本发明涉及锻件制造，具体涉及一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置。
背景技术：
1、随着风电行业在我国飞速发展和成熟，风力发电主轴单机的兆瓦级发电功率正逐步想更大方向发展。但目前9mw以上的大规格主轴多为铸件，虽然其有重量轻，成本低的优点，但同时锻件产品机械性能低、铸造缺陷多、装机后倒塔率高的劣势也很大程度限制了其在6-10mw规格范围内的发展。锻件性能远远优异于铸件，随着锻造技术的不断提高，锻压设备的不断升级，国内对于接近铸件形状的锻件需求整逐步变得急切，产品单机规格从目前的6-10mw范围看，质量要求越来越高，锻件制造成本也急需要向铸件递进，尤其是近年出现的6mw以上主轴，该类主轴法兰直径大，内孔台阶多且为不规则曲线轮廓，设计结构形状均极接近铸件产品特征。这就要求锻造技术解决近轮廓仿形成型的工艺难题，且同时容易也要解决锻造过程中易出现折叠、裂纹、偏心、凹坑等问题，是对风电主轴的设计制造和锻造生产方法提出了更高要求。
2、现有传统锻造生产方式主要为镦粗，冲孔，拔长工序，无法精准实现超大落差、薄壁、异形轮廓台阶空心长轴锻件的制造。尤其内孔形状特殊的产品，致使产品原料投入巨大，并且后续深孔机加工过程中花费时间也较长，会严重延缓整体生产进度。同时，常规的空心芯棒拔长成型法无法防止不同大小内孔在锻造时过渡变形过程中的偏心与内孔折叠等问题。
3、大型薄壁空心主轴规格较大，常规的自由锻方式在加热及锻造时，不容易消除原料的成分偏析及坯料内部和外表面的锻造温差问题，易出现粗晶、非金属夹杂物聚集等现象，对产品力学性能产生非常大的影响。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提出一种大型风电主轴锻件的热锻成型及调质热处理工艺，以及一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，旨在提高风电主轴锻件的质量、缩短风电主轴锻件的制造周期。具体的技术方案如下：
2、一种大型风电主轴锻件的热锻成型及调质热处理工艺，包括热锻成型工艺和热锻成型后的调质热处理工艺，所述热锻成型工艺采用空心模锻和自由锻相结合的复合仿型锻造方法，所述复合仿型锻造方法包括在坯料保温出炉后先后进行的第一火整体镦粗作业、第二火整体镦粗兼拔长作业、第三火冲孔作业、第四火轴身成型作业和第五火法兰镦粗作业；其中，所述第一火整体镦粗作业中，采用自由锻将坯料制成扁方坯料形状，然后回炉保温；所述第二火整体镦粗兼拔长作业中，采用自由锻将坯料制成回转体坯料形状；所述第三火冲孔作业中，使用异形芯棒进行冲孔；所述第四火轴身成型作业中，将滚圆芯棒定位于坯料内孔进行轴身各段外圆的滚圆成型作业；所述第五火法兰镦粗作业中，采用专用漏盘旋压镦粗方法对法兰进行镦粗，所述专用漏盘旋压镦粗方法包括在油压机移动工作台的回转空心转台上设置专用凹模作为下模具，坯料放置在凹模旋转中心，上模具为固定在油压机上的异形局部冲模，上模具在向下逐渐施压的过程中其下模具还同步进行旋转，从而形成法兰的旋压镦粗，上模具与下模具闭合时法兰的旋压镦粗完成；其中，所述异形芯棒和异形局部冲模均为根据有限元计算设计所得到的形状与尺寸而制得。
3、优选的，所述第一火整体镦粗作业中，设置保温温度为1250℃，保温8～12h。
4、优选的，所述第四火轴身成型作业中，控制锻造温度和锻造比，使得锻造温度在1250℃～850℃范围内，锻造比≥5；锻造时在坯料内孔穿入滚圆芯棒，采用v型砧对轴身小端进行预拔，再对轴身各段进行逐一拔长。
5、优选的，所述第五火法兰镦粗作业中，旋压镦粗时注意控制锻造温度，当温度低于850℃时立刻回炉保温，重复此过程，逐步旋压镦粗成型。
6、本发明中，所述调质热处理工艺包括以下步骤：
7、s1、加热：将锻造成型后的风电主轴按阶梯加热方式逐渐升至650℃±10℃，保温时间2～6h，升温速率≤80℃/h，继续加热至840～860℃后，保温6～8h；
8、s2、出炉：风电主轴加热完成后吊装出炉；
9、s3、淬火：风电主轴出炉吊装过程中控制冷却时间4～6min至表面温度在800-815℃范围时，将风电主轴浸入槽液温度在23～25℃的pag介质槽内进行淬火处理；注意吊装时应将风电主轴竖直放置，使得风电主轴整轴全部浸入槽液中，液面覆盖主轴最上端；
10、s4、回火：风电主轴表面返温至250～300℃之间时，将其从槽中吊出，在进行回火处理，回火温度加热至400-430℃，保温2-6h；再升温至600-630℃，保温18-30h后取出，空冷。
11、优选的，所述pag介质槽内设置有主轴内孔加速冷却器，所述主轴内孔加速冷却器包括竖立设置在所述pag介质槽内的喷液管和连接所述喷液管的喷液泵，所述喷液管的上端设置有喷口，所述喷液泵的吸入口通过管路插入于所述pag介质槽内，所述喷液泵的吐出口通过管路与所述喷液管的下部相连通；风电主轴吊装进入所述pag介质槽后，所述喷液管位于风电主轴内孔的下部中心位置，并通过所述喷液泵和所述喷液管向风电主轴内孔中强制喷入pag介质液体以实现pag介质液体在风电主轴内孔中的循环流动，从而加速风电主轴内孔的冷却。
12、本发明中，所述pag介质槽的底部设置有用于放置风电主轴的若干支撑柱，淬火时风电主轴的法兰端定位在所述支撑柱上。
13、优选的，在所述pag介质槽内围绕所述喷液管的周围还竖立设置有若干数量的主轴吊装限位杆，所述主轴吊装限位杆相对于所述喷液管的中心轴线向外侧倾斜设置。
14、优选的，所述喷液管的外径尺寸为风电主轴内孔尺寸的3/5～2/3倍。
15、优选的，在所述喷液管的上部外侧还设置有用于监测pag介质液体在风电主轴内孔中向上流动速度的流速监测传感器，所述喷液泵为变频喷液泵，所述流速监测传感器、变频喷液泵分别连接控制器。可通过控制器动态调整变频喷液泵的转速，从而使得pag介质液体在风电主轴内孔中向上流动的速度达到设定值。
16、优选的，在所述喷液管的上部外侧还设置有用于监测风电主轴内孔中pag介质液体温度的温度传感器，所述温度传感器连接控制器。可根据测得的风电主轴内孔中pag介质液体温度，由控制器动态调整变频喷液泵的转速，对风电主轴内孔的冷却速度进行控制。
17、作为进一步的改进，本发明的一种大型风电主轴锻件的热锻成型及调质热处理工艺中还设置有用于在步骤s2中风电主轴吊装时使用的主轴吊装在线防冷装置，所述主轴吊装在线防冷装置包括用于竖向吊装风电主轴的吊具、通过支撑筋连接在所述吊具外围的水平方框、对应安装在所述水平方框的四个框边上的四个耐高温金属卷帘，相邻两个所述耐高温金属卷帘的卷帘轴的端部之间通过角尺齿轮传动实现金属卷帘的同步升降，四个所述金属卷帘的其中一个金属卷帘上设置有电动拉线器；在所述步骤s2的吊装主轴的运输过程中，通过所述电动拉线器将四个耐高温金属卷帘同步下放，从而在风电主轴外围形成防止所述风电主轴过快冷却的储热反射屏障；在所述步骤s3的吊装主轴下放至pag介质槽内的过程中，通过所述电动拉线器将四个耐高温金属卷帘逐步上卷，从而将风电主轴顺利浸入槽液内。
18、优选的，所述电动拉线器的供电可采用电池供电、无线遥控器进行遥控的操作方式，也可以采用拖线供电、有线遥控器进行遥控的操作方式。
19、本发明中，所述耐高温金属卷帘朝向风电主轴的一侧的面上设置有热辐射反射涂层。
20、本发明的有益效果是：
21、第一，本发明的一种大型风电主轴锻件的热锻成型及调质热处理工艺，热锻成型工艺采用均匀化锻造技术，通过对第一火锻造控制，合理地设置保温温度和保温时间，可使坯料局部成分均匀化，改善性能。
22、第二，本发明的一种大型风电主轴锻件的热锻成型及调质热处理工艺，热锻成型工艺中所采用的异形芯棒外形通过有限元计算设计成仿形过渡曲面外形，可有效地解决内孔折叠问题。冲孔时产生的大变形量可有效破碎组织，改善粗晶；采用专用凹模和异形局部冲模对法兰成型时，可有效地防止内孔变形及减小偏心。
23、第三，本发明的一种大型风电主轴锻件的热锻成型及调质热处理工艺，轴身成型时，通过对锻造温度和锻造比的控制，控制压下量，可有效地改善粗晶现象。
24、第四，本发明的一种大型风电主轴锻件的热锻成型及调质热处理工艺，内孔采用仿形锻造近净成形工艺，设计了专用的冲孔冲头、仿形芯棒和凹模，比传统工艺可节省原材料5吨，大幅缩短后续机加工过程，可使整体制造周期缩短15％，制造成本降低25％。
25、第五，本发明的一种大型风电主轴锻件的热锻成型及调质热处理工艺，调质热处理工艺中，pag介质槽内设置有主轴内孔加速冷却器，pag介质液体可在风电主轴内孔中向上循环流动，加速孔内热量的排出，从而使得主轴内外冷却较为均衡，由此提高了淬火的质量，缩短了淬火的时间，并克服了传统水+pag介质淬火时容易出现大型整支空心主轴淬火开裂的弊端，并且能够达到传统水淬油冷方式相同的力学性能。
26、第五，本发明的一种大型风电主轴锻件的热锻成型及调质热处理工艺，调质热处理工艺中所采用的主轴吊装在线防冷装置，可有效防止主轴吊装过程中风电主轴的过快冷却，提高后续pag介质淬火的质量和稳定性。
1.一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，其特征在于，包括用于竖向吊装风电主轴锻件的吊具、连接在所述吊具外围的水平方框、对应安装在所述水平方框的四个框边上的四个耐高温金属卷帘，相邻两个所述耐高温金属卷帘的卷帘轴的端部之间通过角尺齿轮传动实现金属卷帘的同步升降，四个所述金属卷帘的其中一个金属卷帘上设置有电动拉线器。
2.根据权利要求1所述的一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，其特征在于，所述耐高温金属卷帘朝向风电主轴的一侧的面上设置有热辐射反射涂层。
3.根据权利要求1所述的一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，其特征在于，在吊装风电主轴锻件的运输过程中，通过所述电动拉线器将四个耐高温金属卷帘同步下放，从而在风电主轴锻件外围形成防止所述风电主轴锻件过快冷却的储热反射屏障。
4.根据权利要求1所述的一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，其特征在于，还配套设置有用于风电主轴锻件热处理的pag介质槽，在吊装风电主轴锻件下放至pag介质槽内进行热处理的过程中，通过所述电动拉线器将四个耐高温金属卷帘逐步上卷，从而将风电主轴顺利浸入pag介质槽的槽液内。
5.根据权利要求1所述的一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，其特征在于，所述水平方框通过支撑筋连接在所述吊具外围。
6.根据权利要求1所述的一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，其特征在于，所述电动拉线器采用电池供电、无线遥控器进行遥控的操作方式，或者采用拖线供电、有线遥控器进行遥控的操作方式。
7.根据权利要求4所述的一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，其特征在于，所述pag介质槽内设置有主轴内孔加速冷却器，所述主轴内孔加速冷却器包括竖立设置在所述pag介质槽内的喷液管和连接所述喷液管的喷液泵，所述喷液管的上端设置有喷口，所述喷液泵的吸入口通过管路插入于所述pag介质槽内，所述喷液泵的吐出口通过管路与所述喷液管的下部相连通；风电主轴锻件吊装进入所述pag介质槽后，所述喷液管位于风电主轴锻件内孔的下部中心位置，并通过所述喷液泵和所述喷液管向风电主轴锻件内孔中强制喷入pag介质液体以实现pag介质液体在风电主轴锻件内孔中的循环流动，从而加速风电主轴锻件内孔的冷却。
8.根据权利要求7所述的一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，其特征在于，所述pag介质槽的底部设置有用于放置风电主轴锻件的若干支撑柱，淬火时风电主轴锻件的法兰端定位在所述支撑柱上；在所述pag介质槽内围绕所述喷液管的周围还竖立设置有若干数量的主轴吊装限位杆，所述主轴吊装限位杆相对于所述喷液管的中心轴线向外侧倾斜设置。
9.根据权利要求8所述的一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，其特征在于，在所述喷液管的上部外侧还设置有用于监测pag介质液体在风电主轴锻件内孔中向上流动速度的流速监测传感器，所述喷液泵为变频喷液泵，所述流速监测传感器、变频喷液泵分别连接控制器。
10.根据权利要求8所述的一种风电主轴锻件热处理吊装在线防冷装置，其特征在于，在所述喷液管的上部外侧还设置有用于监测风电主轴锻件内孔中pag介质液体温度的温度传感器，所述温度传感器连接控制器。
