我公司是專業(yè)生產(chǎn)環(huán)形鍛件的廠家，大型風(fēng)電法蘭是其主導(dǎo)產(chǎn)品，具備生產(chǎn)直徑8m大型環(huán)件的能力。近期我公司承接的8MW海上風(fēng)電塔架法蘭直徑為6.9m,內(nèi)孔6.1m,法蘭截面寬度400mm,厚度190mm。此法蘭用于11.8m海上風(fēng)電塔架底座基礎(chǔ)環(huán)的法蘭連接。海上風(fēng)電法蘭的服役條件比陸上風(fēng)塔法蘭還要惡劣，法蘭需承載復(fù)雜的應(yīng)力負(fù)荷，以適應(yīng)低溫、海上風(fēng)浪、 臺風(fēng)、暴雨等惡劣氣候的風(fēng)源襲擊，使風(fēng)電機(jī)組的塔架構(gòu)件，受到葉輪旋轉(zhuǎn)時的動負(fù)載及隨機(jī)風(fēng) 載荷的共同作用，這時風(fēng)電機(jī)組的零部件安全運(yùn)行面臨著嚴(yán)峻考驗。所以，風(fēng)電塔架法蘭產(chǎn)品的設(shè)計選材，除考慮材料的強(qiáng)度和工藝性能及安全運(yùn)行外分考慮材料的低溫沖擊韌度這一重要指標(biāo)。

        大型風(fēng)電塔架法蘭鍛件，一般采用S355NL鋼(EN10025-3)鍛制，此鋼為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，含碳量低，錳是主要的強(qiáng)化元素，并加入了少量的細(xì)化晶粒元素。此次生產(chǎn)的海上風(fēng)電塔架法蘭用鋼化學(xué)成分及技術(shù)要求。為保證法蘭鍛件的低溫韌度，在鋼冶煉時，需嚴(yán)格控制鋼中磷、硫的含量，有效降低鋼中夾雜物含量。嚴(yán)格限制鋼中的“五害”元素：鉛（Pb)、錫 (Sn)、砷（As)、銻（Sb)、鉍 (Bi),這些低培點的元素如果在鋼中存在，因為溶解度都很小，剩余量即分布于晶界上，鋼在加熱時，就會被熔化而使鋼的塑性和韌性大幅降低。要使大型風(fēng)電法蘭鍛件能夠滿足技術(shù)條件的高要求，除嚴(yán)格控制鋼錠的化學(xué)成分，殘余有害元素含量，降低鋼中的夾雜物外，還要策劃嚴(yán)格的鍛造工藝流程，保證鍛件獲得足夠的鍛造比，打碎鋼中的樹枝晶，充分壓 實鍛透內(nèi)部金屬，減少鍛件內(nèi)部 缺陷，提高內(nèi)部金屬的致密程度。

       我公司安排鍛造工藝流程為在100MN油壓機(jī)上進(jìn)行鍛造， 經(jīng)鐓拔、沖擴(kuò)孔、平整等工序， 再轉(zhuǎn)到8m輾環(huán)機(jī)上進(jìn)行輾擴(kuò)成形。鍛件鍛造比達(dá)到10.5。輾環(huán)時嚴(yán)格控制終鍛溫度，也起到了細(xì)化晶粒的效果。大型風(fēng)電法蘭鍛制輾壓成形后，在井式電阻爐中進(jìn)行加熱，塑性和韌性大幅降低。要使大型風(fēng)電法蘭鍛件能夠滿足技術(shù)條件的高要求，除嚴(yán)格控制鋼錠的化學(xué)成分，殘余有害元素含量，降低鋼中的夾雜物 外，還要策劃嚴(yán)格的鍛造工藝流程，保證鍛件獲得足夠的鍛造比，打碎鋼中的樹枝晶，充分壓實鍛透內(nèi)部金屬，減少鍛件內(nèi)部缺陷，提高內(nèi)部金屬的致密程度。

        該鍛件熱處理工藝要求，鍛件加熱至650°C保溫1.5~2h,消除溫差應(yīng)力，650°C以上快速升溫，迅速通過相變溫度，增加鋼在相變時的過熱度，提高奧氏體的形核率，從而達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的。910°C，保溫后，出爐迅速移至風(fēng)場內(nèi)，進(jìn)行吹風(fēng)+噴霧的強(qiáng)制冷卻，提高冷卻速度，為使工件冷卻均勻，鍛件在風(fēng)場內(nèi)不停旋轉(zhuǎn)，直到冷卻結(jié)束。熱處理后的工件，本體取樣檢測，鍛件金相組織檢驗，縱、橫向的金相組織均為均勻細(xì)小的珠光體+鐵素體組織，晶粒度：縱向8.9級，橫向9.3級，沒有明顯帶狀，大型風(fēng)電法蘭鍛件的力學(xué)性能-縱向抗拉強(qiáng)度的平均值較技術(shù)要求的低限值髙出21.2%，屈服強(qiáng)度的均值較技術(shù)要求髙出23.5%。伸長率的平均值較技術(shù)要求高出51%,沖擊吸收能量平均值較技術(shù)要求高出129.8%。從以上結(jié)果不難看出，大型風(fēng)電法蘭鍛件實物的力學(xué)性能數(shù)據(jù)中，法蘭強(qiáng)度、塑性、韌性指標(biāo)都非常好，強(qiáng)韌性匹配優(yōu)良，綜合力學(xué)性能完全滿足客戶技術(shù)要求，而且鍛件的各向異性差異不大。

       大型海上風(fēng)電法蘭的生產(chǎn)，首先要保證原材料的質(zhì)量，鋼在冶煉時選用適當(dāng)?shù)拿撗鮿档弯撝械难趸?，提高鋼的純凈度，減少鋼中的非金屬夾雜物，嚴(yán)格控制有害元素的含量。同時，還要加人適量的細(xì)化晶粒元素， 獲得鎮(zhèn)靜的本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。法蘭在鍛造時，要保證足夠的鍛造比，充分壓實鍛透內(nèi)部金屬，增加內(nèi)部金屬的致密度，嚴(yán)格控制加熱溫度，防止鍛件產(chǎn)生嚴(yán)重過熱組織、粗晶和混晶。熱處理時升溫到650°C時，根據(jù)法蘭截面大小適當(dāng)保溫，然后按爐子功率快速加熱通過Ac，過熱度，來提尚奧氏體的形核率，達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的。出爐后采取控冷措施，強(qiáng)化正火冷卻速度，從而提高產(chǎn)品的強(qiáng)韌性。