[00376349]风电产品控时淬火冷却工艺和设备的研究与应用

风电设备因运行环境恶劣、维修成本高，对风电产品(如：风电输入轴、各类齿圈等)的质量提出了高的要求。调质热处理(淬火+高温回火)是风电产品实现高质量、规模化和低成本的重要环节。风电产品采用的淬火冷却方式主要是油淬，该方式存在介质冷却能力低(产品力学性能不足)、处理时间长(生产效率低)、油烟挥发和火灾隐患等一系列问题。为实现高质量、规模化、低成本的目标，大连重工起重集团有限公司决定建立年产3000套(10万吨)风电产品的调质热处理车间。在总结油淬存在问题的基础上，提出了采用冷却能力强于油、对环境友好、安全的非油类淬火介质和配置多工位控时淬火冷却设备的目标，在国内外没有成功经验可以借鉴的情况下与上海交通大学合作开展研究。通过对几种聚合物类水溶性淬火介质在不同温度和不同浓度下淬火冷却效果的对比试验，选择淬火介质；结合对淬火冷却过程的数值模拟和试验验证，确定水(水溶性介质)-空(空气)交替控时淬火冷却工艺；在选定介质和确定淬火冷却工艺的基础上，对淬火冷却设备功能提出了要求。为解决大重量工件实现浸液与出液淬火冷却过程的设备可靠性问题，采用上海交通大学ZL200310123799.5《浸液与喷淬组合淬火的控制冷却设备》的发明专利，在工件静止状态下通过液面上升和下降实现浸液与出液过程，液面上升是通过一套泵向淬火工位的槽体内快速注入液体来实现，液面下降是通过在淬火工位槽体下部设置的放水闸门的开启实现。为降低多工位淬火设备的制造和运行费用，提出了具有自主知识产权的发明专利ZL200810035540.8《依靠液面升降实现浸液淬火的多工位淬火冷却设备》，即采用一套泵向一个共用通道供液，共用通道向多个淬火工位供液，通过开启设置在每个淬火工位与共用通道之间的闸门实现淬火工位液面上升的过程。该专利的应用提高了生产效率、降低了设备的制造和运行费用。采用上述两项发明专利制造的四工位和六工位数字化水-空交替控时淬火冷却设备经过27个月生产应用，累计处理风电产品21.9万吨，实现产值2.2895亿元；采用该项目成果处理的产品与采用油淬处理的产品相比，产品一次交检合格率由油淬的88.6%提高到该项目的98.8%；该项目一个淬火冷却工位的生产效率比单台淬火油槽提高三倍，消除了油烟对环境的污染和避免了火灾的发生。该项目的成功应用对在热处理行业推广安全环保的水-空交替控时淬火冷却技术起到了很好的示范作用。