专利名称：不锈钢水电转轮下环的铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸造工艺领域，尤其涉及一种不锈钢水电转轮下环的铸造工艺。
背景技术：
目前水电发电机组的不锈钢转轮下环的铸造工艺是在冒口下采用冒口补衬的方 法来增加铸件的浇注补偿量使之顺序凝固，冒口补衬要在铸件机加之前用碳弧气刨的方法 在第一次正回火后(200°C左右)连续切除，然后带余温进行第二次回火。由于工件本体是 圆弧曲面，补衬切除量控制不好易造成工件本体缺肉或补衬量切除的少，给后序的加工带 来麻烦，尤其是在切除的过程中温度控制不好，天热人上不去，天冷又因为降温太快，不能 在规定的温度范围内一次性连续切除，一般如不能一次切除，要求必须重新加热或进窑处 理后才能再次切，而且碳弧气刨会对铸件本体在切削部位出现微裂纹等缺陷，补衬部位与 工件其他部位相比要厚很多，此部位长时间过热也易产生微观缩松等缺陷，另外碳弧气刨 过程中对环境有一定的污染，对操作者本身也有一定的伤害。
发明内容
本发明的目的是提供一种不锈钢水电转轮下环的铸造工艺，该工艺取消了冒口补 衬，解决了在铸造生产过程中存在的有变形、裂纹、冷隔重皮、微观缩松等问题。为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现不锈钢水电转轮下环的铸造工艺，包括工装准备、钢水浇注、冷却开箱、热处理，其 特征在于，根据工件尺寸以顺序凝固为原则设计出铸件截面并建立浇注模型，以底注的方 式浇注，浇注温度控制在1550°C _1590°C，浇注速度6-30mm/s，一次浇满，添加保温覆盖剂， 铸件截面的确定原则是每升高一米铸件截面的厚度增加不少于25-30mm。所述的保温覆盖剂为珍珠岩聚渣保温覆盖剂。所述的热处理过程是在经过一次正火、回火过程后对铸件表面的宏观缺陷进行 处理，处理后再进窑二次回火；第一次正火过程以< 20°C /h的升温速度对铸件加热，从室温加热至 690士20°C，在该温度下保温2-4小时，然后再以< 30°C /h的升温速度对铸件加热，加热至 1000-1060°C，在该温度下保温10-14小时，然后空气冷却降至室温；第一次回火过程以<40°C/h的升温速度对铸件加热，从室温加热至600-660°C， 在该温度下保温12-16小时，然后空气冷却降至室温；第二次回火过程以<40°C/h的升温速度对铸件加热，从室温加热至600-640°C， 在该温度下保温14-16小时，然后空气冷却降至室温。与现有技术相比，本发明的有益效果是1)取消了冒口补衬，减少了切削量，消除了碳弧气刨时对铸件本体造成的伤害即 微裂纹等缺陷，并解决在铸造过程中存在的变形、微观缩松等问题；2)工件的相对壁厚也比原来减小了，对于同一工件来说浇注速度增加了，减小了因浇注速度慢而产生的冷隔重皮等铸件缺陷，壁厚薄了热处理的保温时间也相应的缩短 了，减少了工件的生产周期，热处理后即可进行常规机械加工。
图1是带冒口补衬的铸件外形图；图2是带冒口补衬的铸件截面示意图；图3是本发明的截面示意图；图4是本发明的截面轮廓加量示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明不锈钢水电转轮下环的铸造工艺，包括工装准备、钢水浇注、冷却开箱、热处理，该 方法是在现有工艺的基础上把冒口补衬取消，通过铸件的加工量来找凝固梯度，使之顺序 凝固。其过程是通过根据工件尺寸以顺序凝固为原则设计出铸件截面并建立浇注模型，并 通过华铸CAE铸造模拟软件系统对上述模型进行检验及分析。该工艺以底注的方式浇注， 浇注温度控制在1550°C -1590°C，浇注速度6-30mm/s，一次浇满，要求全流，平稳，快速浇 注，添加珍珠岩聚渣保温覆盖剂，铸件截面的确定原则是每升高一米铸件截面的厚度增加 不少于25-30mm。热处理过程是在经过一次正火、回火过程后对铸件表面的宏观缺陷进行处理，处 理后再进窑进行二次回火； 第一次正火过程以20°C /h的升温速度对铸件加热，从室温加热至690°C，在该温 度下保温4小时，然后再以30°C /h的升温速度对铸件加热，加热至1060°C，在该温度下保 温10小时，然后空气冷却降至室温；第一次回火过程以40°C /h的升温速度对铸件加热，从室温加热至660°C，在该温 度下保温16小时，然后空气冷却降至室温；第二次回火过程以40°C /h的升温速度对铸件加热，从室温加热至640°C，在该温 度下保温16小时，然后空气冷却降至室温。该工艺可根据需要，选择多冒口的形式或一个圆环形冒口的形式。见图1、图2、图3，该工艺的优化是在原来工艺的基础上把冒口补衬取消，以顺序 凝固为原则确定铸件截面尺寸使之从铸件下部逐渐向上部顺序凝固。见图4，当钢水注满模具型腔后，随着温度逐渐下降，铸件薄的部份先凝固，因此该 不锈钢水电转轮下环铸件底部先凝固，为了保证铸件由下向上顺序凝固，钢水水平面向上 移L，铸件厚度B的单侧增加量a不少于12. 5 15mm/米，B的测量垂直于轮廓母线，实施 例中考虑铸件的结构形状特点及铸造质量要求，a放取25mm/米，人为形成顺序凝固的补缩 梯度，使铸件内部组织致密，能达到铸件UT-2级探伤要求。在第一次正回火后即可对铸件表面的宏观缺陷进行处理，然后进窑二次回火，减 少了热处理的次数，缩短了生产周期，降低了生产成本，减少了在切削时的环境污染，因为 取消了冒口补衬，减小了因设置冒口补衬给铸件所带来的微裂纹、冷隔、重皮、微观缩松等 问题。工件的变形问题也得到了相应的改善。图3截面比图2截面相比依据顺序凝固原则作了修正，但实际上总的钢水量消耗却远低于现有技术。
权利要求
不锈钢水电转轮下环的铸造工艺，包括工装准备、钢水浇注、冷却开箱、热处理，其特征在于，根据工件尺寸以顺序凝固为原则设计出铸件截面并建立浇注模型，以底注的方式浇注，浇注温度控制在1550℃ 1590℃，浇注速度6 30mm/s，一次浇满，添加保温覆盖剂，铸件截面的确定原则是每升高一米铸件截面的厚度增加不少于25 30mm。
2.根据权利要求1所述的不锈钢水电转轮下环的铸造工艺，其特征在于，所述的保温 覆盖剂为珍珠岩聚渣保温覆盖剂。
3.根据权利要求1所述的不锈钢水电转轮下环的铸造工艺，其特征在于，所述的热处 理过程是在经过一次正火、回火过程后对铸件表面的宏观缺陷进行处理，处理后再进窑二 次回火；第一次正火过程以≤20°C/h的升温速度对铸件加热，从室温加热至690士20°C，在该 温度下保温2-4小时，然后再以≤ 30°C /h的升温速度对铸件加热，加热至1000-1060°C，在 该温度下保温10-14小时，然后空气冷却降至室温；第一次回火过程以≤40°C /h的升温速度对铸件加热，从室温加热至600-660°C，在该 温度下保温12-16小时，然后空气冷却降至室温；第二次回火过程以≤ 40°C /h的升温速度对铸件加热，从室温加热至600-640°C，在该 温度下保温14-16小时，然后空气冷却降至室温。
全文摘要
本发明涉及一种不锈钢水电转轮下环的铸造工艺，包括工装准备、钢水浇注、冷却开箱、热处理，其特征在于，根据工件尺寸以顺序凝固为原则设计出铸件截面并建立浇注模型，以底注的方式浇注，浇注温度控制在1550℃-1590℃，浇注速度6-30mm/s，一次浇满，添加保温覆盖剂，铸件截面的确定原则是每升高一米铸件截面的厚度增加不少于25-30mm。所述的保温覆盖剂为珍珠岩聚渣保温覆盖剂。所述的热处理过程是经过一次正火、两次回火处理。本发明的有益效果是该工艺有效解决了在铸造生产过程中存在的有变形、裂纹、冷隔重皮、微观缩松等问题。
文档编号B22D37/00GK101987349SQ200910012829
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者岳景丽, 李忠森, 林红, 王庆华, 闵兴海 申请人:鞍钢重型机械有限责任公司