专利名称：汽轮机主汽调节阀体的铸造方法
技术领域：
本发明属金属铸造领域，尤其是指汽轮机上主汽调节阀体的铸造方法。
背景技术：
主汽调节阀体是汽轮机上的关键部件，生产难度很大，过去一直依赖国外生产，国内有个别厂家曾经试生产，但未形成批量生产，其铸造方法为1.采用平作平浇工艺。阀体水平放置，两侧设置浇注系统，法兰上部设置3个冒口用以补充钢水。
2.在法兰部位放置冷铁加强冷却，对于阀体外表层型砂及内腔芯砂要使用耐火度高的原砂。
3.热处理一般为在空气中冷却。
上述方法存在的不足是水平放置时冒口尺寸大，冒口数量多，补缩条件差，生产的铸件外表粘砂严重，内腔芯砂易被钢水烧结而难于清理；在空气中冷却的正火处理铸件，其机械性能不宜保证。为了解决这些问题，有的在铸件内腔的砂芯中通压缩空气以加强内部的冷却，外部用金属壳制成铸型加强外部冷却，采用水淬的热处理工艺，此种通压缩空气方法需要配置一套装置，金属壳制成铸型成本又很高，水淬工艺需要配置淬火水槽，铸件水淬时热处理的裂纹趋向性较大。鉴于此不易形成批量生产。
发明内容
本发明正是为了克服上述不足，提供一种能批量生产出合格汽轮机主汽调节阀体的铸造方法，主要创新在于调整了铸造及热处理工艺，铸造采取平做立浇工艺，热处理采用两级热处理制度。具体是这样来实施的汽轮机主汽调节阀体的铸造方法，其特征在于铸造采取平做立浇工艺，即a)平做铸型平放模具，在模具表面覆50-100mm的镁碳砂作为面层，其余背砂填充；在法兰部位按间隔50-100mm放置隔砂冷铁隔砂层10-30mm；吹二氧化碳汽体硬化铸型，取出模具，将铸型放入烘干窑在150-300℃下烘12-16小时，出窑后涂刷锆英粉水基涂料；b)立式浇注将几部分铸型组装紧固好后立起来进行浇注，两侧从下到上依次置有若干层浇口，顶端面上设置一个冒口，冒口底部置有补贴；金属液充型时先充填铸型底部，当底部充满后则从第二层浇口填充金属液，依次类推从下部向上浇满铸型，浇注温度控制在1550-1559℃，浇注时间控制在2-4分钟之内，浇注完后铸件在铸型中冷却56-72小时开箱，开箱温度控制在350-250℃。
这种平做立浇工艺，是按平稳充型有利补缩铸件的原则设计浇注系统，通过从下而上的逐级浇铸，能充分利用重力，形成有利的补缩顺序。另外在铸件顶端面只设置一个冒口，冒口用保温圈和保温板制作，节省了投资成本。本工艺还在阀身上的法兰的端面及圆周设置冷铁加强该部位的凝固速度。
铸件清砂后，采用两级热处理制度，用预备热处理消除铸造应力及均匀金相组织，以喷雾方法实施正火及回火工艺，具体如下a)预备热处理将清理好的铸件、在温度不低于150℃装入热处理炉加热10-13小时升温至600-650℃保持此温度2-5小时；再加热8-12小时升温至980-1100℃保持此温度26-30小时，然后关闭烧嘴使铸件在炉内随炉子降温冷却至200-350℃出炉；b)预备热处理结束后，将铸件从热处理炉拉出立即进行热割冒口，热割冒口时铸件温度保持在150-350℃。在切割过程当中若温度低于150-200℃需重新上窑加热，保证热割冒口时铸件温度保持在150-350℃。
c)正火处理铸件，将铸件装入热处理炉加热10-13小时升温至600-650℃保持此温度2-5小时；再加热8-12小时升温至900-1000℃保持此温度16-22小时，然后将铸件从炉子拉出，向铸件表面喷水雾，先喷40-60分钟，停50-60分钟，再喷15-20分钟，再停50-60分钟，循环第二次喷雾过程，同时在铸件内腔插入风管吹入压缩空气，直到100℃以下。
d)回火处理将铸件装炉以每小时50-70℃的加热速率升温至680-700℃保温20-24小时，再以每小时50-70℃的速率降温至250-350℃，将铸件拉出炉冷却到室温。
本发明采用平做立浇工艺，解决了补缩所产生的缺陷，采用喷雾热处理工艺达到甚至超过机械性能指标，成功批量生产了汽轮机主汽调节阀体，解决了难以生产的问题。
该铸件的技术质量指标是化学成分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％机械性能Rm＝485-660MPa Rp0.2≥275MPa A4≥20％Z≥35％表面及内在质量要求无损探伤达到MT检测一级；UT检测二级要求。
尺寸达到图纸要求。
附图为本发明的结构示意图。
具体实施例方式
汽轮机主汽调节阀体的铸造方法，采取平做立浇和二级热处理工艺1.平做立浇
a)平做铸型平放模具，在模具表面覆50-100mm的镁碳砂作为面层，其余背砂填充；在法兰部位(端面和圆周)间隔50-100mm放置10-30mm的隔砂冷铁隔砂层1；吹二氧化碳汽体硬化铸型，取出模具，将铸型放入烘干窑在150-300℃下烘12-16小时，出窑后涂刷锆英粉水基涂料；b)立式浇注将几部分铸型组装紧固好后立起来进行浇注，两侧从下到上依次置有若干层(一般可为三至四层或依具体情况而定)浇口2，顶端面上设置一个由保温圈和保温板制作的冒口3，冒口3底部置有补贴；金属液充型时先充填铸型底部，当底部充满后则从第二层浇口填充金属液，依次类推从下部向上浇满铸型，浇注温度控制在1550-1559℃，浇注时间控制在2-4分钟之内，浇注完后铸件在铸型中冷却56-72小时开箱，开箱温度控制在350-250℃。
2.两级热处理a)预备热处理将清理好的铸件、在温度不低于150℃装入热处理炉加热10-13小时升温至600-650℃保持此温度2-5小时；再加热8-12小时升温至980-1100℃保持此温度26-30小时，然后关闭烧嘴使铸件在炉内随炉子降温冷却至200-350℃出炉；b)热割冒口预备热处理结束后，将铸件从热处理炉拉出立即进行热割冒口，热割冒口时铸件温度保持在150-350℃，在切割过程当中若温度低于150-200℃需重新上窑加热；c)正火处理铸件将铸件装入热处理炉加热10-13小时升温至600-650℃保持此温度2-5小时；再加热8-12小时升温至900-1000℃保持此温度16-22小时，然后将铸件从炉子拉出，向铸件表面喷水雾，先喷40-60分钟，停50-60分钟，再喷15-20分钟，再停50-60分钟，循环第二次喷雾过程，同时在铸件内腔插入风管吹入压缩空气，直到100℃以下；d)回火处理将铸件装炉以每小时50-70℃的加热速率升温至680-700℃保温20-24小时，再以每小时50-70℃的速率降温至250-350℃，铸件出炉冷却到室温。
权利要求
1.汽轮机主汽调节阀体的铸造方法，其特征在于铸造采取平做立浇工艺，即a)平做铸型平放模具，在模具表面覆镁碳砂作为面层，其余背砂填充；在法兰部位间隔放置隔砂冷铁隔砂层；吹二氧化碳气体硬化铸型，取出模具，将铸型放入烘干窑在150-300℃下烘12-16小时，出窑后涂刷锆英粉水基涂料；b)立式浇注将几部分铸型组装紧固好后立起来进行浇注，两侧从下到上依次设置有若干层浇口，顶端面上设置一个冒口，冒口底部带有补贴；金属液充型时先充填铸型底部，当底部充满后则从第二层浇口填充金属液，依次类推从下部向上浇满铸型，浇注温度控制在1550-1559℃，浇注时间控制在2-4分钟之内，浇注完后铸件在铸型中冷却56-72小时开箱，开箱温度控制在350-250℃。
2.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于镁碳砂面层厚50-100mm。
3.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于铸型法兰部位的端面和圆周均设有隔砂冷铁，冷铁间距50-100mm。
4.根据权利要求3所述的铸造方法，其特征在于隔砂冷铁隔砂层厚为10-30mm。
5.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于冒口由保温圈和保温板制作。
6.根据权利要求1、2、3、4、5之一所述的铸造方法，其特征在于出箱后的铸件清砂后，采用两级热处理a)预备热处理将清理好的铸件、在温度不低于150℃装入热处理炉加热10-13小时升温至600-650℃保持此温度2-5小时；再加热8-12小时升温至980-1100℃保持此温度26-30小时，然后关闭烧嘴使铸件在炉内随炉子降温冷却至200-350℃出炉；b)预备热处理结束后，将铸件从热处理炉拉出立即进行热割冒口，热割冒口时铸件温度保持在150-350℃；c)正火处理铸件，将铸件装入热处理炉加热10-13小时升温至600-650℃保持此温度2-5小时；再加热8-12小时升温至900-1000℃保持此温度16-22小时，然后将铸件从炉子拉出，向铸件表面喷水雾，先喷40-60分钟，停50-60分钟，再喷15-20分钟，再停50-60分钟，循环第二次喷雾过程，直到100℃以下；d)回火处理将铸件装炉以每小时50-70℃的加热速率升温至680-700℃保温20-24小时，再以每小时50-70℃的速率在炉内降温至250-350℃，然后出炉冷却到室温。
7.根据权利要求6所述的铸造方法，其特征在于正火处理铸件时，同时在铸件内腔插入风管吹入压缩空气。
全文摘要
汽轮机主汽调节阀体的铸造方法，属金属铸造领域，采用平做立浇工艺铸造，再用两级热处理制度进行热处理，解决了补缩所产生的缺陷，达到甚至超过了机械性能指标，成功批量生产了汽轮机主汽调节阀体，解决了目前难以生产的问题。
文档编号B22C9/02GK101081432SQ20071002351
公开日2007年12月5日 申请日期2007年6月4日 优先权日2007年6月4日
发明者陆乾, 吴正江, 徐军 申请人:天乾(无锡)科技有限公司