末的包芯線喂入該鐵水中，同時從該澆包底部通入氮?dú)?，進(jìn)行孕育處理，該孕育劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的1.25％～1.35％，然后進(jìn)行扒渣，所述釔基重稀土復(fù)合球化劑是由成分為Mg6.5％～8.5％、Re 2％～3.5％、Si 45％～50％、Ca 1％～2％、Ba 1％～2％和其余為Fe制成的粉末物質(zhì)，上述Re中Y占50％～60％，所述孕育劑是由成分為Si 70％～75％、Ba 1％～3％、Ca 0.75％～1.5％和其余為Fe制成的粉末物質(zhì)；

第五步，澆注成型

將第四步球化和孕育處理后的鐵水直接澆注成風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件，由此制得的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件的最終化學(xué)成分為：C 3.4％～3.5％、Si 1.9％～2.0％、Mn≤0.25％、S≤0.015％、P≤0.035％、Ti≤0.035％、Re≤0.015、Mg 0.045％～0.06％和其余為Fe；

上述包芯線均是指用薄鋼帶包裹所需物質(zhì)粉末制成的線狀材料，上述所有百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

上述一種制備風(fēng)力發(fā)電設(shè)備鑄件的短流程生產(chǎn)方法，其中第五步澆注成風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件的斷面徑向尺寸為100mm～300mm。

上述一種制備風(fēng)力發(fā)電設(shè)備鑄件的短流程生產(chǎn)方法，其中所涉及到的設(shè)備高爐、保溫包、喂線機(jī)、中頻感應(yīng)電爐和澆包均為該技術(shù)領(lǐng)域所公知的通用設(shè)備；所涉及到的粉碎、磁選、燒結(jié)、熔煉、電磁攪拌和澆注工藝均為該技術(shù)領(lǐng)域所公知的普通工藝；制作脫磷劑、脫硫劑、球化劑、孕育劑和包芯線的原料和方法均為該技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所能知道和掌握的。

本發(fā)明的有益效果是：

與常規(guī)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件的生產(chǎn)工藝相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明工藝由于采用短流程工藝，從高爐出來的鐵水不經(jīng)冷卻和澆注成生鐵錠，因而避免了鐵水熱量被損失浪費(fèi)，還節(jié)省了生鐵冷卻和重熔的時間，提高了生產(chǎn)效率，并且在中頻感應(yīng)電爐中加入廢鋼和回爐料時，由于中頻感應(yīng)電爐中本就存在鐵水，提高了廢鋼和回爐料加入后的熔化效率。

(2)在本發(fā)明工藝中，由于用中頻感應(yīng)電爐代替沖天爐，中頻感應(yīng)電爐不使用焦炭，因而沒有增碳增硫的問題，鐵水的成分比較穩(wěn)定；中頻感應(yīng)電爐可控性好，對鐵水溫度控制的精度較高；由于省去了高爐鐵水的冷卻和生鐵錠重熔，使得吸氣和夾雜減少，從而達(dá)到凈化鐵水的效果。本發(fā)明的這些特點(diǎn)保證了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件的冶金質(zhì)量好，產(chǎn)品合格率高。

(3)在本發(fā)明工藝中，鐵水在中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行電磁攪拌，使得鐵水的成分和溫度均勻，成分調(diào)整方便，有利于獲得高質(zhì)量風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件。

(4)本發(fā)明工藝采用中頻感應(yīng)電爐代替沖天爐進(jìn)行熔煉，采用電能代替焦炭作為燃料，減少了因CO2和SO2排放對大氣的污染，起到保護(hù)環(huán)境和節(jié)能降耗的作用。

(5)本發(fā)明工藝中，脫磷、脫硫、球化和孕育都使用其包芯線，使得脫磷、脫硫、球化和孕育處理見效快和效率高，球化孕育過程簡單且容易控制，孕育過程中不會出現(xiàn)球化衰退現(xiàn)象，有效地增加了石墨球數(shù)。將包芯線用喂線機(jī)快速喂入鐵水中的方法，與傳統(tǒng)的脫磷、脫硫、球化和孕育方法相比，反應(yīng)更充分，用量更節(jié)省，效果更優(yōu)良。此外，包芯線方法安全可靠，對環(huán)境影響小，在鐵水成分調(diào)整、脫磷脫硫除雜和球化孕育方面都具有良好效果，由此提升了鐵水質(zhì)量，保證最終獲得優(yōu)質(zhì)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件。

(6)CN101348846A公開的高爐-中頻爐雙聯(lián)熔煉短流程生產(chǎn)技術(shù)中雖然提到熔煉短流程技術(shù)，但該工藝中沒有進(jìn)行脫磷和脫硫處理，鐵水含雜質(zhì)較多，也沒有對鐵水進(jìn)行球化過程，因此該工藝很難應(yīng)用于球墨鑄鐵生產(chǎn)，更不能用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件的生產(chǎn)。而在本發(fā)明工藝中進(jìn)行了脫磷和脫硫處理，使鐵水更純凈，還運(yùn)用包芯線對鐵水進(jìn)行球化處理，有良好的球化效果，有利于提高鑄件的性能，因而本發(fā)明工藝能完全適用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件的生產(chǎn)。

綜上所述，本發(fā)明采用短流程工藝，提高了生產(chǎn)效率，保證了鐵水成分穩(wěn)定，鐵水中的雜質(zhì)和鐵水的溫度得以精確控制，鐵水的脫磷、脫硫、球化和孕育效果好，從而獲得很好的冶金質(zhì)量及良好的球化效果，使生產(chǎn)出的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件具有優(yōu)良的力學(xué)性能和低溫韌性。較之現(xiàn)有生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電鑄件的技術(shù)，本發(fā)明的一種制備風(fēng)力發(fā)電設(shè)備鑄件的短流程生產(chǎn)方法有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。

具體實(shí)施方式

簡要說明本發(fā)明一種制備風(fēng)力發(fā)電設(shè)備鑄件的短流程生產(chǎn)方法：經(jīng)過鐵礦石的燒結(jié)和高爐熔煉還原得到的鐵水經(jīng)脫磷和脫硫處理后，注入中頻感應(yīng)電爐中加入廢鋼和回爐料繼續(xù)熔煉，同時進(jìn)行鐵水成分的調(diào)整，然后采用包芯線方法進(jìn)行球化和孕育處理，最后澆注成型，制得風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件。

實(shí)施例1

第一步，鐵礦石的燒結(jié)和高爐熔煉還原

將鐵礦石粉碎和磁選制成鐵精粉，然后把鐵精粉燒結(jié)成燒結(jié)礦，再把燒結(jié)礦送至1500℃的高爐內(nèi)，經(jīng)熱風(fēng)和焦炭把燒結(jié)礦熔煉還原成鐵水；

第二步，脫磷和脫硫處理

將第一步得到的鐵水轉(zhuǎn)至保溫包內(nèi)，保溫包通過軌道運(yùn)送到喂線機(jī)處，喂線機(jī)把用薄鋼帶包裹脫磷劑的包芯線喂入該保溫包中，該脫磷劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的2％，該脫磷劑是由成分為CaO 42％、Fe2O3 44％和CaF2 14％制成的粉末物質(zhì)，同時向該保溫包底部通入氮?dú)猱a(chǎn)生旋流，對其中的鐵水進(jìn)行攪拌脫磷，此后，喂線機(jī)把用薄鋼帶包裹CaC2脫硫劑的包芯線喂入該保溫包中，該脫硫劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的0.8％，同時向該保溫包底部通入氮?dú)猱a(chǎn)生旋流，進(jìn)行攪拌，使該保溫包中的鐵水脫硫，然后進(jìn)行扒渣；

第三步，中頻感應(yīng)電爐熔煉和鐵水成分的調(diào)整

將第二步脫磷和脫硫處理后的鐵水注入中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，中頻感應(yīng)電爐的溫度控制在1480℃，對鐵水進(jìn)行光譜檢測分析成分后，按質(zhì)量百分比為鐵水75％、回爐料12.5％和廢鋼12.5％的比例，把回爐料和廢鋼加入該中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行鐵水成分調(diào)整，使鐵水中的C為3.45％、Si為0.6％，該鐵水、回爐料和廢鋼一起在電磁攪拌條件下進(jìn)行中頻感應(yīng)電爐熔煉；

第四步，球化和孕育處理

將第三步中頻感應(yīng)電爐熔煉出來的鐵水注入澆包中，澆包通過軌道移至喂線機(jī)處，在澆包中的鐵水溫度為1440℃時，喂線機(jī)把用薄鋼帶包裹釔基重稀土復(fù)合球化劑粉末的包芯線喂入該鐵水中，同時從該澆包底部通入氮?dú)?，進(jìn)行球化處理，該球化劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的1.5％，球化處理后，喂線機(jī)再把用薄鋼帶包裹孕育劑粉末的包芯線喂入該鐵水中，同時從該澆包底部通入氮?dú)?，進(jìn)行孕育處理，該孕育劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的1.25％，然后進(jìn)行扒渣，所述釔基重稀土復(fù)合球化劑是由成分為Mg 6.5％、Re 2％、Si45％、Ca 1％、Ba 1％和其余為Fe制成的粉末物質(zhì)，上述Re中Y占50％，所述孕育劑是由成分為Si 70％、Ba 1％、Ca 0.75％和其余為Fe制成的粉末物質(zhì)；

第五步，澆注成型

將第四步球化和孕育處理后的鐵水直接澆注成斷面徑向尺寸為100mm的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件，由此制得的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面風(fēng)電鑄件的最終化學(xué)成分為C3.4％、Si 1.9％、Mn≤0.25％、S≤0.015％、P≤0.035％、Ti≤0.035％、Re≤0.015、Mg 0.045％和其余為Fe。

實(shí)施例2

第一步，鐵礦石的燒結(jié)和高爐熔煉還原

將鐵礦石粉碎和磁選制成鐵精粉，然后把鐵精粉燒結(jié)成燒結(jié)礦，再把燒結(jié)礦送至1525℃的高爐內(nèi)，經(jīng)熱風(fēng)和焦炭把燒結(jié)礦熔煉還原成鐵水；

第二步，脫磷和脫硫處理

將第一步得到的鐵水轉(zhuǎn)至保溫包內(nèi)，保溫包通過軌道運(yùn)送到喂線機(jī)處，喂線機(jī)把用薄鋼帶包裹脫磷劑的包芯線喂入該保溫包中，該脫磷劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的3.5％，該脫磷劑是由成分為CaO 44％、Fe2O3 45％和CaF2 11％制成的粉末物質(zhì)，同時向該保溫包底部通入氮?dú)猱a(chǎn)生旋流，對其中的鐵水進(jìn)行攪拌脫磷，此后，喂線機(jī)把用薄鋼帶包裹CaC2脫硫劑的包芯線喂入該保溫包中，該脫硫劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的1.4％，同時向該保溫包底部通入氮?dú)猱a(chǎn)生旋流，進(jìn)行攪拌，使該保溫包中的鐵水脫硫，然后進(jìn)行扒渣；

第三步，中頻感應(yīng)電爐熔煉和鐵水成分的調(diào)整

將第二步脫磷和脫硫處理后的鐵水注入中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，中頻感應(yīng)電爐的溫度控制在1490℃，對鐵水進(jìn)行光譜檢測分析成分后，按質(zhì)量百分比為鐵水77％、回爐料11.5％和廢鋼11.5％的比例，把回爐料和廢鋼加入該中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行鐵水成分調(diào)整，使鐵水中的C為3.5％、Si為0.65％，該鐵水、回爐料和廢鋼一起在電磁攪拌條件下進(jìn)行中頻感應(yīng)電爐熔煉；

第四步，球化和孕育處理

將第三步中頻感應(yīng)電爐熔煉出來的鐵水注入澆包中，澆包通過軌道移至喂線機(jī)處，在澆包中的鐵水溫度為1445℃時，喂線機(jī)把用薄鋼帶包裹釔基重稀土復(fù)合球化劑粉末的包芯線喂入該鐵水中，同時從該澆包底部通入氮?dú)?，進(jìn)行球化處理，該球化劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的1.55％，球化處理后，喂線機(jī)再把用薄鋼帶包裹孕育劑粉末的包芯線喂入該鐵水中，同時從該澆包底部通入氮?dú)?，進(jìn)行孕育處理，該孕育劑加入量為該鐵水質(zhì)量百分比的1.3％，然后進(jìn)行扒渣，所述釔基重稀土復(fù)合球化劑是由成分為Mg 7％、Re 2.5％、Si 47％、Ca 1.5％、Ba 1.5％和其余為Fe制成的粉末物質(zhì)，上述Re中Y占55％，所述孕育劑是由成分為Si 72％、Ba 2％、Ca 1％和其余為Fe制成的粉末物質(zhì)；

第五步，澆注成型

將第四步球化和孕育處理后的鐵水直接澆注成斷面徑向尺寸為200mm的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面鑄件，由此制得的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用厚大斷面風(fēng)電鑄件最終化學(xué)成分為C3.44％、Si 1.95％、Mn≤0.25％、S≤0.015％、P≤0.035％、Ti≤0.035％、Re≤0.015Mg 0.053％和其余為Fe。

當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。