汽輪機主汽調節閥體的鑄造方法
2023-07-01 03:20:21 2
專利名稱：汽輪機主汽調節閥體的鑄造方法
技術領域：
本發明屬金屬鑄造領域，尤其是指汽輪機上主汽調節閥體的鑄造方法。
背景技術：
主汽調節閥體是汽輪機上的關鍵部件，生產難度很大，過去一直依賴國外生產，國內有個別廠家曾經試生產，但未形成批量生產，其鑄造方法為1.採用平作平澆工藝。閥體水平放置，兩側設置澆注系統，法蘭上部設置3個冒口用以補充鋼水。
2.在法蘭部位放置冷鐵加強冷卻，對於閥體外表層型砂及內腔芯砂要使用耐火度高的原砂。
3.熱處理一般為在空氣中冷卻。
上述方法存在的不足是水平放置時冒口尺寸大，冒口數量多，補縮條件差，生產的鑄件外表粘砂嚴重，內腔芯砂易被鋼水燒結而難於清理；在空氣中冷卻的正火處理鑄件，其機械性能不宜保證。為了解決這些問題，有的在鑄件內腔的砂芯中通壓縮空氣以加強內部的冷卻，外部用金屬殼製成鑄型加強外部冷卻，採用水淬的熱處理工藝，此種通壓縮空氣方法需要配置一套裝置，金屬殼製成鑄型成本又很高，水淬工藝需要配置淬火水槽，鑄件水淬時熱處理的裂紋趨向性較大。鑑於此不易形成批量生產。
發明內容
本發明正是為了克服上述不足，提供一種能批量生產出合格汽輪機主汽調節閥體的鑄造方法，主要創新在於調整了鑄造及熱處理工藝，鑄造採取平做立澆工藝，熱處理採用兩級熱處理制度。具體是這樣來實施的汽輪機主汽調節閥體的鑄造方法，其特徵在於鑄造採取平做立澆工藝，即a)平做鑄型平放模具，在模具表面覆50-100mm的鎂碳砂作為面層，其餘背砂填充；在法蘭部位按間隔50-100mm放置隔砂冷鐵隔砂層10-30mm；吹二氧化碳汽體硬化鑄型，取出模具，將鑄型放入烘乾窯在150-300℃下烘12-16小時，出窯後塗刷鋯英粉水基塗料；b)立式澆注將幾部分鑄型組裝緊固好後立起來進行澆注，兩側從下到上依次置有若干層澆口，頂端面上設置一個冒口，冒口底部置有補貼；金屬液充型時先充填鑄型底部，當底部充滿後則從第二層澆口填充金屬液，依次類推從下部向上澆滿鑄型，澆注溫度控制在1550-1559℃，澆注時間控制在2-4分鐘之內，澆注完後鑄件在鑄型中冷卻56-72小時開箱，開箱溫度控制在350-250℃。
這種平做立澆工藝，是按平穩充型有利補縮鑄件的原則設計澆注系統，通過從下而上的逐級澆鑄，能充分利用重力，形成有利的補縮順序。另外在鑄件頂端面只設置一個冒口，冒口用保溫圈和保溫板製作，節省了投資成本。本工藝還在閥身上的法蘭的端面及圓周設置冷鐵加強該部位的凝固速度。
鑄件清砂後，採用兩級熱處理制度，用預備熱處理消除鑄造應力及均勻金相組織，以噴霧方法實施正火及回火工藝，具體如下a)預備熱處理將清理好的鑄件、在溫度不低於150℃裝入熱處理爐加熱10-13小時升溫至600-650℃保持此溫度2-5小時；再加熱8-12小時升溫至980-1100℃保持此溫度26-30小時，然後關閉燒嘴使鑄件在爐內隨爐子降溫冷卻至200-350℃出爐；b)預備熱處理結束後，將鑄件從熱處理爐拉出立即進行熱割冒口，熱割冒口時鑄件溫度保持在150-350℃。在切割過程當中若溫度低於150-200℃需重新上窯加熱，保證熱割冒口時鑄件溫度保持在150-350℃。
c)正火處理鑄件，將鑄件裝入熱處理爐加熱10-13小時升溫至600-650℃保持此溫度2-5小時；再加熱8-12小時升溫至900-1000℃保持此溫度16-22小時，然後將鑄件從爐子拉出，向鑄件表面噴水霧，先噴40-60分鐘，停50-60分鐘，再噴15-20分鐘，再停50-60分鐘，循環第二次噴霧過程，同時在鑄件內腔插入風管吹入壓縮空氣，直到100℃以下。
d)回火處理將鑄件裝爐以每小時50-70℃的加熱速率升溫至680-700℃保溫20-24小時，再以每小時50-70℃的速率降溫至250-350℃，將鑄件拉出爐冷卻到室溫。
本發明採用平做立澆工藝，解決了補縮所產生的缺陷，採用噴霧熱處理工藝達到甚至超過機械性能指標，成功批量生產了汽輪機主汽調節閥體，解決了難以生產的問題。
該鑄件的技術質量指標是化學成分C≤0.18％ Mn＝0.40-0.70％ Si≤0.60％ S≤0.030％ P≤0.030％ Cr＝2.00-2.75％Mo＝0.90-1.20％ Ni≤0.30％ Cu≤0.30％ Al≤0.30％機械性能Rm＝485-660MPa Rp0.2≥275MPa A4≥20％Z≥35％表面及內在質量要求無損探傷達到MT檢測一級；UT檢測二級要求。
尺寸達到圖紙要求。
附圖為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
汽輪機主汽調節閥體的鑄造方法，採取平做立澆和二級熱處理工藝1.平做立澆
a)平做鑄型平放模具，在模具表面覆50-100mm的鎂碳砂作為面層，其餘背砂填充；在法蘭部位(端面和圓周)間隔50-100mm放置10-30mm的隔砂冷鐵隔砂層1；吹二氧化碳汽體硬化鑄型，取出模具，將鑄型放入烘乾窯在150-300℃下烘12-16小時，出窯後塗刷鋯英粉水基塗料；b)立式澆注將幾部分鑄型組裝緊固好後立起來進行澆注，兩側從下到上依次置有若干層(一般可為三至四層或依具體情況而定)澆口2，頂端面上設置一個由保溫圈和保溫板製作的冒口3，冒口3底部置有補貼；金屬液充型時先充填鑄型底部，當底部充滿後則從第二層澆口填充金屬液，依次類推從下部向上澆滿鑄型，澆注溫度控制在1550-1559℃，澆注時間控制在2-4分鐘之內，澆注完後鑄件在鑄型中冷卻56-72小時開箱，開箱溫度控制在350-250℃。
2.兩級熱處理a)預備熱處理將清理好的鑄件、在溫度不低於150℃裝入熱處理爐加熱10-13小時升溫至600-650℃保持此溫度2-5小時；再加熱8-12小時升溫至980-1100℃保持此溫度26-30小時，然後關閉燒嘴使鑄件在爐內隨爐子降溫冷卻至200-350℃出爐；b)熱割冒口預備熱處理結束後，將鑄件從熱處理爐拉出立即進行熱割冒口，熱割冒口時鑄件溫度保持在150-350℃，在切割過程當中若溫度低於150-200℃需重新上窯加熱；c)正火處理鑄件將鑄件裝入熱處理爐加熱10-13小時升溫至600-650℃保持此溫度2-5小時；再加熱8-12小時升溫至900-1000℃保持此溫度16-22小時，然後將鑄件從爐子拉出，向鑄件表面噴水霧，先噴40-60分鐘，停50-60分鐘，再噴15-20分鐘，再停50-60分鐘，循環第二次噴霧過程，同時在鑄件內腔插入風管吹入壓縮空氣，直到100℃以下；d)回火處理將鑄件裝爐以每小時50-70℃的加熱速率升溫至680-700℃保溫20-24小時，再以每小時50-70℃的速率降溫至250-350℃，鑄件出爐冷卻到室溫。
權利要求
1.汽輪機主汽調節閥體的鑄造方法，其特徵在於鑄造採取平做立澆工藝，即a)平做鑄型平放模具，在模具表面覆鎂碳砂作為面層，其餘背砂填充；在法蘭部位間隔放置隔砂冷鐵隔砂層；吹二氧化碳氣體硬化鑄型，取出模具，將鑄型放入烘乾窯在150-300℃下烘12-16小時，出窯後塗刷鋯英粉水基塗料；b)立式澆注將幾部分鑄型組裝緊固好後立起來進行澆注，兩側從下到上依次設置有若干層澆口，頂端面上設置一個冒口，冒口底部帶有補貼；金屬液充型時先充填鑄型底部，當底部充滿後則從第二層澆口填充金屬液，依次類推從下部向上澆滿鑄型，澆注溫度控制在1550-1559℃，澆注時間控制在2-4分鐘之內，澆注完後鑄件在鑄型中冷卻56-72小時開箱，開箱溫度控制在350-250℃。
2.根據權利要求1所述的鑄造方法，其特徵在於鎂碳砂面層厚50-100mm。
3.根據權利要求1所述的鑄造方法，其特徵在於鑄型法蘭部位的端面和圓周均設有隔砂冷鐵，冷鐵間距50-100mm。
4.根據權利要求3所述的鑄造方法，其特徵在於隔砂冷鐵隔砂層厚為10-30mm。
5.根據權利要求1所述的鑄造方法，其特徵在於冒口由保溫圈和保溫板製作。
6.根據權利要求1、2、3、4、5之一所述的鑄造方法，其特徵在於出箱後的鑄件清砂後，採用兩級熱處理a)預備熱處理將清理好的鑄件、在溫度不低於150℃裝入熱處理爐加熱10-13小時升溫至600-650℃保持此溫度2-5小時；再加熱8-12小時升溫至980-1100℃保持此溫度26-30小時，然後關閉燒嘴使鑄件在爐內隨爐子降溫冷卻至200-350℃出爐；b)預備熱處理結束後，將鑄件從熱處理爐拉出立即進行熱割冒口，熱割冒口時鑄件溫度保持在150-350℃；c)正火處理鑄件，將鑄件裝入熱處理爐加熱10-13小時升溫至600-650℃保持此溫度2-5小時；再加熱8-12小時升溫至900-1000℃保持此溫度16-22小時，然後將鑄件從爐子拉出，向鑄件表面噴水霧，先噴40-60分鐘，停50-60分鐘，再噴15-20分鐘，再停50-60分鐘，循環第二次噴霧過程，直到100℃以下；d)回火處理將鑄件裝爐以每小時50-70℃的加熱速率升溫至680-700℃保溫20-24小時，再以每小時50-70℃的速率在爐內降溫至250-350℃，然後出爐冷卻到室溫。
7.根據權利要求6所述的鑄造方法，其特徵在於正火處理鑄件時，同時在鑄件內腔插入風管吹入壓縮空氣。
全文摘要
汽輪機主汽調節閥體的鑄造方法，屬金屬鑄造領域，採用平做立澆工藝鑄造，再用兩級熱處理制度進行熱處理，解決了補縮所產生的缺陷，達到甚至超過了機械性能指標，成功批量生產了汽輪機主汽調節閥體，解決了目前難以生產的問題。
文檔編號B22C9/02GK101081432SQ20071002351
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月4日 優先權日2007年6月4日
發明者陸乾, 吳正江, 徐軍 申請人:天乾(無錫)科技有限公司