CN108817323A - 一种铸件浇注用过滤器及铸件浇注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸件浇注用过滤器及铸件浇注方法,所述过滤器包括过滤器半体A、过滤器半体B、过滤网、内浇管A和内浇管B;过滤器半体A沿水平中心依次设内浇管固定孔A、缓冲腔及过滤网固定孔A;过滤器半体B沿水平中心依次设内浇管固定孔B、加速腔及过滤网固定孔B;过滤网固定在由过滤网固定孔A和过滤网固定孔B形成的空间内;内浇管A的一端***内浇管固定孔A中,内浇管B的一端***内浇管固定孔B中。本发明采用内浇道内加过滤器进行底注的浇注方法,起到稳定钢水流速、防止气体卷入、过滤钢水中的夹渣物的作用;配合发热冒口,有效防止铸件出现缩松、缩孔、冷隔、气孔等缺陷;铸件质量达到国内先进水平。
Description
技术领域
本发明涉及金属铸造技术领域,尤其涉及一种铸件浇注用过滤器及铸件浇注方法。
背景技术
燃气轮机是一种先进而结构复杂的成套动力机械装备,工作原理和航空发动机基本相同,都是将燃料的化学能转化为燃气的热能和势能,再利用燃气推动涡轮膨胀做功,并最终将能量转变为发动机的推力或者对外做功。在应用方面,国内的燃气轮机主要用于发电,少部分用于油气田的注水、进气、增压以及为舰船和坦克提供动力。近年来,世界各国对燃气轮机的发展极为关注,其应用越来越广泛。发达国家中,燃气轮机不但用于发电、油气的输送、军工,还将微型电站装入居民家庭厨房。我国燃气轮机市场发展迅猛,2015年我国燃气轮机市场规模达355亿元,预计到2022年我国燃气轮机市场规模将达到900亿元左右,将成为世界最大的燃气轮机潜在市场,行业发展前景广阔。
燃气轮机的主要部件都是合金钢铸造而成,内在质量要求很高,要求H、N、O含量较低,夹渣物含量低,射线探伤一般要达到2~3级,不允许存在任何微小的裂纹.这些要求给铸造生产带来了极大的困难。
发明内容
本发明提供了一种铸件浇注用过滤器及铸件浇注方法,采用内浇道通道内加过滤器进行底注的浇注方法,起到稳定钢水流速、防止气体卷入、过滤钢水中的夹渣物的作用;配合发热冒口,有效防止铸件出现缩松、缩孔、冷隔、气孔等缺陷;铸件质量达到国内先进水平。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种铸件浇注用过滤器,包括过滤器半体A、过滤器半体B、过滤网、内浇管A和内浇管B;所述过滤器半体A沿水平中心依次设有内浇管固定孔A、缓冲腔及过滤网固定孔A;所述过滤器半体B沿水平中心依次设有内浇管固定孔B、加速腔及过滤网固定孔B;过滤器半体A和过滤器半体B对合后,过滤网固定在由过滤网固定孔A和过滤网固定孔B形成的空间内;缓冲腔是自内浇管固定孔A向过滤网固定孔A方向呈扩大趋势的弧面腔体或球面腔体;加速腔是自过滤网固定孔B向内浇管固定孔B方向呈缩小趋势的圆锥形腔体;内浇管A的一端***内浇管固定孔A中并与过滤器半体A固定连接,内浇管B的一端***内浇管固定孔B中并与过滤器半体B固定连接。
所述过滤器半体A、过滤器半体B均由下列重量份的组分经混合捣制而成:50~100目的铬铁矿砂100份,酚醛树脂1.3~1.8份;固化剂0.33~0.45份。
所述过滤网为氧化锆过滤网、纤维过滤网或陶瓷过滤网中的一种。
所述内浇管A留于内浇管固定孔A之外的长度不小于60mm;所述内浇管B留于内浇管固定孔B之外的长度不小于60mm。
一种铸件浇注方法,采用内浇道底注的方法进行浇注,浇注***包括直浇道、横浇道和内浇道,内浇道内放置由过滤器半体A、过滤器半体B、过滤网、内浇管A和内浇管B组成的过滤器;过滤器放入前,先分别将过滤器半体A、过滤器半体B的内腔表面涂刷锆英粉醇基涂料至少2遍,烘干后放入过滤网,将过滤器半体A、过滤器半体B对合,将两者之间的连接缝用胶带粘接住;内浇管A、内浇管B的直径与内浇道的尺寸相配合,且过滤器放置后,内浇管A朝向横浇道一侧,内浇管B朝向内浇道一侧;冒口采用小冒口、多冒口结构,且全部采用发热冒口;冒口及浇注***设计经温度场和流动场模拟验证通过后再进行浇注。
所述铸件包括燃气轮机的涡轮体、缸体,核电站的阀体、泵体,以及水力发电机/火力发电火机的叶片、导叶。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)采用内浇道内加过滤器进行底注的浇注方法,起到稳定钢水流速、防止气体卷入、过滤钢水中的夹渣物的作用,一次RT拍片合格率达到了85%以上;
2)配合发热冒口,有效防止铸件出现缩松、缩孔、冷隔、气孔等缺陷;
3)浇注***经过温度场和流动场模拟验证,具有出品率高(与常规方法相比减少钢水量15%~20%)、成品率高、浇注流动性稳定的优点,铸件达到目前国内先进水平;
5)修整,焊补率低,大大提高了生产率,增加了生产企业的经济效益;
6)除燃气轮机部件铸造外,也适用于核电站的阀体、泵体,水力发电机/火力发电机的叶片、导叶等高端铸件;
7)根据铸件内浇道的尺寸制作相配合的过滤器,过滤器制作简单方便,制造成本低,安装使用方便。
附图说明
图1是本发明所述过滤器的结构示意图。
图2是本发明实施例中燃气轮机涡轮体的结构示意图。
图3是本发明实施例中燃气轮机涡轮体浇注***示意图。
图4是图3中的A向视图。
图5是本发明发明实施例中燃气轮机涡轮体浇注***中过滤器放置部位示意图。
图中:1.过滤器 11.过滤器半体A 12.过滤器半体B 13.过滤网 14.内浇管A 15.内浇管B 2.燃气轮机涡轮体 21.圆锥台 22.半圆环 23.筋 3.直浇道 4.横浇道 5.内浇道6.边暗冒口 7.圆柱形暗冒口 8.椭圆形暗冒口 9.圆柱形明冒口
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
如图1所示,本发明所述一种铸件浇注用过滤器,包括过滤器半体A 11、过滤器半体B 12、过滤网13、内浇管A 14和内浇管B 15;所述过滤器半体A 11沿水平中心依次设有内浇管固定孔A、缓冲腔及过滤网固定孔A;所述过滤器半体B 12沿水平中心依次设有内浇管固定孔B、加速腔及过滤网固定孔B;过滤器半体A 11和过滤器半体B 12对合后,过滤网13固定在由过滤网固定孔A和过滤网固定孔B形成的空间内;缓冲腔是自内浇管固定孔A向过滤网固定孔A方向呈扩大趋势的弧面腔体或球面腔体;加速腔是自过滤网固定孔B向内浇管固定孔B方向呈缩小趋势的圆锥形腔体;内浇管A 14的一端***内浇管固定孔A中并与过滤器半体A 11固定连接,内浇管B 15的一端***内浇管固定孔B中并与过滤器半体B 12固定连接。
所述过滤器半体A 11、过滤器半体B 12均由下列重量份的组分经混合捣制而成:50~100目的铬铁矿砂100份,酚醛树脂1.3~1.8份;固化剂0.33~0.45份。
所述过滤网13为氧化锆过滤网、纤维过滤网或陶瓷过滤网中的一种。
所述内浇管A 14留于内浇管固定孔A之外的长度不小于60mm;所述内浇管B 15留于内浇管固定孔B之外的长度不小于60mm。
一种铸件浇注方法,采用内浇道底注的方法进行浇注,浇注***包括直浇道3、横浇道4和内浇道5,内浇道5内放置由过滤器半体A 11、过滤器半体B 12、过滤网13、内浇管A14和内浇管B 15组成的过滤器1;过滤器1放入前,先分别将过滤器半体A 11、过滤器半体B12的内腔表面涂刷锆英粉醇基涂料至少2遍,烘干后放入过滤网13,将过滤器半体A 11、过滤器半体B 12对合,将两者之间的连接缝用胶带粘接住;内浇管A 14、内浇管B 15的直径与内浇道5的尺寸相配合,且过滤器1放置后,内浇管A 14朝向横浇道4一侧,内浇管B 15朝向内浇道5一侧;冒口采用小冒口、多冒口结构,且全部采用发热冒口;冒口及浇注***设计经温度场和流动场模拟验证通过后再进行浇注。
所述铸件包括燃气轮机的涡轮体、缸体,核电站的阀体、泵体,以及水力发电机/火力发电火机的叶片、导叶。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中,以燃气轮机涡轮体(如图2所示)铸造为例进行说明。
燃气轮机涡轮体是结构比较复杂且质量要求比较高的铸件,铸造工艺参数如下:
1.材质为G17CrMoV5;
2.成品总重量:2000Kg,钢水重3800Kg;
3.对铸造工艺的要求:
(1)铸造工艺设计时对浇注***要进行温度场模拟;
(2)铸造工艺设计时对浇注***要进行流动场模拟;
4.要求:铸件表面打磨光洁,不得有砂或其它外来物的痕迹,不得有飞边毛刺等,铸件粗加工交货,加工面不得有任何疏松等缺陷。
5.燃气轮机涡轮体铸件结构和最大轮廓尺寸:最大轮廓尺寸为φ1220mmx880mm,壁厚最厚处110mm,最薄处20mm;如图2所示,燃气轮机涡轮体2铸件结构相当复杂,壁厚相差非常悬殊,铸件内部有一圆锥台21,外部为半圆环22与周边通过4条筋23连接,4条筋23内部分别设有贯穿的方孔,半圆环22中间有一锥形孔沿中部贯通。铸件不允许出现缺陷。
6.铸件要求全部RT射线探伤。
铸造工艺:
由于燃气轮机涡轮体2铸件结构比较复杂,容易产生缩松的热节比较多,薄厚交接的节点也比较多,为了减少铸件的内部缺陷,我们共设计了11个发热冒口,如图3、图4所示,包括3个φ170mmx200mm的边暗冒口6,均布在端座法兰的下部;圆锥台21上设置3个φ180mmx220mm的圆柱形暗冒口7,半圆环22和筋的连接处在热节部位放置4个180mmx270mmx270mm的椭圆形暗冒口8,在铸件中心最上部将沟槽全部铸死,并放置1个φ210mmx250mm的圆柱形明冒口9.直浇道3采用1层浇道,通过横浇道4底注浇注,4个内浇道5各放置一个过滤器1(如图5所示)。
内浇道5直径为φ40mm,因此过滤器1的主体尺寸为100mm(宽)x100mm(高)x150mm(长),两端分别镶入一根φ40mm的浇注管14、15,浇注管14、15伸出长度为60mm。
过滤器1的主体采用铬铁矿砂制做,铬铁矿砂具有1700℃以上的耐火度;过滤器1的主体包括过滤器半体A 11和过滤器半体B 12,长度均为75mm、立截面尺寸100mmx100mm。
使用前先在过滤器半体A 11和过滤器半体B 12的内腔表面涂刷锆英粉醇基涂料2遍,烘干后,放入过滤网13,将过滤器半体A 11和过滤器半体B 12对合,接缝处用胶带粘接好,然后将2个内浇管14、15***过滤器半体A 11和过滤器半体B 12,内浇管14、15用于与内浇道5连接。
组芯造型:由于燃气轮机涡轮体的结构比较复杂,组芯时由6个芯组成,机体中内腔中的通孔由1号芯带出,通孔的上部芯骨铁筋连接上箱焊牢,4个筋由2号芯做出,冒口分别由2、3、4、5、6号芯做出.内浇道分4道底注,直浇道和横浇道直径为φ60mm各一道,内浇道内各放置一个过滤器.每个芯头都加定位槽。
浇注后,燃气轮机涡轮体铸件的有关参数如下表所示:
本实施例采用相同的铸造工艺生产了4件燃气轮机涡轮体铸件,铸件表面光洁,尺寸合格无裂纹出现.焊补量只有4%。
结论:
1)本实施例采用3层发热冒口(最下层是边冒口),浇注***底注4道,每道内浇道加一个过滤器,通过过滤器的应用,达到了对钢水过滤和稳定了钢水流动性的目的,明显提高了铸件的成品率,大大的减少了焊补和打磨量.
2)本实施例的组芯造型方法,有效保证了铸件复杂内腔的尺寸及其关联尺寸的精度和内部光洁度.同时也保证了4条筋的尺寸精度和顺利起模;
3)本实施例对燃气轮机涡轮体的铸造工艺设计通过采用模拟计算,多次对冒口进行改进,达到了基本无缩松出现.且浇道内充型平稳。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种铸件浇注用过滤器,其特征在于,包括过滤器半体A、过滤器半体B、过滤网、内浇管A和内浇管B;所述过滤器半体A沿水平中心依次设有内浇管固定孔A、缓冲腔及过滤网固定孔A;所述过滤器半体B沿水平中心依次设有内浇管固定孔B、加速腔及过滤网固定孔B;过滤器半体A和过滤器半体B对合后,过滤网固定在由过滤网固定孔A和过滤网固定孔B形成的空间内;缓冲腔是自内浇管固定孔A向过滤网固定孔A方向呈扩大趋势的弧面腔体或球面腔体;加速腔是自过滤网固定孔B向内浇管固定孔B方向呈缩小趋势的圆锥形腔体;内浇管A的一端***内浇管固定孔A中并与过滤器半体A固定连接,内浇管B的一端***内浇管固定孔B中并与过滤器半体B固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种铸件浇注用过滤器,其特征在于,所述过滤器半体A、过滤器半体B均由下列重量份的组分经混合捣制而成:50~100目的铬铁矿砂100份,酚醛树脂1.3~1.8份;固化剂0.33~0.45份。
3.根据权利要求1所述的一种铸件浇注用过滤器,其特征在于,所述过滤网为氧化锆过滤网、纤维过滤网或陶瓷过滤网中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种铸件浇注用过滤器,其特征在于,所述内浇管A留于内浇管固定孔A之外的长度不小于60mm;所述内浇管B留于内浇管固定孔B之外的长度不小于60mm。
5.一种铸件浇注方法,其特征在于,采用内浇道底注的方法进行浇注,浇注***包括直浇道、横浇道和内浇道,内浇道内放置由过滤器半体A、过滤器半体B、过滤网、内浇管A和内浇管B组成的过滤器;过滤器放入前,先分别将过滤器半体A、过滤器半体B的内腔表面涂刷锆英粉醇基涂料至少2遍,烘干后放入过滤网,将过滤器半体A、过滤器半体B对合,将两者之间的连接缝用胶带粘接住;内浇管A、内浇管B的直径与内浇道的尺寸相配合,且过滤器放置后,内浇管A朝向横浇道一侧,内浇管B朝向内浇道一侧;冒口采用小冒口、多冒口结构,且全部采用发热冒口;冒口及浇注***设计经温度场和流动场模拟验证通过后再进行浇注。
6.如权利要求1所述的一种铸件浇注方法,其特征在于,所述铸件包括燃气轮机的涡轮体、缸体,核电站的阀体、泵体,以及水力发电机/火力发电火机的叶片、导叶。
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