[01478400]风电机组变桨轴承配套高端锻件的关键技术研发及产业化

大型变桨轴承是风电机组关键部件，其套圈用大型环锻件要求结构尺寸精度高且具有优异的强韧性、耐磨、抗疲劳、耐低温等综合性能。中国尚无成熟的产品及系统的关键技术，海陆风电机组所需高精度、高性能、高可靠性的大型环锻件仍主要依赖于国外进口。为扭转这一长期受制于人的被动局面，南京工程学院联合张家港海锅新能源装备股份有限公司、江苏永钢集团有限公司致力于大型环锻件短流程控形控性关键技术研发，取得了多项具有国际先进水平的重大突破。 主要科技创新成果如下： 1、构建了大型环锻件柔性结构设计及成形特性预测模型，基于锻件几何、材料和物理的非线性及其耦合性质，提出面向其“三维非对称多相轧制过程”非线性、时变及非稳态特性的有限元模拟及数值仿真模型，揭示锻件连续局部塑性变形的静、动力学行为及金属流动、自激振动和结构尺寸对工艺参量的响应机制，实现对锻件成形特性的快速可靠预测。 2、优化设计了微纳多尺度碳化物弥散强化合金钢及其成分体系，开发了除氧脱硅超低硫磷钢水纯净化精炼技术，显著降低了氧化物、硅酸盐和硫化物等夹杂形成倾向；开发了“低过热度三段式电磁搅拌+保温缓冷+动态轻压下”连铸技术，解决了大截面钢锭宏观和微观偏析的难题，实现了成分、组织和性能的高度均匀一致，综合性能达到美国E级钢标准。 3、创新性地将大型环锻件的“径向高温碾环”自由锻造提升为“径轴向高温碾环-压挤组合的全压应力胎模温锻精整”复合锻造，实现其“一火”短流程近净成型，降低氧化脱碳倾向，保证锻件结构的稳定性及尺寸精度，消除锻件组织性能的各向异性，促进锻件均匀连续流线的形成并引入附加形变强化效应，节材率达30％以上。 4、发明了大型环锻件洁净化精炼、微合金化和热处理协同的组织控制及稳定化技术，建立“两次正火”、“水淬油基控冷+高温回火”和“表面感应淬火”相结合的热处理制度，实现了微纳米碳化物、板条马氏体、回火索氏体、下贝氏体和残余奥氏体等多相组织梯度均匀分布的精确调控，显著改善锻件的综合力学性能并抑制变形及开裂。 5、建立了集视觉预测、特征参量在线提取和精准测试于一体的质量智能监测系统及平台，制定了检测规范，将磁粉探伤、超声波探伤及三维视觉扫描技术相结合，提高检测效率并保证无检测死角，产品合格率达到100％。 项目形成授权发明专利6件、实用新型专利6件；参与编制能源行业标准2项、企业标准及规范4项。目标产品及其关键技术突破了欧美产品和技术封锁，整体水平达到了国内领先、国际先进，获得了中国及欧盟特种设备、美国API、ABS等多家船级社的认证许可。广泛应用于中国大功率风电机组变桨轴承等重大装备关重件的自主设计制造并出口至瑞典SKF、美国GE等国际知名能源装备供应商。近三年创销售总额17.3609亿元，新增利税2.2929亿元，创外汇约2511.68万美元。解决了中国风电能源、航空航天和海洋工程等重大装备的核心技术难题，显著促进了中国大型锻件制造行业整体水平提升和技术进步，取得了显著的经济和社会效益。