專利名稱：一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法。
背景技術：
汽輪機缸體是汽輪機組的大型關鍵零部件，含釩汽缸體相對一般的低合金鋼汽缸體來說，具有更高的熱強性，具有更強的高、中、低缸體的壓力、溫度過渡能力，能夠滿足汽輪機機組的改造和升級，滿足電廠機組從亞臨界提升到超臨界的趨勢。
含釩鋼水易生成氧化膜，降低鋼水的流動性，并產生補縮的困難，用一般的冶煉方法無法滿足鑄件對鋼水的要求，含釩鋼種導熱性差，故不宜焊補，一般鋼種及合金鋼的焊補工藝及焊補流程也是不甚適合。
汽缸體要進行100％磁粉探傷，標準為JB/T7024-93；汽缸體要進行100％的超聲波探傷，標準為IPSNDT106第五版《鐵素體鑄鋼件的超聲波檢測》，并要求按150×150的分格測量缸體的壁厚，壁厚的上偏差為公差值的0.6倍，下偏差為公差值的0.4倍(公差帶不變)。尺寸公差按GB6414的CT14級驗收。
壁厚懸殊亦增加了裂紋的傾向性，腰帶多、凸臺多、不易控制尺寸，所以應采用特定的方法加以解決。
總之，對于含釩汽缸來說，應采取綜合的、特定的工藝才能制造成功。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法，使該種缸體在質量上能達到技術條件所規(guī)定的各種要求，重點是保證鑄件尺寸準確，減少清理工作量；降低外表及內部裂紋傾向性；以及解決裂紋的焊補困難問題。
為解決上述技術問題，本發(fā)明一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法的技術方案是，包括如下步驟(1)制作木模，其木材經過烘烤，使其含水量小于10％；(2)制作專用內澆口該內澆口用粘土質耐火材料制作，該內澆口形狀為長方體過渡至圓柱體的復合體，長方體截面為40×120毫米，圓柱體截面為68毫米，總長度為150-200毫米，該內澆口的長方體一面與缸體的缸壁接觸，圓柱體一面與澆注系統(tǒng)連接；參數(shù)橫澆口/內澆口截面＝0.8；內澆口寬度/缸壁厚度＝0.8；(3)進行澆注，澆注前砂模須經熱風爐烘烤24小時，熱風爐出氣口溫度要求控制在100℃以上，并使熱風爐出氣管從砂模底部進入；澆注后36小時吊松中間大坭芯主芯骨；澆注后96小時吊去冒口卷一只；澆注后120小時挖出冒口吊把；
澆注后168小時吊松鑄件；澆注后300小時進行打箱；(4)冒口切割，冒口切割在冒口退火后進行，汽缸體在出爐后，立即放在避風的切割處，四周用多根煤氣管均勻加熱，并蓋上石棉布使其降溫減慢，切割前檢查氧氣、丙烷工作壓力，氧氣壓力要高于10×105N/m2，丙烷壓力要高于0.6×105N/m2，冒口的切割在缸體保持在200-300℃時進行；切割結束后及時進爐，在等待進爐的時間內，仍要用煤氣進行加熱，并用石棉布保溫；(5)成品熱處理；(6)精整、噴丸，具體包括碳刨整形，整形用碳刨進行鑄件粗加工后，中分面留有精加工余量，中分面用平面整形模板劃出鑄件輪廓線，首先在中分面按該輪廓線整形，結束后對內型，以內型平面為基準加以修整，最后修整四周法蘭高度；對合劃線，將整形結束的上半和粗加工后未整形的下半對合，腰帶對齊，以兩端軸承檔基準，然后在下半的法蘭等加工面上復出上半的形狀輪廓，上半部去除后，對留在下半部上的復出線，用平面整形樣板進行校對、修整，作為下半部加工面上的整形的依據(jù)，對以確定的線應用樣沖定位，樣沖敲擊點的間距不大于25毫米，根據(jù)樣沖的定位線進行修整，使其符合圖紙要求。
拋丸、打磨，鐵丸或鋼丸的直徑不應超過2.5毫米。
(7)去除缺陷、開坡口，缺陷去除后，用碳刨開好坡口，坡口必須用砂輪進行修整，磨削程度應大于1毫米，并用磁粉探傷檢驗，確保缺陷清除干凈；(8)焊補，焊補前鑄件用石棉布覆蓋，鑄件的預熱溫度250-300℃，焊補時鑄件溫度不低于200℃，焊補結束后應及時進爐，在進爐過程前一段時間內，應注意鑄件的保溫，溫度控制在250℃左右。。
本發(fā)明與同類產品比較，明顯提高鑄件質量；減少了裂紋的產生；縮短了處理裂紋的生產周期，降低了生產成本；打箱后的鑄件技術管理流程呈標準化操作，尤其是焊補流程。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述圖1為本發(fā)明實施例成品熱處理工藝示意圖；圖2為本發(fā)明實施例焊補工藝流程圖；圖3為本發(fā)明實施例消除應力熱處理示意圖；圖4位本發(fā)明實施例下層內澆口示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法，具體操作可參見如下步驟制作木模木模所用木材含水量＜10％，故木材必須經過烘烤，以減少木模變形。
造型落中間懸空大坭芯時，樣板控制大坭芯的四周定位，用二根固定在大坭芯芯骨上的花梁控制大坭芯的高度位置。
制作專用內澆口，如圖4所示，該內澆口用粘土質耐火材料制作，該內澆口形狀為長方體過渡至圓柱體的復合體，長方體截面為40×120毫米，圓柱體截面為68毫米，總長度為150-200毫米，該內澆口的長方體一面與缸體的缸壁接觸，圓柱體一面與澆注系統(tǒng)連接；參數(shù)橫澆口/內澆口截面＝0.8；內澆口寬度/缸壁厚度＝0.8；冶煉中加入稀土采用直徑200，高600的圓筒形容器，該容器底面鋼片僅0.5mm厚，將盛有稀土的容器沉入鋼包，底面0.5mm鋼片隨即溶化，稀土便熔入鋼液，同時吹氬使之攪拌均勻，夾雜物充分上浮，并在合適的時間內澆注。
澆注澆注前砂模須經熱風爐烘烤24小時，熱風爐出氣口溫度要求控制在100℃以上，并使熱風爐出氣管從砂模底部進入，以保證整個型腔的受熱。
開箱前鑄件在砂模中停留時間為澆注后36小時吊松中間大坭芯主芯骨，以利鑄件收縮；澆注后96小時吊去冒口卷一只；澆注后120小時挖出冒口吊把；澆注后168小時吊松鑄件，以加速各部分的冷卻速度；澆注后300小時進行打箱。
冒口切割冒口切割在連冒口退火后進行，汽缸體在出爐后，立即放在避風的切割處，四周用多根煤氣管均勻加熱，并蓋上石棉布使其降溫減慢，切割前檢查氧氣、丙烷工作壓力。氧氣壓力低于10×105N/m2，丙烷壓力低于0.6×105N/m2不可切割，冒口的切割在缸體保持在200-300℃時進行。切割結束后及時進爐，在等待進爐的時間內，仍要用煤氣進行加熱，并用石棉布保溫。
成品熱處理工藝其步驟可參見圖1，先以小于等于60℃/H的速度將溫度升高至1030℃與1050℃之間，然后保持該溫度22小時，再用風冷將溫度降低至130℃；之后再用60℃/H的速度將溫度升高至980℃與1000℃之間然后保持該溫度22小時，再用風冷將溫度降低至130℃；之后再用50℃/H的速度將溫度升高至720℃與740℃之間，然后保持該溫度26小時，再用小于等于50℃的速度將溫度降低至240℃。熱處理裝爐應使中分面向上，并安裝三只接觸式熱電偶，以測量和記錄鑄件溫度。
精整、噴丸，其具體包括如下三個步驟碳刨整形整形用碳刨進行鑄件粗加工后，中分面留有6毫米的精加工余量，中分面用平面整形模板劃出鑄件輪廓線，首先在中分面按該輪廓線整形，結束后對內型，以內型平面為基準加以修整，最后修整四周法蘭高度。其余非加工表面整形應將鑄件放在平板上進行，同時鑄件圓角亦需用樣板進行整形，使其符合圖紙要求。
對合劃線將整形結束的上半和粗加工后未整形的下半對合，腰帶對齊，以兩端軸承檔基準，然后在下半的法蘭等加工面上復出上半的形狀輪廓，上半部去除后，對留在下半部上的復出線，用平面整形樣板進行校對、修整，作為下半部加工面上的整形的依據(jù)，對以確定的線應用樣沖定位，樣沖敲擊點的間距不大于25毫米，根據(jù)樣沖的定位線進行修整，使其符合圖紙要求。
拋丸、打磨拋丸的主要作用是清除氧化皮和附在鑄件表面上的其他雜物，為獲得較為光滑的表面，鐵丸或鋼丸的直徑不應超過2.5毫米。鑄件非加工面上的澆口、冒口、拖腳、拉筋等切割和碳刨其根部分的打磨。
去除缺陷、開坡口在此之后的步驟可參見圖2，鑄件缺陷原則上全部用碳刨和砂輪去除，對于個別大的缺陷，應與有關部門商定后再進行。缺陷去除后，用碳刨開好坡口，坡口必須用砂輪進行修整，磨削程度應大于1毫米，并用磁粉探傷檢驗，確保缺陷清除干凈。
焊補焊條用熱327或熱337，直徑用4-5毫米，焊條須在350℃溫度下烘烤2小時，焊條要進行保溫，以保證焊條干燥。焊補前鑄件用石棉布覆蓋，鑄件的預熱溫度250-300℃，焊補時鑄件溫度不低于200℃。焊補時電流的控制直徑4毫米焊條電流不要大于190A；直徑5毫米焊條電流不要大于240A。焊補結束后應及時進爐，在進爐過程前一段時間內，應注意鑄件的保溫，溫度控制在250℃左右。
在焊補之后還包括消除應力熱處理步驟，如圖3所示，在進爐前溫度小于等于150℃，然后以小于等于50℃/H的速度升溫至680℃與720℃之間，并且保持該溫度28小時，之后以小于等于30℃/H的速度降溫至200℃。在消除應力熱處理步驟中，不能使鑄件直接對火焰接觸，而用耐火磚、石棉板等進行遮擋。
權利要求
1.一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法，其特征在于，包括如下步驟(1)制作木模，其木材經過烘烤，使其含水量小于10％；(2)制作專用內澆口該內澆口用粘土質耐火材料制作，該內澆口形狀為長方體過渡至圓柱體的復合體，該內澆口的長方體一面與缸體的缸壁接觸，圓柱體一面與澆注系統(tǒng)連接；(3)進行澆注，澆注前砂模須經熱風爐烘烤24小時，熱風爐出氣口溫度要求控制在100℃以上，并使熱風爐出氣管從砂模底部進入；澆注后36小時吊松中間大坭芯主芯骨；澆注后96小時吊去冒口卷一只；澆注后120小時挖出冒口吊把；澆注后168小時吊松鑄件；澆注后300小時進行打箱；(4)冒口切割，冒口切割在冒口退火后進行，汽缸體在出爐后，立即放在避風的切割處，四周用多根煤氣管均勻加熱，并蓋上石棉布使其降溫減慢，切割前檢查氧氣、丙烷工作壓力，氧氣壓力要高于10×105N/m2，丙烷壓力要高于0.6×105N/m2，冒口的切割在缸體保持在200-300℃時進行；切割結束后及時進爐，在等待進爐的時間內，仍要用煤氣進行加熱，并用石棉布保溫；(5)成品熱處理；(6)精整、噴丸，具體包括碳刨整形，整形用碳刨進行鑄件粗加工后，中分面留有精加工余量，中分面用平面整形模板劃出鑄件輪廓線，首先在中分面按該輪廓線整形，結束后對內型，以內型平面為基準加以修整，最后修整四周法蘭高度；對合劃線，將整形結束的上半和粗加工后未整形的下半對合，腰帶對齊，以兩端軸承檔基準，然后在下半的法蘭等加工面上復出上半的形狀輪廓，上半部去除后，對留在下半部上的復出線，用平面整形樣板進行校對、修整，作為下半部加工面上的整形的依據(jù)，對以確定的線應用樣沖定位，樣沖敲擊點的間距不大于25毫米，根據(jù)樣沖的定位線進行修整，使其符合圖紙要求，拋丸、打磨，鐵丸或鋼丸的直徑不應超過2.5毫米；(7)去除缺陷、開坡口，缺陷去除后，用碳刨開好坡口，坡口必須用砂輪進行修整，磨削程度應大于1毫米，并用磁粉探傷檢驗，確保缺陷清除干凈；(8)焊補，焊補前鑄件用石棉布覆蓋，鑄件的預熱溫度250-300℃，焊補時鑄件溫度不低于200℃，焊補結束后應及時進爐，在進爐過程前一段時間內，應注意鑄件的保溫，溫度控制在250℃左右。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法，其特征在于，在澆注前加入稀土成分，采用圓筒形容器，該容器底面鋼片很薄，將盛有稀土的容器沉入鋼包，底面鋼片隨即溶化，稀土便熔入鋼液，同時吹氬使之攪拌均勻，夾雜物充分上浮，并在合適的時間內澆注。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法，其特征在于，所述成品熱處理步驟包括，先以小于等于60℃/H的速度將溫度升高至1030℃與1050℃之間，然后保持該溫度22小時，再用風冷將溫度降低至130℃；之后再用60℃/H的速度將溫度升高至980℃與1000℃之間然后保持該溫度22小時，再用風冷將溫度降低至130℃；之后再用50℃/H的速度將溫度升高至720℃與740℃之間，然后保持該溫度26小時，再用小于等于50℃的速度將溫度降低至240℃。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法，其特征在于，在焊補的步驟時，焊條直徑用4～5毫米，焊條須在350℃溫度下烘烤2小時，焊條要進行保溫，直徑4毫米焊條電流不要大于190A；直徑5毫米焊條電流不要大于240A。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法，其特征在于，在焊補之后還包括消除應力熱處理步驟，在進爐前溫度小于等于150℃，然后以小于等于50℃/H的速度升溫至680℃與720℃之間，并且保持該溫度28小時，之后以小于等于30℃/H的速度降溫至200℃。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法，其特征在于，在消除應力熱處理步驟中，不能使鑄件直接對火焰接觸，而用耐火磚、石棉板等進行遮擋。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法，其特征在于，所述內澆口長方體截面為40×120毫米，圓柱體截面為68毫米，總長度為150-200毫米，橫澆口/內澆口截面為0.8，內澆口寬度/缸壁厚度為0.8。
全文摘要
本發(fā)明公開了了一種超臨界機組用含釩汽輪機缸體的鑄造方法，其包括制作木模、內澆口的設計、澆注、冒口切割、成品熱處理、精整及噴丸、去除缺陷及開坡口、焊補等步驟，通過特定工藝的處理，明顯提高鑄件質量，減少了裂紋的產生，縮短了處理裂紋的生產周期，降低了生產成本，打箱后的鑄件技術管理流程呈標準化操作，尤其是焊補流程。
文檔編號B22C9/00GK1954937SQ200510031089
公開日2007年5月2日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權日2005年10月25日
發(fā)明者陳德明, 王志剛, 常忠義, 俞正江, 徐偉平 申請人:上海重型機器冶鑄廠