隨著限電政策背景下，電力需求持續增長，風電產業將保持持續增長，帶動風電鑄件需求持續增長。同時，風電鑄件產業鏈發展模式作為工業未來發展模式的主要方向，也是風電鑄件行業未來的重點發展方向。

據中商產業研究院預測，2023年中國風電鑄件產能為246萬噸，同比增長15.0%，預計2024年產能將增長至269萬噸。這表明風電鑄件行業正經歷著量與質的雙重提升，市場規模大幅度提升，且產能預計將繼續保持增長。

（數據來源：中商產業研究院整理）

定義

風電鑄件是風力發電機中的關鍵部件，它位于整個產業鏈的上游，起著至關重要的作用，其產品精密性和可靠性是核心競爭力。

具體來說，風機結構中的箱體、扭力臂、輪轂、底座、行星架、定動軸、主軸套等核心部件均為鑄件產品。這些鑄件產品通過材料研發、熔煉、澆注、熱處理、機加工和檢測等多個環節制成，是集配料、熔煉、鑄造、精加工和檢測等工序于一體的高技術附加值產品。

這些鑄件通常由鑄鐵、鑄鋼或其他合金制成，形狀和大小各異，以滿足不同類型和規模的風力發電機的需求。在制造過程中，首先需要對原材料進行熔煉和精煉，然后將其倒入預先設計好的模具中，經過冷卻和固化后，形成所需的鑄件。這些鑄件需要經過嚴格的質量控制，包括尺寸檢查、表面質量檢查和機械性能測試，以確保其滿足設計和使用要求。

風電鑄件行業分類

風電鑄件根據其在風力發電機組中的不同功能和位置，可以分為幾類。

風電鑄件行業分類

1、輪轂作為風電機組的關鍵部件之一，輪轂連接風機葉片，承擔著傳遞風能到轉子軸的重要任務。

2、底座底座是風電機組的支撐結構，保證整個機組穩定地立于地面或海上。

3、軸及軸承座包括主軸和軸承座，這些部件負責實現轉子的旋轉以及力的傳遞，并保證轉動的平穩性。

4、梁結構在風電機組中起到支撐作用，確保整體結構的強度和穩定性。

5、齒輪箱部件主要包含齒輪箱箱體、扭力臂、行星架等，這些部件負責將風力轉化的動力進行增速，以便達到發電機發電所需的轉速。

此外，風電鑄件在生產過程中通常要經過熔煉、澆注、熱處理和機加工等工序。其原材料要求較高，常用的鐵素體球墨鑄鐵材質在歐洲標準為EN-GJS-400-18U-LT或DIN EN 1563，要求具有良好的抗拉強度、伸長率、剛度以及低溫下的高沖擊強度。

（資料圖：河南省化工機械制造有限公司 12MW風電電機鑄件）

風電鑄件行業發展歷程

——1970年代末至1980年代初

現代風力發電技術開始發展，初期的風電機組多為小型實驗性設備，對應的鑄件生產規模較小，以手工或半自動化為主。

——1990年

隨著可再生能源概念的普及和各國對環境保護的重視，風力發電開始得到較快發展。這個時期，風電機組的功率等級逐漸提升，對鑄件的質量要求也越來越高，促進了鑄造工藝的改進和專業化。

——2000年代初

全球對清潔能源的需求進一步增加，尤其是歐洲、北美和亞洲的一些國家開始大規模推廣風力發電。這導致風電鑄件需求量大幅增長，生產技術持續升級，行業開始形成規模化、標準化的生產體系。

——2010年代

風力發電成為全球重要的電力來源之一，大型化、高效率的風電機組逐漸成為市場主流。這一時期，風電鑄件不僅在數量上實現了飛躍，其制造工藝也更加精細和先進，如使用計算機輔助設計（CAD）進行優化、采用自動化和機器人技術提高生產效率等。

——2020年代

面對全球氣候變化的挑戰，風力發電作為減少碳排放的有效途徑被越來越多的國家采納。風電鑄件行業進一步加強研發和技術創新，以提高產品性能和降低生產成本。同時，隨著海上風電的興起，對鑄件的性能要求更為苛刻，推動了材料科學和制造工藝的進步。

（資料圖：金雷股份鑄造軸）

風力發電鑄件的類型

1. 風輪鑄件

風輪是風力發電機組的主要組成部分，其鑄件類型主要包括葉片、轂盤、扇盤等。葉片采用玻璃鋼、碳纖維等材料，而轂盤和扇盤等部件則采用耐熱鑄鐵或高強度鋁合金鑄件。

2. 托架鑄件

風力發電機組的托架一般采用鑄鐵制作，托架類型主要為液壓式和機械式兩種。液壓式托架具有超級防傾斜性、承受載荷能力強等特點，因此被廣泛應用。而機械式托架則適用于風速較小、風場穩定的地區。

3. 塔筒鑄件

塔筒鑄件是風力發電機組的支撐結構，其主要材料包括鋼材、混凝土等。目前國內常用的塔筒鑄件多采用切割焊接或整體澆鑄等工藝生產。此外，在一些特殊的地理環境下，一些設計者也采用木材、竹材等天然材料制作塔筒鑄件。

風電鑄件的原材料構成

風電鑄件的原材料構成主要包括鑄造合金和輔助材料兩個方面。

鑄造合金

鑄造合金常用的有鋁合金、銅合金和鋼鐵合金，分別適用于不同的風電設備部件。輔助材料包括砂型材料、粘結劑、澆注材料和脫模劑，它們在鑄造過程中起著關鍵的作用。通過選擇合適的原材料，可以提高風電鑄件的質量和性能保證整個風電設備的可靠運行。

1.鋁合金：鋁合金是風電鑄件中常用的一種材料，具有較高的強度和良好的耐腐蝕性能，適用于制造風電設備中的葉輪、軸承座等部件。

2.銅合金：銅合金具有良好的導熱性和導電性，同時也具有較高的強度和硬度，適用于制造風電設備中的導電部件和機械零部件。

3.鋼鐵合金：鋼鐵合金是風電鑄件中最常用的材料之一，具有高強度、耐磨損、耐腐蝕等特點，適用于制造風電設備中的齒輪、軸等重要部件。

輔助材料

1.砂型材料：砂型是制作鑄件常用的一種模具，其材料通常為石英砂、耐火砂等，用于制作鑄件的外形和內部空腔。

2.粘結劑：粘結劑是將砂型材料固化在一起的材料，常用的粘結劑有粘土、水玻璃等，用于增強砂型的強度和抗熱性能。

3.澆注材料：澆注材料是指用于將熔融金屬倒入砂型中的材料，常用的澆注材料有熔融鋁、熔融銅等用于制造鑄件的金屬部分。

4.脫模劑：脫模劑是為了方便從砂型中取出鑄件而使用的一種涂料，常用的脫模劑有石蠟、硅油等，用于減少鑄件與砂型的粘附力。

風電鑄件的原材料構成對于其質量和性能有著重要的影響。選擇合適的鑄造合金和輔助材料，可以提高風電鑄件的強度、耐磨性和耐腐蝕性，從而提高整個風電設備的工作效率和使用壽命。

風電鑄件工藝流程

風電鑄件工藝流程，就大塊來講鑄件生產過程主要包括鑄造和精加工兩大主要環節，裝配部分基本由交付企業負責。

廢鋼、生鐵等通過鑄造環節制造毛坯鑄件，隨后的精加工工序按照毛坯形狀特點及產品具體需求，采用多種技術手段加工來達到交付狀態。其中精加工環節設備投入和人力成本較高，而風電鑄件因需求更加精細和復雜，其精加工生產線設備成本更高，加工精度高，需要花費很多人力和技術進行精耕細作。

（資料圖：河南省化工機械制造有限公司）

風電鑄件鑄造工藝方案

1、造型工藝

（1）澆注系統

采用底注澆注系統，為了增加沖型速度，使型腔溫差減少，我們采用二個直澆道。鐵液平穩進入型腔；直澆道￠110㎜；橫澆道厚度為50㎜；內澆道為披風式厚度為20㎜；頂部設瓶式冒口；冒口尺寸為￠350㎜×700㎜3個。

（2）壁厚偏差和避免質量控制

采用呋喃樹脂自硬砂和相應的醇基涂料，保證尺寸精度和表面質量；采用定位芯頭，下芯時檢查樣板，以保證提高尺寸精度。

（3）為了保證型砂強度和發氣量，外型和芯子在前一天做好，第二天配模。

2、熔煉及澆注工藝

（1）球化劑：Mg使球墨圓整，對大斷面球鐵能減緩球化衰退，Mg阻礙石墨析出，殘Mg量高，增加收縮和脆性，Mg易氧化，在鐵水表面形成氧化膜，進入砂型易使鑄件產生夾渣和皮下氣孔。殘Mg量應控制在保證球化的前提下越低越好，但我們考慮大件凝固時間長，應提高抗衰退能力，Mg量應高些，使最終含Mg控制在0.04-0.06%。

（2）稀土：RE是通過抵消干擾元素的有害作用，而間接地起球化作用，但在厚大鑄件中，RE留量高容易造成碎塊狀石墨增多。為了提高抗衰退能力，所以采用混合球化劑，既可以保證起球化作用的Mg的含量，同時也可以保持較高的抗衰退能力。在球化處理時，為了提高鎂的吸收率，控制反應速度及提高球化效果，采用特有的球化工藝。對球化處理的控制，主要是在反應速度上進行控制，控制球化反應時間在1.5-2分鐘左右，RE我們一般控制在0.025%以下。

（3）為保證鐵液質量，要求爐膛內潔凈，無殘留鐵液。利用直讀光譜儀、熱分析儀進行爐前快速分析和爐后分析。

（4）根據化學成分和組織要求，采用國內優質生鐵，碳素廢鋼，要求無泥砂和油污。采用高的過熱溫度，提高金屬液的純凈度，即在出爐溫度的基礎上增加30℃～40℃的過熱。

（5）熔化工藝

我們用優質生鐵啟爐；熔清后加入碳素廢鋼；爐內鐵液溫度在（1460±10）℃時，停電、用去渣劑進行扒渣處理、并進行原鐵水成分化驗，檢測C、Si、P、S、Mn含量。根據爐前分析結果來調整爐內原鐵液化學成分。繼續提溫至1520±5℃停電降溫，再次取爐前試樣，檢測C、Si、P、S、Mn含量。當爐內溫度降至1440℃-1450℃出爐，沖入鐵水包進行球化處理，要求原鐵液化學成分：C3.6％～3.75％；Si0.8％～1.0％；Mn≤0.25％；P≤0.025％；S≤0.02％；鑄件終成分控制：C3.52-3.65 %，Si1.9-2.00 %，Mn0.15-0.20 %，S≤0.015 %，P≤0.03 %，Sb0.008-0.010 %，殘余Mg0.040-0.055 %，殘余RE≤0.025 %。

（6）球化孕育處理過程

球化采用堤壩沖入法，將5-30mm粒度的釔基重稀土球化劑52%+輕稀土球化劑48%放入用20噸的處理包底的一側的凹槽內，加入量1.65 %，略加緊實，上面覆蓋孕育劑總量的0.4%，上面再加入覆蓋劑。鐵水沖入另一側，當爐內溫度降至1440℃-1450℃出爐，沖入鐵水進行球化處理，同時將粒度為5-12mm爐前孕育劑隨鐵水流入沖入鐵水包（或在包內另一質）加入量0.3%，進行鐵水孕育，反應時間應在1.5分鐘左右，待反應將結束后扒渣2-3次。

（7）澆注工藝

厚大斷面鑄件的特點是低溫處理、低溫澆注，Ca元素可以比常規產品較低，在電爐熔煉的條件下，可控制在1.5%以下，以適當地脫氧、脫硫，Ca的溶解性差，很容易形成夾渣等鑄造缺陷；因此，必須有針對性的成份考慮，一方面延緩球化衰退，另一方面促進異質形核。

我們在鑄件澆口上設置專用18噸定量包，為加強孕育在定量包內預埋4塊150×100×50的定制孕育塊（或者在定量包底內加入孕育劑總量的0.2%），澆注溫度1310℃-1320℃（定量包內拔塞拔出溫度），一邊澆注，一邊將粒度為1-3mm0.1%，依據澆注時間控制瞬時孕育劑的加入速度。為進一步保證鑄件質量，工藝規定澆注時要有一定的多余鐵水從冒口溢流出去。然后在冒口表面覆蓋保溫劑。澆注結束后在150-160小時，即鑄件溫度約250℃以下開箱。

3、清理

清除澆冒口、分型面及芯頭披縫，同時打磨。鑄件表面粗糙度要達到Ra12.5-25。

清理工序清理后的鑄件，經檢查員檢查合格，按規定的顏色涂上合格標記，產品庫負責對入庫鑄件的檢驗標記進行檢查，無標記或標記不清的鑄件應拒絕入庫。

（資料圖：河南省化工機械制造有限公司風電鑄件—支座（偏航））

風電鑄件行業的進入壁壘

風力發電設備的工作環境和條件較為惡劣，風電鑄件的材質性能需滿足特殊要求，對產品質量要求很高，從掌握生產工藝并形成批量穩定的生產能力需要較長時間，生產能力擴張同時還需要大量資金和專業工人，使得行業具有較高的技術門檻。

風電整機企業在選擇鑄件配套供應商時，需對鑄件企業進行十分嚴格的認證和篩選，周期較長，后進入者要打開市場難度較大。

整體來說，風電鑄件屬于高端鑄件，具有投資大、建設周期長、技術難度高等特點，并存在一定的進入壁壘，具體體現為：

1、技術和經驗壁壘

風電設備在室外的高空運行，若發生故障單次拆裝成本高，特別是海上風電還要考慮到氣候因素對維護的影響，不便于經常維修，設計安全運行時間通常為20年，甚至30年。因此，對風電鑄件材質的疲勞強度，嚴格的無損探傷要求、對鑄件質量的可靠性和耐用性等機械性能均提出了非常嚴格的要求。

在這種情況下，鑄件生產對技術和生產經驗積累的要求較高，各環節均需運用到長期積累的生產技術及經驗。企業不但要具有較強的自主創新能力，根據不斷變化的市場和客戶需求，快速開發出能適應市場、滿足客戶需求的新產品，還要具備成熟的產品技術管理能力和精細的現場管理水平，這些都需要在長期實踐中形成系統的技術研發基礎與專業生產經驗。

2、資金和設備壁壘

首先，風電鑄件的完整工序涉及熔煉、澆注、機械加工等多個工藝環節。研發新技術、新工藝，不斷開發高端新產品、完善生產工序，是鑄件企業實現產業升級與提高自身競爭力和盈利能力的必然選擇。這決定了鑄件企業需在高附加值的新產品研發方面持續保持較高的投入水平。

其次，風電鑄件企業生產所需的設備種類多且單位價值高，固定資產投資規模較大。同時，企業為新技術、新工藝的研發以及工序的完善投入大量資金。產品生產過程復雜，質保周期長，流動資金占用量較大。這些都決定了風電鑄件行業屬于資金密集型行業。

3、規模壁壘

風電鑄件行業已逐步由幾家大型企業主導，其他企業參與競爭較困難，新進入者必須發展成高起點、大規模的專業化生產企業才有立足之地。同時，成本受匯率變動和原材料價格波動等因素影響，大型重工裝備鑄件生產的成本控制難度日益增加。企業要在激烈的市場競爭中保持優勢，必須依靠規模化生產有效控制成本。

而規模化生產經營需要資金、設備及人力的長期、大量投入，新進入的企業在短時間內難以形成比較優勢，整體競爭力有限，很難在激烈的市場競爭中立足。

4、市場壁壘

鑄件下游企業為保障自身供應體系的穩定性與品質，紛紛建立了自身獨立、系統且嚴苛的供應商評審機制，只有通過上述評審的供應商方能進入其物資供應體系，具備為其提供產品的資格。

風力發電機組要求可靠使用壽命在20年以上，鑄件企業提供的產品必須持續達到整機廠商的質量要求，同時滿足其余各項認證，方能被認定為合格供應商，雙方之間才能建立長期穩定的合作關系。

同時，風電鑄件是定制產品，對某個規格型號的產品批量化生產前必須經過較長時間的試制生產和檢測，一旦形成合作，則會在產品質量、交貨期以及價格等方面形成長期的戰略合作關系。因此，上下游廠商一旦形成合作，這種合作將具有持續性和穩定性。

代表企業

日月股份

日月重工股份有限公司是專業從事金屬材料研發創新、應用生產、銷售服務于一體的鑄造及機加工上市企業、國家高新技術企業、全國知名的鑄件供應商之一，以生產厚大斷面球墨鑄鐵重大裝 備基礎件見長，居于行業龍頭地位。

日月是為能源工業企業提供關鍵基礎件的合作伙伴,運用自身優勢，組建鑄鐵材料研發創新、鑄造仿真模擬技術等完備專家知識系統,參與客戶（尤其在風能和核能工業領域）的前期重要設計環節、為其提供專業的解決方案。

風電關鍵基礎件產品：前箱體、前殼體、主殼體、空心驅動殼體、中箱體、下箱體、上箱體、前箱體、主軸套、6X 二級行星架、6X 后箱蓋、6X 后箱體、6X扭力臂、6X 一級行星架、6X 中箱體、Model-X機艙底板、QB輪轂、20輪轂、MK3E底座、12MW底座、V20 底座、9MW主軸、YC85主軸、YC85軸承座、V20軸承座、6050 主機架、6X 輪轂、V12 底座。

（資料圖：?日月股份 20輪轂）

?廣大特材

張家港廣大特材股份有限公司成立于2006年，是一家以高品質特種合金材料為核心業務的高新技術企業。公司自成立以來，一直致力于成為高端裝備用先進基礎材料及制品行業領先制造商。

目前已形成合金材料和合金制品兩大產品體系：其中合金材料包括高品質齒輪鋼、高品質模具鋼、特種不銹鋼以及高溫合金、超高強度鋼等國家重點鼓勵發展的新材料產品；合金制品主要包括以合金材料為基礎制成的風電裝備、軌道交通及各類精密機械部件。

風電裝備部件包括大型風力發電機主軸、齒輪箱結構件、輪轂、機架等裝備部件主要用于風力發電場的風機裝備，隨著國家碳排放、碳中和等碳政策的不斷實施，未來新能源風電裝備市場規模將持續擴大，公司將在風電主軸、輪轂、彎頭等已有產品的基礎上，繼續深入布局新能源海上風電關鍵部件業務板塊，豐富產品矩陣。

（資料圖：廣大特材）

?金雷股份

金雷科技股份公司成立于2006年3月，2015年4月22日，公司正式在深交所創業板上市。公司成立以來，不斷擴大生產規模 ，提升技術水平，打造了集高品質 鋼錠制備、鍛造、熱處理、機加工、涂裝于一體的完整產業鏈 ，相關配套設備齊全，生產工藝結構完善 ，工序產能匹配合理，可持續發展能力強。

公司以生產風機主軸及Φ4000mm以下各類大型鑄、鍛件為主，產品廣泛應用于風電、水電、火電、礦山、冶金、石化、船舶、模具等多種行業領域。公司具有年生產風電鑄造主軸1500支、鍛造主軸10000支、Ⅰ→V類大型鍛件20萬噸的綜合生產能力。

（資料圖：金雷股份鑄造軸）

吉鑫科技?

江蘇吉鑫風能科技股份有限公司（簡稱：吉鑫科技）始創于研發和制造大型風力發電機組用零部件的領先企業，創立于2003年，技術能力覆蓋了750KW-15MW風力發電機組用輪轂、底座、軸、軸承座等系列產品，具備從模具、鑄造、機加工、噴涂、裝配的全套生產能力。2009年，公司建成省級大型風電金屬部件工程技術研究中心，在風電鑄造技術方面一直處于國際先進水平。

（資料圖：吉鑫科技 3MW底座）

豫化機

河南省化工機械制造有限公司是生產風力發電及化工機械設備的創新型企業。主要產品有耐低溫沖擊球墨鑄鐵風力發電設備及備件、化工鑄鐵塔、各種牌號鑄鐵件、化工泵、閥門等。公司主導產品為系列風電設備和系列化工塔設備，公司有大型風電企業生產系列產品，其中與湘電、中電、中車等企業建立了長期合作關系。

風電鑄件產品：風電鑄件一支座(偏航)、風電鑄件-機架、海上風電鑄件4.0U、6.45MW海上風電電機殼、12MW風電電機鑄件、3MW風電電機殼。

（資料圖：河南省化工機械制造有限公司 海上風電鑄件4.0U）

來源綜合自：百度文庫、智研瞻、中商情報網、HXW 湖西王集團、認知復利、砂型鑄造及各企業官網