CN115041634B

CN115041634B - 风电行星架铸件的铸造方法

Info

Publication number: CN115041634B
Application number: CN202210309185.9A
Authority: CN
Inventors: 宋贤发; 项铮宇; 宋泽锴; 吴超; 周宁; 刘富军; 韩小强
Original assignee: Ningbo Tuotie Machinery Co ltd
Current assignee: Ningbo Tuotie Machinery Co ltd
Priority date: 2022-03-27
Filing date: 2022-03-27
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2042-03-27
Also published as: CN115041634A

Abstract

一种风电行星架铸件的铸造方法，步骤包括：首先按行星架铸件的结构进行树脂砂铸造，形成铸造***；铁液原料加入熔炼炉内熔化得到原铁液；然后采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加入粒径为3‑8mm的孕育剂并紧实，最后加入原铁液质量0.004％～0.005％纯锑和原铁液质量0.4％～0.6％电解铜；然后将获得的铁液进行扒渣、静置，当铁液的温度降至1310℃～1370℃时将铁液浇注至铸造***内以形成铸件；浇注的同时用孕育粉进行随流孕育，孕育粉的加入量为原铁液总重量的0.1％～0.12％；待铸件冷却后，得到本申请的行星架铸件。本申请具有不会出现缩孔、缩松等铸造缺陷，大大提高了铸件成品率的优点。

Description

风电行星架铸件的铸造方法

技术领域

本申请涉及风电行星架铸件技术领域，具体的涉及一种风电行星架铸件的铸造方法。

背景技术

风能是一种可再生无污染的清洁能源，受到各国的重视，风能的大力开发是解决生产以及生活能源的可靠途径，因此世界风电产业得到迅速发展，近几年更是以较高的增速位居各类新能源之首。随着风电行业的快速发展，风电球墨铸铁配件需求快速增加，风电用的球墨铸铁得到快速发展，球墨铸铁由于低成本及高强韧性，得到国内外广泛的应用，但是与普通球墨铸铁相比，对风电铸件的质量和性能要求更高，这是由于风电机组工作环境恶劣，维修困难，因此对风电铸件的质量和使用性能要求较高。

随着风电行业的快速发展，风电球墨铸铁配件需求快速增加，风电用的球墨铸铁得到快速发展，球墨铸铁由于低成本及高强韧性，得到国内外广泛的应用，但是与普通球墨铸铁相比，对风电铸件的质量和性能要求更高，这是由于风电机组工作环境恶劣，维修困难，因此对风电铸件的质量和使用性能要求较高。而行星架产品作为风力发电机组用重要组成部分，其质量直接影响整个发电机组的使用寿命。以SYZ15行星架为例，铸件产品图1所示，其结构主要包括铸件本体1’，铸件本体由沿轴向依次连接的长轴部101’、立柱部102’和短轴部103’构成，其中立柱部轴向的两端设置有上、下腹板或者叫做上、下法兰盘(上腹板靠近短轴部，下腹板靠近长轴部，短轴部位于上法兰盘上、长轴部位于下法兰盘上)，上、下腹板上设置有轴销孔14’(位于上腹板上的轴销孔为通孔，位于下腹板上的轴销孔为沉孔，沉孔装的轴销孔内多布置有小块冷铁)；产品毛坯重量2400Kg，浇注重量2650Kg，材料为球墨铸铁QT700-2，外形尺寸Φ1156mm×1195mm，最大壁厚110mm，最小壁厚20mm，要求极高，不允许有缩孔、缩松等铸造缺陷。

该行星架铸件整体属于框架结构，铸型内的铁水充型不是很平稳，容易产生氧化渣、气孔等缺陷，而生产球墨铸铁时夹渣是最常见的缺陷，多出现在铸件浇注的上平面或型芯上表面部位，夹渣缺陷严重影响铸件的力学性能，特别是韧性和屈服强度，易导致裂纹或开裂；框架结构铸件的热节孤立、分散、多，而且热节并不是独立存在的，而是长轴根部与长轴辐板各自的热节相互叠加而连在一起的，无法从单方面加强激冷予以消除，消除掉一个热节将会造成另外一个热节的凝固补缩受阻，获得致密组织很困难；100％超声波探伤检和100％磁粉探伤检测，超声波探伤检测行星架长轴、短轴、立柱部位符合EN 12680-3标准01级要求，行星架主体其余所有部位符合EN 1268-3标准的1级要求，磁粉探伤检测符合EN1369标准的2级要求，且不允许焊补，生产制造难度相当大。

因此，需要设计一种能够不会出现缩孔、缩松等铸造缺陷的行星架的铸造方法。

发明内容

本申请针对现有技术的上述不足，提供一种不会出现缩孔、缩松等铸造缺陷，大大提高了铸件成品率的风电行星架铸件的铸造方法。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下的技术方案：一种风电行星架铸件的铸造方法，步骤包括：

(1)首先按行星架铸件的结构进行树脂砂铸造，形成铸造***；

(2)铁液制备：称取以下质量百分比的原料：生铁40％～60％，废钢40％～50％，回炉料0％～20％，碳化硅：生铁、废钢、回炉料总质量的0.7％～0.9％；增碳剂：生铁、废钢、回炉料总质量的0.9％～1.2％；

将全部的碳化硅、生铁、废钢和回炉料放入熔炼炉内，加料中途加入增碳剂；加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeMn65锰铁和FeSi75硅铁，锰铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.3％～0.5％，硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.3％～0.6％，然后得到原铁液；

将原铁液继续加热到1440～1500℃，获得的该原铁液的成分及质量百分比为C3.70％～3.90％，Si 1.0％～1.2％，Mn0.35％～0.45％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为铁；

(3)采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加入粒径为3-8mm的孕育剂并紧实，最后加入原铁液质量0.004％～0.005％纯锑和原铁液质量0.4％～0.6％电解铜；控制球化反应起爆时间和爆镁反应持续时间，出铁量达到球化处理铁液量的70％～80％时开始起爆反应，爆镁反应持续时间90s～120s；

球化和孕育之后得到铁液的成分及质量百分比为：C 3.55％～3.75％，Si 1.95％～2.10％，Mn 0.35％～0.45％，P≤0.025％，S 0.008～0.012％，Mg 0.025～0.038％，RE(稀土)0.002～0.005％，Sb 0.003％～0.005％，CE＝4.20～4.40，其余为铁；

(4)将步骤(3)获得的铁液进行扒渣、静置，当铁液的温度降至1310℃～1370℃时将铁液浇注至铸造***内以形成铸件；浇注的同时用孕育粉进行随流孕育，孕育粉的加入量为原铁液总重量的0.1％～0.12％；待铸件冷却后，得到本申请的行星架铸件。

优选的，本申请上述步骤(2)所述的碳化硅为元素质量百分比为：SiC≥85％，Si≥60％，C≥25％，S 0.02％～0.05％，粒度为1-5mm的碳化硅，如安徽九华富康冶金材料有限公司生产的碳化硅。

优选的，本申请上述步骤(2)所述的增碳剂为元素质量百分比为：C≥98％，S≤0.05％，N≤0.01％，灰份(灰分)≤0.3％，挥发份(挥发分)≤0.3％，粒度为0.5-3mm的增碳剂，如丹晟实业(上海)有限公司生产的DC系列型增碳剂(DC-(1-4)型增碳剂。

优选的，本申请上述步骤(3)的球化剂为稀土镁合金：Mg 5.5％～6.0％，RE 0.4％～0.6％，Si 42％～46％，Ca≤1.0％，Al≤0.6％，MgO≤0.40％，余量为Fe。

优选的，本申请上述步骤(3)的孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为：Si71％～73％，Ca 0.7％～1.3％，Ba 1.6％～2.4％，Al≤1.2％，S≤0.02％，余量为铁。

优选的，本申请上述步骤(3)的球化剂加入量为原铁液总量的0.9％～1.15％；孕育剂的加入量为原铁液质量的0.6％～0.8％。

优选的，本申请上述步骤(4)中所述的孕育粉为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为：Si 71％～73％，Ca 0.7％～1.3％，Ba 1.6％～2.4％，Al≤1.2％，S≤0.02％，余量为铁。

进一步的，本申请所述的铸造***包括相互连通的铸件型腔和浇注***；所述的浇注***包括直浇道，横浇道，和内浇道；所述的直浇道与所述的横浇道垂直连通，所述的内浇道与所述的横浇道垂直连通；所述的横浇道上还设置有过渡浇道，所述的过渡浇道包括第一组过渡浇道和第二组过渡浇道，所述的第一组过渡浇道和第二组过渡浇道分设于横浇道的两端，且所述的第一组过渡浇道和第二组过渡浇道上均连通有内浇道。

采用上述结构，本申请通过两组过渡浇道的设置来提高铁液进入铸件型腔的入口数量，从而保证铁液更加均衡平稳的进入型腔，有利于铁水熔渣的上浮，也有利于铁水更加平稳进入型腔，减少氧化夹渣物的产生；本申请还通过两组过渡浇道的设置来减缓铁液进入铸件型腔的速度，从而可以有效的减少和控制铁液的紊流，提高铸件的成品率和铸造质量。

进一步的，所述的铸件型腔包括轴向依次连接的长轴部、立柱部和短轴部，所述的立柱部上设置有轴销孔；所述的内浇道与所述的长轴部的端部相连通；采用上述结构，可以保证铁液自铸件型腔的底部铸件平缓的填充慢整个型腔，降低铸造缺陷。

进一步的，所述的第一组过渡浇道或第二组过渡浇道均包括位于上部的大过渡浇道和位于下部的小过渡浇道，所述的小过渡浇道设置有两块，且每块小过渡浇道上均连通有一条内浇道；采用上述技术方案，相当于每组过渡浇道上就可以连通两条内浇道，一共可以实现四条内浇道的设置，从而有效的提高了铁液进入铸件的平稳性。

进一步的，所述的大过渡浇道和位于下部的小过渡浇道之间设置有泡沫过滤器(碳化硅泡沫过滤器)，所述的横浇道的两端分别与所述的泡沫过滤器连通；采用该结构，可以有效的过滤掉铁液中的铁渣，避免进入铸件，提高铸件铸造质量；此外，为了防止泡沫过滤器在高温铁水和热气流冲击的双重作用下变形或破碎，小过渡浇道采用的是两块的分块设计，通过分块之间的型砂对泡沫过滤器起到支撑作用，同时每块小过来浇道分别同内浇道相连接，有利于铁水熔渣的上浮，也有利于铁水更加平稳进入型腔，减少氧化夹渣物的产生。

进一步的，所述的横浇道呈弧形设置，且弧形的弯折弧度与所述的长轴部的外径相适配；采用该结构，可以引导铁液呈弧形的进入铸件型腔内，减少铁液流动过程中的障碍，避免铁液紊流情况的发生。

进一步的，所述的两块小过渡浇道上分别连通有一条短内浇道和一条长内浇道，所述的短内浇道位于长内浇道的内侧；采用该结构，可以将铁液进入铸件型腔的入口进行有效均衡的分布。

进一步的，所述的直浇道上具有第一弯折部和第二弯折部，所述的第一弯折部和第二弯折部之间通过横向过渡浇道过渡连接；采用该结构，主要是配合本申请的铸件结构，在轴向方向由于铸件长度较长，采用上述的弯折部结构可以确保直浇道部分的快速充满状态，后面弯折部的设置可以减少铁水氧化夹渣物的产生和减缓充型流速，提高铁液进入铸件型腔的平稳性。

更进一步的，所述的第一弯折部上方的直浇道的高度为400mm～700mm，采用上述结构，可以有效的布局直浇道各个部分的分布。

进一步的，所述的大过渡浇道的上端面高于横浇道的上端面20mm～30mm；采用该结构，可以使得铁液中的铁渣被有效的截留和浮起，降低其进入铸件型腔的概率。

进一步的，本申请所述的内浇道进入铸件型腔的竖向距离为60-130mm，即内浇道与铸件型腔之间竖直方向的那一段的高度，采用该结构，可以有效的降低铁液进入铸件型腔的速度和对型腔的冲击力，从而保护型腔的完整性，防止铁液夹渣。

进一步的，所述的各主要浇注单元的总截面积(各组元的截面积)比为：Σ_A直浇道∶Σ_A横浇道∶Σ_A内浇道＝1∶1.3～1.4∶1.1～1.2。

进一步的，所述的短轴部的端面上设置有发热冒口和冒口出气，所述的冒口出气位于发热冒口的上部；该结构的设置可以取消原有短轴内孔的成形冷铁，从而减少了冷铁的制作、造型时的放置和表面冷铁印迹打磨的工作量，直接降低了生产成本，同时以避免了冷铁对铁水质量的影响。

进一步的，所述的大过滤浇道和小过滤浇道的外沿相对所述的泡沫过滤器的外沿向内缩进8mm～12mm；即大过渡浇道和小过渡浇道的各个外侧边沿相对泡沫过滤器的各个外侧边沿向内缩进8mm～12mm，该结构可以为此处的砂型与过滤器之间提供更大的接触面积，增强型砂对泡沫过滤器的支撑作用，防止浇注过程导致泡沫过滤器发生位移。

进一步的，所述的长轴部的外侧包覆有第一冷铁，长轴部的内腔填充有砂芯；所述的短轴部的外侧设置有第二冷铁，所述的轴销孔内设置有第三冷铁；所述的第一冷铁由多块轴向长度与长轴部等长的大冷铁块构成，所述的第二冷铁由多块小冷铁块构成，所述的砂芯包括钢管芯骨和包覆于钢管芯骨外侧面的型砂层。

采用上述结构，本申请通过设置由钢管芯骨和包覆于钢管芯骨外侧面的型砂层构成的砂芯结构，把原来的长轴部的内腔中的砂芯和直接冷铁取消，减少了冷铁的制作、制芯时的放置和内孔部位冷铁印迹打磨的工作量，直接降低了生产成本，同时避免了直接冷铁对铁水质量的影响；而且钢管芯骨的设置能够增强砂芯的强度，并且还能够降低整体砂芯的重量；本申请在长轴部的外侧设置的是长度与长轴部等长的大冷铁块来替换传统小块冷铁的结构，减少了缝隙的存在，使得铸件表面更加平整；而且由于是大冷铁块之间形成的间隙，这种间隙可以通过砂子的自重和两个方向(轴向和径向)的塞砂形成紧实型砂，不会像传统多块小块冷铁形成的多间隙、窄间隙导致的冷铁间隙塞砂不紧实，在冷铁间隙部位出现缩孔缩松缺陷的情况发生。

进一步的，所述的第三冷铁呈空心的圆柱形，空心圆柱形的第三冷铁的外侧面上设置有多个挂砂槽，所述的挂砂槽沿着所述的第三冷铁的侧壁径向向内凹陷；采用该结构，通过第三冷铁的空心的中心孔和挂砂槽能更加好地将冷铁固定在型砂中，防止小型间接冷铁受高温铁水和热浪冲击作用而发生移位或脱落的问题。

进一步的，所述的钢管芯骨为空心设置，且空心位置中填充有砂块或干砂，所述的空心位置还引出有出气绳或耐火瓷管；通过空心位置中填充有砂块或干砂，可以防止万一铁水渗漏进入钢管芯骨空心内腔而造成的浇注用的铁水量急剧增加，从而降低发生产品报废的风险，而且空心位置内设置有砂块或干砂又不影响空气的排放；通过在空心位置内设置出气绳或耐火瓷管，钢管内的空气(铁液浇注高温容易引起钢管内空气膨胀)通过铸型中预放的出气绳(如生产商：长兴里塘耐火材料公司生产的出气绳)或预埋的耐火瓷管或铸型中的中空通道从上箱直接引出，避免的安全隐患，提高此处的铁液冷却效率；上述结构，铁水浇注时引火点燃，燃烧的空气将钢管内的热气体引出，对铸件起到激冷作用。

进一步的，所述的钢管芯骨具有轴向的一端开口和另一端的底板，所述的开口朝下设置；采用该结构，可以降低铁液进入钢管芯骨内的风险。

进一步的，所述的钢管芯骨的外侧壁上设置有多根钢筋，所述的钢筋沿着钢管芯骨的外侧壁轴向延伸；采用上述结构，可以实现将钢管外侧的砂子更好地包裹在钢管上，防止钢管外侧按的砂子受高温铁水和热浪冲击作用而发生脱落的问题。

更进一步的，所述的钢管芯骨上设置有吊轴圆钢；采用上述结构，可以方便钢管的吊运移动，具体的在钢管内孔上穿孔焊接吊轴圆钢。

本申请的优点和有益效果：

1.本申请的铸造方法，其中的铸件属于大断面球墨铸铁，由于冷却速度缓慢，铸造时的热容量大，凝固缓慢，极易造成球化衰退与孕育衰退，从而导致铸件的组织和基体发生变化，特别是在铸件的心部更加严重；主要表现为石墨球粗大，石墨球数量减少，石墨漂浮，石墨球产生畸变，形成各种非球状石墨，主要有片状、蠕虫状、碎块状等；同时由于凝固时溶质元素的再分配还会出现严重的元素偏析及晶间碳化物、反白口等一系列问题，其结果使得球墨铸铁的力学性能变差，特别是延伸率和塑性明显降低；为了克服上述的缺陷，本申请对铁液的各种元素和用量进行特定的设定，从而有效解决上述现有技术问题的缺陷，获得的铸件不会出现缩孔、缩松等铸造缺陷。

2.本申请的铸造方法，通过控制爆镁反应持续时间90s～120s内完成，可以提高镁和稀土的吸收率，增强脱硫效果，并能相应地降低了球化剂的加入量，其中球化剂加入量为原铁液总量的0.9％～1.15％；孕育剂的加入量为原铁液质量的0.6％～0.8％。

3.本申请的铸造方法，通过于特定结构的浇注***进行结合，使得铁液更加平稳，并通过特定冷铁结构提高了铁液的冷却速度，凝固加快，不易造成球化衰退与孕育衰退，从而保持了铸件的组织和基体的稳定性。

4.采用本发明的铸造方法生产的行星架铸件成形好，形成的基体组织致密(具体见本申请实施例中的金相组织图，球化率高，石墨大小、分散均比较均匀，没有粗大结构)将铸件进行100％超声波探伤检测和100％磁粉探伤检测，超声波探伤检测符合EN12680-3标准01级要求，磁粉探伤检测符合EN1369标准的1级要求。

附图说明

图1本申请的铸造***上部可见的结构示意图。

图2本申请的铸造***的俯视图的结构示意图。

图3本申请铸造***下部可见的结构示意图。

图4本申请铸造***的仰视图的结构示意图。

图5本申请浇注***的第一角度的结构示意图。

图6本申请浇注***的第二角度的结构示意图。

图7本申请浇注***的第三角度的结构示意图。

图8本申请浇注***的第四角度的结构示意图。

图9本申请浇注***的第五角度的结构示意图。

图10本申请浇注***的第六角度的结构示意图。

图11本申请的铸件的结构示意图。

图12本申请铸件的铸型结构的示意图(长轴部朝上)。

图13本申请铸件的铸型结构的示意图(短轴部朝上)。

图14本申请第三冷铁的结构示意图。

图15本申请第三冷铁的剖视图的结构示意图。

图16本申请第三冷铁与轴销孔相结合的结构示意图。

图17本申请的钢管芯骨的结构示意图。

图18本申请的铸件型腔与砂芯结合后的剖视图的结构示意图。

图19本申请实施例1制备的铸件的金相组织图。

图20本申请实施例2制备的铸件的金相组织图。

如附图所示：1’.铸件本体，101’.长轴部，102’.立柱部，103’.短轴部，104’.轴销孔，1.铸件型腔，101.长轴部，102.立柱部，103.短轴部，104.轴销孔，2.直浇道，201.第一弯折部，202.第二弯折部，203.横向过渡浇道，3.横浇道，4.内浇道，401.短内浇道，402.长内浇道，5.过渡浇道，501.第一组过渡浇道，502.第二组过渡浇道，503.大过渡浇道，504.小过渡浇道，6.泡沫过滤器，7.发热冒口，8.冒口出气，9.第一冷铁，901.大冷铁块，10.砂芯，11.第二冷铁，1101.小冷铁块，12.第三冷铁，1201.挂砂槽，13.钢管芯骨，14.型砂层，15.钢筋，16.吊轴圆钢，17.砂块或干砂。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是优选实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围；

本申请的铸件型腔有与铸件相同的尺寸造型，因此，铸件型腔各个位置的部件名称可以理解为与铸件各个对应位置的部件名称一致。

此外要说明的是：当部件被称为“固定于”(及其与“固定于”类似含有的其它方式)另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者也可以存在另一中间部件，通过中间部件固定。当一个部件被认为是“连接”(及其与“连接”类似含有的其它方式)另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在另一中间部件。当一个部件被认为是“设置于”(及其与“设置于”类似含有的其它方式)另一个部件，它可以是直接设置在另一个部件上或者可能同时存在另一中间部件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请的铸件型腔的结构尺寸与本申请的铸件的结构尺寸一致，因此铸件型腔中各个位置的规格尺寸和名称可以理解为就是铸件对应的规格尺寸和名称。

如附图1-10所示，为本申请的一种风电行星架铸件的铸造***，该铸造***包括相互连通的铸件型腔1和浇注***；所述的浇注***包括直浇道2，横浇道3和内浇道4；所述的直浇道2与所述的横浇道3垂直连通，所述的内浇道4与所述的横浇道3垂直连通；所述的横浇道3上还设置有过渡浇道5，所述的过渡浇道5包括第一组过渡浇道501和第二组过渡浇道502，所述的第一组过渡浇道501和第二组过渡浇道502分设于横浇道3的两端，且所述的第一组过渡浇道501和第二组过渡浇道502上均连通有内浇道4。

如附图3所示，本申请所述的铸件型腔1包括轴向依次连接的长轴部101、立柱部102和短轴部103，所述的立柱部102的两端分别连接有对应的上、下腹板(即图中位于立柱部轴向方向两端的圆盘结构，其中靠近短轴部的为上腹板，靠近长轴部的为下腹板)，上、下腹板上设置有轴销孔104(位于上腹板的为通孔状，位于下腹板的为沉孔状，本申请的第三冷铁置于沉孔内，通孔内不设置冷铁)；所述的内浇道4与所述的长轴部101的端部相连通；采用上述结构，可以保证铁液自铸件型腔的底部铸件平缓的填充慢整个型腔，降低铸造缺陷。

如附图3，5-10所示，本申请所述的第一组过渡浇道501或第二组过渡浇道502均包括位于上部的大过渡浇道503和位于下部的小过渡浇道504，所述的小过渡浇道504设置有两块，且每块小过渡浇道504上均连通有一条内浇道4；采用上述技术方案，相当于每组过渡浇道上就可以连通两条内浇道，一共可以实现四条内浇道的设置，从而有效的提高了铁液进入铸件的平稳性。

如附图1、3，5-10所示，本申请所述的大过渡浇道503和位于下部的小过渡浇道504之间设置有泡沫过滤器(碳化硅泡沫过滤器)6，所述的横浇道3的两端分别与所述的泡沫过滤器6连通；横浇道与泡沫过滤器连通并延伸至大过渡浇道的位置；采用该结构，可以有效的过滤掉铁液中的铁渣，避免进入铸件，提高铸件铸造质量；此外，为了防止泡沫过滤器在高温铁水和热气流冲击的双重作用下变形或破碎，小过渡浇道采用的是两块的分块设计，通过分块之间的型砂对泡沫过滤器起到支撑作用，同时每块小过来浇道分别同内浇道相连接，有利于铁水熔渣的上浮，也有利于铁水更加平稳进入型腔，减少氧化夹渣物的产生。

如附图8、9所示，本申请所述的横浇道3呈弧形设置，且弧形的弯折弧度与所述的长轴部101的外径相适配；即二者为同心圆的状态，横浇道的弧度大于长轴部外径的弧度；采用该结构，可以引导铁液呈弧形的进入铸件型腔内，减少铁液流动过程中的障碍，避免铁液紊流情况的发生。

如附图4-10，所述的两块小过渡浇道504上分别连通有一条短内浇道401和一条长内浇道402，所述的短内浇道401位于长内浇道402的内侧；具体的，短内浇道的内浇口更靠近浇注***；采用该结构，可以将铁液进入铸件型腔的入口进行有效均衡的分布。

如附图5所示，本申请所述的直浇道2上具有第一弯折部201和第二弯折部202，所述的第一弯折部201和第二弯折部202之间通过横向过渡浇道203过渡连接；直浇道的结构就是竖向的第一直浇道段、第一弯折、横向过渡浇道、第二弯折和竖向的第二直浇道段；采用该结构，主要是配合本申请的铸件结构，在轴向方向由于铸件长度较长，采用上述的弯折部结构可以确保直浇道部分的快速充满状态，后面弯折部的设置可以减少铁水氧化夹渣物的产生和减缓充型流速，提高铁液进入铸件型腔的平稳性。

作为示例，本申请所述的第一弯折部上方的直浇道即第一直浇道段的高度为400mm～7000mm，采用上述结构，可以有效的布局直浇道各个部分的分布。

作为示例，如附图5所示，本申请所述的大过渡浇道503的上端面高于横浇道的上端面20mm～30mm；采用该结构，可以使得铁液中的铁渣被有效的截留和浮起，降低其进入铸件型腔的概率。

作为示例，如附图3、10所示，本申请所述的内浇道4进入铸件型腔1的竖向距离为60-130mm，即内浇道与铸件型腔之间竖直方向的那一段的高度，采用该结构，可以有效的降低铁液进入铸件型腔的速度和对型腔的冲击力，从而保护型腔的完整性，防止铁液夹渣。

作为示例，本申请所述的各主要浇注单元的总截面积(各组元的截面积)比为：Σ_A直浇道∶Σ_A横浇道∶Σ_A内浇道＝1∶1.3～1.4∶1.1～1.2。

如附图1所示，本申请所述的短轴部103的端面上设置有发热冒口7和冒口出气8，所述的冒口出气8位于发热冒口7的上部，即冒口出气位于发热冒口的上端面上，用于与外界连通出气；该结构的设置可以取消原有短轴内孔的成形冷铁，从而减少了冷铁的制作、造型时的放置和表面冷铁印迹打磨的工作量，直接降低了生产成本，同时避免了冷铁对铁水质量的影响。

作为示例，本申请所述的大过滤浇道和小过滤浇道的外沿(即各自的外周边沿)相对所述的泡沫过滤器的外沿向内缩进8mm～12mm；即大过渡浇道和小过渡浇道的各个外侧边沿相对泡沫过滤器的各个外侧边沿向内缩进8mm～12mm，该结构可以为此处的砂型与过滤器之间提供更大的接触面积，增强型砂对泡沫过滤器的支撑作用，防止浇注过程导致泡沫过滤器发生位移。

本申请的浇注***依据“低流速、平稳洁净充型”的原则并结合铸件的结构特点，采用半封闭式底注浇注***，最小截面积设置在直浇道上，直浇道局部采用变直径和90度直角折弯，确保直浇道快速充满状态，减少铁水氧化夹渣物的产生和充型流速，其中直浇道第一弯折部上方的陶瓷管内口的进铁水高度H为400mm～700mm(即进口至第一弯折部之间的距离)，各主要浇注单元的总截面积比为：Σ_A直浇道∶Σ_A横浇道∶Σ_A内浇道＝1∶1.3～1.4∶1.1～1.2。为了减少冲砂缺陷，直浇道、内浇口全部用耐火陶瓷管制作。泡沫过滤器和发热冒口选用济南圣泉集团股份有限公司提供的碳化硅泡沫过滤器和FT型发热冒口。

如附图12-13所示，本申请的所述的长轴部101的外侧包覆有第一冷铁9，长轴部101的内腔填充有砂芯10；所述的短轴部103的外侧设置有第二冷铁11，所述的轴销孔104内设置有第三冷铁12；所述的第一冷铁9由多块轴向长度与长轴部等长的大冷铁块901构成，所述的第二冷铁11由多块小冷铁块1101构成，所述的砂芯10包括钢管芯骨13和包覆于钢管芯骨外侧面的型砂层14。

如附图12所示，本申请所述的第一冷铁9设置有六块，且均匀分布于铸件型腔1的长轴部101的外表面上；采用该结构，可以大大简化单块冷铁的使用数量，并且能够形成更理想的铸件表面。

作为示例，本申请所述的第一冷铁9每相邻两块之间的间距为15mm～35mm，因为第一冷铁位于铸件型腔的长轴部的外表面上，彼此是拼接而成的，相邻两块之间具有间隙，该间隙沿轴向长度延伸；因为大型成形冷铁和砂子受热时的膨胀量不一样，大型成形冷铁之间的间距进行有效控制，使得相邻冷铁之间的间距中的砂子形成的铸件表面更加的平整。

如附图14-16所示，本申请所述的第三冷铁12呈空心的圆柱形，空心圆柱形的第三冷铁12的外侧面上设置有多个挂砂槽1201，所述的挂砂槽1201沿着所述的第三冷铁12的侧壁径向向内凹陷；采用该结构，通过第三冷铁的空心的中心孔和挂砂槽能更加好地将冷铁固定在型砂中，防止小型间接冷铁受高温铁水和热浪冲击作用而发生移位或脱落的问题。

作为示例，本申请所述的挂砂槽1201的轴向宽度为15mm～25mm、径向深度为2mm～5mm；采用该结构，可以实现更好的固定作用。

作为示例，如附图16所示，本申请所述的第三冷铁12的外侧壁距离其所在的轴销孔104的内壁之间的距离为10mm～20mm(具体的是指第三冷铁的最外侧的侧壁与相应轴销孔之间的径向距离)；采用该结构，可以保证二者之间合理的砂子填充的厚度，砂子厚度过薄容易脱落，砂子厚度过厚激冷效果不好。

如附图17、18所示，本申请所述的钢管芯骨13为空心设置，且空心位置中填充有砂块或干砂17，所述的空心位置还引出有出气绳或耐火瓷管(具体图17中从钢管芯骨空心腔室内引出一条出气绳，也可以设置耐火瓷管)；通过空心位置中填充有砂块或干砂，可以防止万一铁水渗漏进入钢管芯骨空心内腔而造成的浇注用的铁水量急剧增加，从而降低发生产品报废的风险，而且空心位置内设置有砂块或干砂又不影响空气的排放；通过在空心位置内设置出气绳或耐火瓷管，钢管内的空气(铁液浇注高温容易引起钢管内空气膨胀)通过铸型中预放的出气绳(如生产商：长兴里塘耐火材料公司生产的出气绳)或预埋的耐火瓷管或铸型中的中空通道从上箱直接引出，避免的安全隐患，提高此处的铁液冷却效率；上述结构可以在铁水浇注时引火点燃，燃烧的空气将钢管内的热气体引出，对铸件起到激冷作用。

如附图18所示，本申请的钢管芯骨13为具有一个轴向开口和轴向底板的圆筒状空心结构，所述的开口(轴向开口)朝下设置即与长轴部的开口侧位于同一侧(本申请的砂箱可以设置上砂箱、中砂箱和下砂箱，彼此结合构成型腔，并且结合位置有分型面；这样铸件型腔周围的砂箱在相互结合构成铸件型腔的时候，为了防止铁液从分型面进入钢管芯骨内部造成铁液量增大，采用将开口朝下设置，从而减少了铁液进入钢管芯骨内部的概率，防止铁液填充至钢管芯骨的内腔中)，空心结构腔体内填充砂块或干砂；采用上述结构，铁水浇注时引火点燃，燃烧的空气将钢管内的热气体引出，对铸件起到激冷作用。

如附图17所示，本申请所述的钢管芯骨13的外侧壁上设置有多根钢筋15，所述的钢筋15沿着钢管芯骨13的外侧壁轴向延伸；采用上述结构，可以实现将钢管外侧的砂子更好地包裹在钢管上，防止钢管外侧按的砂子受高温铁水和热浪冲击作用而发生脱落的问题。

作为示例，本申请所述的钢筋15的尺寸为Φ6mm～8mm；具体的可以通过焊接的方式将这种尺寸的钢筋焊接固定于钢管芯骨的外侧壁上，钢筋的设置可以提高型砂与钢管芯骨之间的接触面积、以实现将管外侧的砂子更好地包裹在钢管上。

如附图17所示，本申请所述的钢管芯骨13上设置有吊轴圆钢16，具体的吊着圆钢沿径向穿设于钢管芯骨的靠近开口侧的侧壁上；采用上述结构，可以方便钢管的吊运移动，具体的在钢管内孔上穿孔焊接吊轴圆钢。

如下为采用上述的本申请设定铸造***来制备行星架铸件的具体铸造方法的实施例：

实施例1

(1)称取以下质量百分比的原料：生铁40％，废钢40％，回炉料20％，碳化硅：生铁、废钢、回炉料总量的0.75％，增碳剂：生铁、废钢、回炉料总量的1.2％。

(2)将全部的碳化硅、生铁、废钢和回炉料放入熔炼炉内，加料中途一次性加入配方用量的增碳剂；加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeMn65(65锰铁)锰铁和FeSi75硅铁(硅铁FeSi75)，锰铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.4％，硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.3％，得到原铁液；将原铁液继续加热到1490℃，获得的该原铁液的成分及质量百分比为：C 3.75％，Si 1.15％，Mn 0.41％，P 0.021％，S 0.023％，其余为铁；

(3)采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，然后加入粒径为3～8mm的孕育剂并紧实，再加原铁液质量的0.004％纯锑和原铁液质量的0.4％电解铜；

其中，球化剂的加入量为原铁液质量的1.1％，出铁量达到球化处理铁液量的75％时开始起爆反应(爆镁反应)，爆镁反应的持续时间为105s；

球化剂为稀土镁合金，其元素质量百分比为：Mg 5.9％，RE 0.49％，Si 44.8％，Ca0.98％，Al 0.49％，MgO 0.37％，余量为Fe；

其中，孕育剂的加入量为原铁液质量的0.65％，孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为：Si 72％，Ca 1.0％，Ba 2.0％，Al 0.70％，S 0.015％，余量为铁；

得到铁液的成分及质量百分比为：C 3.68％，Si 2.05％，Mn 0.41％，P 0.021％，S0.0098％，Mg 0.035％，RE0.004％，Sb0.0038％，CE＝4.38，其余为铁；

将铁液扒渣、静置，当温度降至1336℃时将铁液浇注至铸型以形成铸件；浇注同时用孕育粉进行随流孕育，加入量为原铁液总质量的0.12％；待铸件冷却后，得到本发明的行星架铸件；

其中的孕育粉为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为：Si 72％，Ca 0.85％，Ba2.1％，Al0.8％，S0.012％，余量为铁。

铸件进行100％超声波探伤检测和100％磁粉探伤检测，超声波探伤检符合EN12680-3标准01级要求，磁粉探伤检测符合EN1369标准的1级要求。

本申请上述实施例获得铸件的附铸试块(70mm×70mm×105mm)的物理性能下表1和表2所示：

表1附铸试块力学性能

项目	抗拉强度(MPa)	屈服强度(MPa)	延伸率(％)	硬度(HB)	备注
						标准值	≥650	≥380	≥1	225-305	客户标准
实测值	708	433	2.5	249	产品测试

表2附铸试块金相组织

项目	球化率	石墨大小
			标准值	≥90％	5～8
实测值	92.3％	6

。

实施例2

(1)称取以下质量百分比的原料：生铁50％，废钢40％，回炉料10％，碳化硅：生铁、废钢、回炉料总量的0.75％，增碳剂：生铁、废钢、回炉料总量的1.05％；

(2)将全部的碳化硅、生铁、废钢和回炉料放入熔炼炉内，加料中途一次性加入配方用量的增碳剂；加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeMn65锰铁和FeSi75硅铁，锰铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.42％，硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.4％，得到原铁液；将原铁液继续加热到1480℃，获得的该原铁液的成分及质量百分比为C 3.73％，Si 1.12％，Mn 0.39％，P 0.020％，S 0.022％，其余为铁；

(3)采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，加入粒径为3～8mm的孕育剂并紧实，再加原铁液质量的0.005％纯锑和0.5％电解铜；

球化剂加入量为原铁液质量的1.15％，球化剂为稀土镁合金，其元素质量百分比为：Mg 5.8％，RE 0.48％，Si 45％，Ca 0.96％，Al 0.51％，MgO 0.38％，余量为Fe；

出铁量达到球化处理铁液量的78％时开始起爆反应(爆镁反应)，爆镁反应的持续时间为100s；

孕育剂的加入量为原铁液质量的0.7％，孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为：Si 72.5％，Ca 0.98％，Ba 2.1％，Al 0.75％，S 0.018％，余量为铁；

得到铁液的成分及质量百分比为C 3.65％，Si 2.10％，Mn 0.39％，P 0.020％，S0.0096％，Mg 0.034％，RE0.004％，Sb0.0042％，CE＝4.36，其余为铁；

(4)将步骤(3)获得的铁液进行扒渣、静置，当温度降至1320℃时将铁液浇注至铸型以形成铸件；浇注的同时用孕育粉进行随流孕育，孕育粉的为原铁液总量的加入量的0.10％，待铸件冷却后，得到本申请的行星架铸件；

其中的孕育粉为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为：Si 72％，Ca 0.85％，Ba2.1％，Al 0.8％，S0.012％，余量为铁。

对本实施例获得的铸件进行100％超声波探伤检测和100％磁粉探伤检测，超声波探伤检测符合EN12680-3标准01级要求，磁粉探伤检测符合EN1369标准的1级要求。

对本实施例获得的铸件附铸试块(70mm×70mm×105mm)的物理性能，如下表3、表4所示：

表3附铸试块力学性能

表4附铸试块金相组织

项目	球化率	石墨大小
			标准值	≥90％	5～8
实测值	93.2％	6

。

Claims

1.一种风电行星架铸件的铸造方法，其特征在于：步骤包括：

（1）首先按行星架铸件的结构进行树脂砂铸造，形成铸造***；

（2）铁液制备：称取以下质量百分比的原料：生铁40%～60%，废钢 40%～50%，回炉料0%～20%，碳化硅：生铁、废钢、回炉料总质量的0.7%～0.9%；增碳剂：生铁、废钢、回炉料总质量的0.9%～1.2%；

将全部的碳化硅、生铁、废钢和回炉料放入熔炼炉内，加料中途加入增碳剂；加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeMn65锰铁和FeSi75硅铁，锰铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.3%～0.5%，硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.3%～0.6%，然后得到原铁液；

将原铁液继续加热到1440~1500℃，获得的该原铁液的成分及质量百分比为C 3.70%～3.90%，Si 1.0%～1.2%，Mn0.35%～0.45%，P ≤0.025%，S ≤0.025%，其余为铁；

（3）采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加入粒径为3-8mm的孕育剂并紧实，最后加入原铁液质量0.004%～0.005%纯锑和原铁液质量0.4%～0.6%电解铜；控制球化反应起爆时间和爆镁反应持续时间，出铁量达到球化处理铁液量的70%～80%时开始起爆反应，爆镁反应持续时间90s～120s；

球化和孕育之后得到铁液的成分及质量百分比为：C 3.55%～3.75%，Si 1.95%～2.10%，Mn 0.35%～0.45%，P ≤0.025%，S 0.008～0.012%，Mg 0.025～0.038%，RE0.002～0.005% ，Sb 0.003%～0.005%， CE=4.20～4.40，其余为铁；

（4）将步骤（3）获得的铁液进行扒渣、静置，当铁液的温度降至1310℃～1370℃时将铁液浇注至铸造***内以形成铸件；浇注的同时用孕育粉进行随流孕育，孕育粉的加入量为原铁液总重量的0.1%～0.12%；待铸件冷却后，得到本申请的行星架铸件；

所述的铸造***包括相互连通的铸件型腔和浇注***；所述的铸件型腔包括轴向依次连接的长轴部、轴销部和短轴部，所述的轴销部上设置有轴销孔；所述的浇注***包括直浇道，横浇道和内浇道；所述的直浇道与所述的横浇道垂直连通，所述的内浇道与所述的横浇道垂直连通；所述的横浇道上还设置有过渡浇道，所述的过渡浇道包括第一组过渡浇道和第二组过渡浇道，所述的第一组过渡浇道和第二组过渡浇道分设于横浇道的两端，且所述的第一组过渡浇道和第二组过渡浇道上均连通有内浇道；所述的横浇道呈弧形设置，且弧形的弯折弧度与所述的长轴部的外径相适配；

所述的内浇道与所述的长轴部的端部相连通；所述的第一组过渡浇道或第二组过渡浇道均包括位于上部的大过渡浇道和位于下部的小过渡浇道，所述的小过渡浇道设置有两块，且每块小过渡浇道上均连通有一条内浇道。

2.根据权利要求1所述的风电行星架铸件的铸造方法，其特征在于：步骤（2）所述的碳化硅为元素质量百分比为：SiC≥85%，Si≥60%，C≥25%，S 0.02%～0.05%，粒度为1-5mm的碳化硅；步骤（2）所述的增碳剂为元素质量百分比为：C≥98%，S≤0.05%，N≤0.01%，灰份≤0.3%，挥发份≤0.3%，粒度为0.5-3mm的增碳剂。

3.根据权利要求1所述的风电行星架铸件的铸造方法，其特征在于：步骤（3）的球化剂为稀土镁合金：Mg 5.5%～6.0%，RE 0.4%～0. 6%，Si 42%～46%，Ca ≤1.0%，Al ≤0.6% ，MgO ≤0.40% ，余量为Fe；步骤（3）的孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为：Si 71%～73%，Ca 0.7%～1.3%，Ba 1.6%～2.4%，Al≤1.2%，S≤0.02%，余量为铁；步骤（3）的球化剂加入量为原铁液总量的0.9%～1.15%；孕育剂的加入量为原铁液质量的0.6%～0.8%；步骤（4）中所述的孕育粉为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为：Si 71%～73%，Ca 0.7%～1.3%，Ba1.6%～2.4%，Al≤1.2%，S≤0.02%，余量为铁。

4.根据权利要求1所述的风电行星架铸件的铸造方法，其特征在于：所述的大过渡浇道和位于下部的小过渡浇道之间设置有泡沫过滤器，所述的横浇道的两端分别与所述的泡沫过滤器连通。

5.根据权利要求1所述的风电行星架铸件的铸造方法，其特征在于：所述的两块小过渡浇道上分别连通有一条短内浇道和一条长内浇道，所述的短内浇道位于长内浇道的内侧。

6.根据权利要求4所述的风电行星架铸件的铸造方法，其特征在于：所述的直浇道上具有第一弯折部和第二弯折部，所述的第一弯折部和第二弯折部之间通过横向过渡浇道过渡连接；各主要浇注单元的总截面积比为：Σ_A直浇道∶Σ_A横浇道∶Σ_A内浇道= 1∶1.3～1.4∶1.1～1.2；所述的短轴部的端面上设置有发热冒口和冒口出气，所述的冒口出气位于发热冒口的上部；所述的大过渡浇道和小过渡浇道的外沿相对所述的泡沫过滤器的外沿向内缩进8mm～12mm。

7.根据权利要求6所述的风电行星架铸件的铸造方法，其特征在于：所述的第一弯折部上方的直浇道的高度为400mm～700mm；所述的大过渡浇道的上端面高于横浇道的上端面20mm～30mm；所述的内浇道进入铸件型腔的竖向距离为60-130mm。

8.根据权利要求7所述的风电行星架铸件的铸造方法，其特征在于：所述的长轴部的外侧包覆有第一冷铁，长轴部的内腔填充有砂芯；所述的短轴部的外侧设置有第二冷铁，所述的轴销孔内设置有第三冷铁；所述的第一冷铁由多块轴向长度与长轴部等长的大冷铁块构成，所述的第二冷铁由多块小冷铁块构成，所述的砂芯包括钢管芯骨和包覆于钢管芯骨外侧面的型砂层。

9.根据权利要求8所述的风电行星架铸件的铸造方法，其特征在于：所述的第三冷铁呈空心的圆柱形，空心圆柱形的第三冷铁的外侧面上设置有多个挂砂槽，所述的挂砂槽沿着所述的第三冷铁的侧壁径向向内凹陷。

10.根据权利要求9所述的风电行星架铸件的铸造方法，其特征在于：所述的钢管芯骨为空心设置，且空心位置设置有砂块或干砂，所述的空心位置还引出有出气绳或耐火瓷管；所述的钢管芯骨具有轴向的一端开口和另一端的底板，所述的开口朝下设置；所述的钢管芯骨的外侧壁上设置有多根钢筋，所述的钢筋沿着钢管芯骨的外侧壁轴向延伸；所述的钢管芯骨上设置有吊轴圆钢。