风力发电机主轴是风力发电机组的主要部件之一,在世界范围各国密切关注开发风能的条件下,风机主轴制造具有巨大的市场。根据我国工业的发展趋势,本课题制订的主要研究目标为“以尽可能低的生产成本,实现风力发电机主轴批量化生产,建立高效的生产线”,具有非常重要的社会和经济意义。丹麦Vestas公司是全球风机制造的领先者,它的42CrMo4 V80/V90风机主轴由于优良的机械性能,特别是高的抗冲击性能和抗疲劳性能,有非常高的市场需求。本课题将Vestas的42CrMo4钢、型号为V80/V90风机轴的批量生产作为主要研究目标。本课题的主要研究目的是:①采用下注钢锭(炼钢原材料等级按照公司一般标准控制),在31.5MN小型水压机完成风电主轴锻造,降低产品生产成本。②采用模具成型锻造,提高风机主轴的锻造纤维连续性,降低锻件毛坯的机械加工余量,控制生产成本。③在前期炼钢和锻造工序工艺手段不高的前提下,设计合理的化学成份,利用有效的热处理手段,满足风机轴较高的技术要求,实现质量稳定的规模化生产,形成生产线能力。本课题的研究结果表明:①在设计42CrMo4的化学成分时,以控制原材料在常用水平为前提,适当提高Ni%至0.60-0.80%,严格控制影响冲击性能的P和S含量。②采用电炉冶炼、钢包炉精炼的炼钢工艺,能将P%和S%控制在低水平,大气下注的浇注形式不会明显增加实际化学成份中有害元素的总量,能满足风机轴的超声波探伤和磁粉探伤要求,也能为获得优良的机械性能提供较好的化学成分基础。③锻造工艺采用模具成型大而薄的法兰,能大幅度降低锻造毛坯余量,改善毛坯表面质量和法兰圆弧过渡区的锻造纤维流线,不仅有效降低了制造成本,也改善了风机轴的综合质量水平。④调质工艺由“油淬”改为“水淬油冷”,能显著提高风机轴的冲击性能,也是满足风机主轴机械性能必须采取的淬火冷却方式。⑤通过调整42CrMo4的化学成分,采用“钢包炉真空冶炼+大气浇注——模具成型法兰锻造——水淬油冷调质”的工艺方案,形成了一条完整、合理的风机主轴的制造技术路线,在二重集团公司实现了风机主轴的低成本批量化生产,形成生产线制造能力,产品性能指标达到了国外同行的先进水平。