一種600mw超零界汽輪機(jī)主汽閥砂型鑄鋼件的澆注方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種600MW超零界汽輪機(jī)主汽閥砂型鑄鋼件的澆注方法，屬于機(jī)械鑄造領(lǐng)域。本發(fā)明在澆注開始前抽取砂型和型腔中的空氣，然后向其中同氬氣，在鑄造過程中為鋼水提供氬氣流保護(hù)罩。所得鑄件的探傷等級為0級，鑄件焊補(bǔ)量從鑄件凈重的3％大幅度下降到0.5％，既降低鑄件焊補(bǔ)量，滿足日益提高對鑄鋼件質(zhì)量要求，又增加鑄造廠經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
一種600MW超零界汽輪機(jī)主汽閥砂型鑄鋼件的澆注方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種600MW超零界汽輪機(jī)主汽閥砂型鑄鋼件的澆注方法，屬于機(jī)械鑄 造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會生活和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對鑄鋼件質(zhì)量要求越來越高。就汽輪機(jī)行 業(yè)來說，隨著汽輪機(jī)工作效率逐步提升，對汽輪機(jī)用鑄鋼件的性能及質(zhì)量要求越來越高，現(xiàn) 在很多此類鑄件的Cr、Ni、Mo等合金含量逐步提尚，探傷等級也在逐步提尚，有些鑄件局部 甚至整體都是0級探傷要求。
[0003] 傳統(tǒng)澆注方法在澆注過程中，鋼水易與大氣中的氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生二次氧化夾雜 物。而且，鋼水中合金含量越高，越易產(chǎn)生二次氧化夾雜物。此外，當(dāng)鋼水粘度隨合金含量增 加而增大，夾雜物難以上浮去除。如此澆注的鑄件夾雜物較為嚴(yán)重，難以滿足探傷質(zhì)量要 求，帶來大量的焊補(bǔ)工作，這就導(dǎo)致了鑄件成本較高、交貨期延時等問題，嚴(yán)重影響鑄造廠 經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在提供一種600MW超零界汽輪機(jī)主汽閥砂型鑄鋼件的澆注方法。
[0005] 所述方法是底注式澆注，主要包括以下步驟：
[0006] (1)在澆注前20分鐘用塑料膜密封鑄型，從冒口處用真空栗抽取型腔、砂型中的空 氣，并使鑄型負(fù)壓度保持在〇.〇5MPa，保壓10分鐘；
[0007] (2從鑄型澆口充氬氣10分鐘，充氬過程中氬氣壓力逐漸增大到0.2~0.3MPa，使鑄 型及型腔中充滿氬氣，氬氣壓力達(dá)到0.2~0.3MPa，保壓10分鐘左右開始澆注；
[0008] (3)澆注時在鋼包底部水口周圍設(shè)置氬氣保護(hù)圈，所述氬氣保護(hù)圈是一個內(nèi)徑大 于水口直徑的鋼圈，鋼圈底面開設(shè)有多個通氣孔，鋼圈一側(cè)與氬氣管道連通;澆注開始時向 鋼圈中持續(xù)通氬氣直到澆注結(jié)束，通氣壓力設(shè)為0.15~0.2MPa，氬氣通過鋼圈底面的通氣 孔流出并與鋼水流向相同。
[0009] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述鋼包底部水口與型腔注水口的距離約2m。
[0010] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述鋼圈是外徑308mm、內(nèi)徑300mm的鋼圈，出氣方向 的一面均勻布有28個直徑3mm的通氣孔。
[0011] 在本發(fā)明的一種實施方式中，鑄鋼件的材質(zhì)為ZGlCrlOMoWVNbN耐熱鋼。
[0012]本發(fā)明的澆注方法，確保在600MW超零界汽輪機(jī)主汽閥砂型鑄鋼件在澆注過程中 二次氧化夾渣產(chǎn)生量大幅減少。所得鑄件的探傷等級為〇級，鑄件焊補(bǔ)量從鑄件凈重的3% 大幅度下降到0.5 %，既降低鑄件焊補(bǔ)量，滿足日益提高對鑄鋼件質(zhì)量要求，又增加鑄造廠 經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0013] 圖1鑄件探傷等級要求示意圖；
[0014] 圖2常規(guī)鑄造澆注法的示意圖；
[0015] 圖3實施例2鑄造澆注法的示意圖；
[0016] 圖4鋼圈不意圖；
[0017] 圖5實施例3鑄造澆注前抽真空通氬氣的示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 表1鑄件單個缺陷的驗收條件
[0020]注:非線性缺陷最大面積為探頭在鑄件表面上移動面積。
[0021 ]表2鑄件密集缺陷的驗收條件
[0023] 注1:不考慮在壁厚的位置即中間壁厚1/3或外內(nèi)壁1/3;
[0024]注2:每一個超過12.7mm參考線的缺陷應(yīng)用半波法測量其面積，波高6.4mm為邊緣， 連接探頭中心線、無法測定缺陷區(qū)時，每一個超過12.7mm參考線的缺陷應(yīng)按0.97cm2面積的 缺陷來累加(即為Φ6.4mm孔面積乘上3倍的缺陷反射損失系數(shù)）；
[0025] 注3:累加的密集標(biāo)記面積必須呈分散分布，其分布區(qū)域至少為232cm2,否則，應(yīng)補(bǔ) 焊以滿足質(zhì)量等級要求。
[0026] 實施例1
[0027] 600MW超零界汽輪機(jī)上部件主汽閥的凈重13.5噸，鑄件毛坯重20噸，澆注鋼水量40 噸，鑄件材質(zhì)為ZGlCrlOMoWVNbN耐熱鋼(合金含量為14%左右），鑄件探傷等級要求見圖1， 圖1中虛線框內(nèi)探傷等級要求為0級，其余為1級。對這種大型的含合金量高的鑄件，如果鑄 造過程不能盡量減少氧化夾雜物的產(chǎn)生，將會產(chǎn)生大量的焊補(bǔ)負(fù)擔(dān)。
[0028]按圖2所示的常規(guī)鑄造澆注法，將鋼水從鋼包中直接經(jīng)由注口、澆道流入鑄件型 腔，得到的鑄件二次氧化夾渣較多，超聲波探傷也發(fā)現(xiàn)超標(biāo)的夾渣類缺陷較多，挖缺后焊補(bǔ) 量大，焊補(bǔ)量平均占據(jù)鑄件凈重3 %。而此種鑄件所用的焊條需進(jìn)口，焊條價格每噸17萬，每 只鑄件光焊條費用就高達(dá)68850元以上，費時費力，嚴(yán)重影響鑄造廠經(jīng)濟(jì)效益。
[0029] 實施例2
[0030]將實施例1中的目標(biāo)鑄件改為采用圖3所示方法澆注，澆注時在鋼包水口下方放置 一個內(nèi)徑300mm、外徑308mm的鋼圈，鋼圈下部鉆有28個直徑3mm的圓孔作為氬氣通氣口，圖4 為鋼圈仰視圖。澆注時鋼圈通入壓力為〇. 2~0.3MPa氬氣，由鋼圈中氬氣在水口和澆口間形 成氣體保護(hù)罩，隔絕空氣和鋼水流接觸。此法澆注出來的鑄件夾渣類缺陷有所減少，焊補(bǔ)量 平均在鑄件凈重2.5%，能減少0.5%，每只鑄件焊條費用為57375元，降低11475元。
[0031] 實施例3
[0032]如圖5，在鑄件澆注前20分鐘，用塑料膜密封鑄型，用真空栗抽取砂型和型腔中的 空氣，鑄型負(fù)壓度保持在〇.〇5MPa，保壓10分鐘，然后關(guān)閉真空管道上閥門，逐步開取氬氣管 道上閥門，向鑄型中充氬氣，氬氣壓力逐步增大到〇.2~0.3MPa，保壓10分鐘左右開始澆注。 在澆注時，在鋼包水口下方按實施例2所示方法放置一通氬氣的鋼圈，鋼圈持續(xù)通入壓力為 0.2~0.3MPa的氬氣直到澆注結(jié)束。鋼水進(jìn)入鑄型后快速降溫，氧化反應(yīng)速率下降。采用本 實施例方法澆注出來的鑄件焊補(bǔ)量平均為鑄件凈重0.5%，每只鑄件焊條費用為11475元， 比實施例1的澆注法降低57375元，比實施例2的澆注法降低45900元，能極大提高鑄造廠經(jīng) 濟(jì)效益。
[0033] 實施例4
[0034] 參照實施例3的澆注方法，區(qū)別在于，用真空栗抽取型腔中的空氣，而不抽取砂型 中的空氣，鑄型負(fù)壓度保持在〇.〇3MPa，保壓10分鐘；后續(xù)步驟與實施例3的后續(xù)步驟相同。 最終澆注出來的鑄件焊補(bǔ)量平均為鑄件凈重1.2%，每只鑄件焊條費用為27540元，比實施 例1的澆注法降低41310元，比實施例2的澆注法降低29835元。
[0035] 實施例5
[0036] 參照實施例3的澆注方法，區(qū)別在于，用真空栗抽取砂型和型腔中的空氣之前，不 用塑料膜密封鑄型，用真空栗抽取砂型和型腔中的空氣，鑄型負(fù)壓度保持在〇.〇5MPa，保壓 10分鐘，然后關(guān)閉真空管道上閥門，逐步開取氬氣管道上閥門，向鑄型中充氬氣，氬氣壓力 逐步增大到0.2~0.3MPa，保壓10分鐘左右，讓型腔、砂型中充滿氬氣，人為把鑄型制造成惰 性氣體氛圍。在澆注時，在鋼包水口下方按實施例2所示方法放置一通氬鋼圈。鋼水在整個 澆注過程，以及澆注后一段時間內(nèi)鋼水都處于惰性氣體氬氣氛圍，避免了鋼水與空氣接觸。 鋼水進(jìn)入鑄型后快速降溫，氧化反應(yīng)速率下降。采用本實施例方法澆注出來的鑄件焊補(bǔ)量 平均為鑄件凈重1.8%，每只鑄件焊條費用為41310元，比實施例1的澆注法降低27540元，比 實施例2的澆注法降低16065元。
[0037] 實施例6
[0038] 在實施例2的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在鑄型注水口的與鋼包水口相對應(yīng)的位置安置一個 同樣規(guī)格的、氬氣通氣孔朝向與鋼水注入方向相反的鋼圈。此法澆注出來的鑄件的焊補(bǔ)量 平均在鑄件凈重2.8%，僅減少0.2%。在鋼包水口與鑄型注水口同時設(shè)置氬氣鋼圈，并沒有 能進(jìn)一步降低鑄件的焊補(bǔ)量，相比僅采用一個鋼圈時的效果反而有所下降，可能是氣流紊 亂的原因。
[0039]雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技 術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范 圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種600MW超零界汽輪機(jī)主汽閥砂型鑄鋼件的澆注方法，其特征在于，所述方法是底 注式澆注，主要包括以下步驟： (1)在澆注前20分鐘用塑料膜密封鑄型，從冒口處用真空栗抽取型腔、砂型中的空氣， 并使鑄型負(fù)壓度保持在0. 〇5MPa，保壓10分鐘； (2從鑄型澆口充氬氣10分鐘，充氬過程中氬氣壓力逐漸增大到0.2~0.3MPa，使鑄型及 型腔中充滿氬氣，氬氣壓力達(dá)到〇. 2~0.3MPa，保壓10分鐘左右開始澆注； (3)澆注時在鋼包底部水口周圍設(shè)置氬氣保護(hù)圈，所述氬氣保護(hù)圈是一個內(nèi)徑大于水 口直徑的鋼圈，鋼圈底面開設(shè)有多個通氣孔，鋼圈一側(cè)與氬氣管道連通;澆注開始時向鋼圈 中持續(xù)通氬氣直到澆注結(jié)束，通氣壓力設(shè)為0.15~0.2MPa，氬氣通過鋼圈底面的通氣孔流 出并與鋼水流向相同。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋼包底部水口與型腔注水口的距離約 2m 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋼圈是外徑308mm、內(nèi)徑300mm的鋼圈， 出氣方向的一面均勻布有28個直徑3_的通氣孔。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，鑄鋼件的材質(zhì)為ZGICr lOMoWVNbN耐熱鋼。
【文檔編號】B22D41/58GK106077579SQ201610603506
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610603506.0, CN 106077579 A, CN 106077579A, CN 201610603506, CN-A-106077579, CN106077579 A, CN106077579A, CN201610603506, CN201610603506.0
【發(fā)明人】張輝, 陸怡
【申請人】三鑫重工機(jī)械有限公司