一种水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法
【专利摘要】一种水轮叶片压坯的电渣熔铸制造方法，其特点是：根据水轮机叶片三维智能展开尺寸确定叶片压坯外形轮廓，制作电渣熔铸叶片压坯结晶器、自耗电极，通过优化电渣熔铸工艺参数、防裂纹热处理工艺，最终制备出合格的电渣熔铸水轮机叶片压坯。本发明可解决目前水轮机叶片压坯的不足，为热模压水轮机叶片提供近净成形压坯制造技术，所生产的叶片压坯材料纯净度高，化学成分均匀、组织致密、无疏松、无夹渣和缩孔等缺陷，具有良好的力学性能、较高抗疲劳性能、较高抗裂纹生成和扩展性能，可达到同材质锻件的力学性能和探伤指标要求。
【专利说明】一种水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到三维曲面压坯制造工艺，特别提供一种水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法。
【背景技术】
[0002]随着大中型水轮发电机组对高质量水轮机叶片的需求，国内外部分企业开始采用热模压成型方法生产水轮机叶片，生产的水轮机叶片避免了砂型铸造叶片缺点，又具有产品质量高、工期相对较短且不破坏金属流线等优点，因而这种方法在国内外水轮机制造业中受到一定重视。作为制备水轮机热模压叶片的原料，模压压坯的质量及外形尺寸对叶片的性能、后期加工量及生产成本影响很大。
[0003]目前，常用的模压叶片压坯通常有2种结构，即铸造压坯和等厚钢板压坯。铸造压坯成型工艺简单，压坯背面可直接铸造成叶片展开图要求的空间曲面，压坯加工工作量较小，但由于铸造工艺本身限制，铸造压坯的内在质量低，常规铸造缺陷不可避免，压坯质量较差，且铸造压坯焊补和铲磨修正工作量较大，生产周期较长，生产效率低；等厚钢板是目前模压叶片较常用的压坯结构型式，钢板内部质量较好，缺陷少。但对于制造叶片曲率和厚度变化较大的叶片(如“X”型叶片)来说，由于钢板压坯为等厚板，造成钢板压坯的材料利用率低；叶片压坯背面呈空间曲面，且余量差异很大，后期加工量大，大大增加了生产成本，制约了水轮机叶片热模压技术的发展。
【发明内容】
[0004]为解决现有热模压水轮机叶片压坯的不足，本发明提供了一种水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，能大幅提高叶片压坯的材料利用率、减小加工量、缩短加工工期，且叶片质量得到提高，特别是具有较高抗疲劳性能、较高抗裂纹生成和扩展性能，能满足同材质锻造毛坯力学性能要求。
[0005]本发明提供了一种水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，根据水轮机叶片三维智能展开尺寸制作电渣熔铸叶片压坯结晶器、自耗电极，通过优化电渣熔铸工艺、防裂纹热处理工艺，最终制备出合格的电渣熔铸叶片压坯，其特征在于，所述电渣熔铸工艺具体步骤如下:
[0006](I)、渣系与渣量控制:考虑叶片压坯凝固特性与化学成分的变化，合理选择电渣熔铸渣系，其主要成分为质量百分比=CaF2:55?65%、Al2O3:25?35%，根据实际合金精炼要求加入MgO、CaO构成多元渣系，其加入量不高于渣系总质量的15%，渣层厚度一般为结晶器等效直径的40?60% ;
[0007](2)、起弧过程:采用固渣或液渣起弧，起弧料化学成分质量百分比为=T12:40?55%, CaF2:40?58%、MgO:2?5% ;当采用固渣起弧时，在电极与底水箱之间放置一个信号检测装置，通过检测电极与起弧料接触瞬间，电极与底水箱之间电位变化，可检测出自耗电极是否已压紧并与水冷底板相连接，对电极下降速度进行控制，保证起弧料不被压碎或顶偏，最终实现电渣熔铸过程平稳起弧；采用该装置进行固渣起弧时，一次起弧成功率在98%以上。
[0008](3)、供电参数选择:根据铸件尺寸、电极与结晶器的几何参数及熔铸工艺来确定熔铸功率、电压、电流等各个相应电参数，熔铸过程中注意保持电压和电流的稳定。其中电压控制在50?110V、电流控制在5500?18000A ；
[0009](4)、补缩:针对叶片压坯这类大宽厚比异形件，采用一种间断补缩方式进行补缩，【具体实施方式】如下:补缩期内，首先在3?8分钟以内将正常电流匀速降低到最小补缩电流，保持2?5分钟；再将最小补缩电流在2?5分钟内匀速升高到正常熔铸电流的70?90%，如此反复5?8次，每次的最高熔铸电流都为前次最高熔铸电流的70?90%，最后I次减小到零。
[0010]本发明所述水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，其特征在于:利用有限元分析软件，对水轮机叶片进行三维智能展开，将水轮机叶片展成正面为平面、背面为曲面的叶片模压压坯，结合输出的叶片展开图对照叶片尺寸图加以修正，并最终确定电渣熔铸压坯毛坯尺寸。具体为:首先将整个叶片模型划分成数千个有限元网格，将各个单元标记标号；将标识完的叶片在虚拟模具内压型，利用点跟踪方法进行叶片的初步展开。计算叶片正面对应点的真实厚度，将真实厚度映射到展开叶片正面，从而生成展平叶片背面。再把初步展开后的叶片放入虚拟模具内，施加温度场及其它边界条件后进行二次压型，最后将输出的叶片展开图对照叶片尺寸图加以修正。
[0011]本发明所述水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，其特征在于:结晶器选择:根据展开的叶片模压压坯外形尺寸，制作电渣熔铸叶片压坯分体组合式结晶器，所制作的分体组合式结晶器材质为全铝或铜钢焊接的分体组合式结晶器，全铝结晶器材质为ZL114A，结晶器内腔板与筋板的水缝宽度为25?40mm，结晶器内腔为铸造成形方法制备；铜钢焊接结晶器是以结晶器外腔及筋板为碳钢板，结晶器内腔为紫铜板，且结晶器可分体拆卸、维修，铜钢焊接结晶器内腔板与筋板的水缝宽度为15?35mm，结晶器内腔铜板为金属热弯+机加工制造工艺制备。
[0012]本发明所述水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，其特征在于:所用自耗电极为砂型铸造电极和钢板拼焊电极2类，结合叶片压坯结晶器内腔尺寸，制备叶片压坯随形自耗电极，选用的填充比为0.3?0.45。
[0013]叶片压坯由于在水冷金属型中凝固成形，内应力比较大，应及时进行防裂纹热处理，否则易产生裂纹。本发明所述水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，其特征在于，叶片压坯防裂纹热处理工艺为:将拆箱后的电渣熔铸叶片压坯加热到800?900°C，保温4?6小时后，随炉冷却至室温。
[0014]本发明所述水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，其特征在于:所述的水轮机叶片压坯合金包括:合金钢20SiMn ;低碳马氏体不锈钢06Crl3Ni4Mo、06Crl3Ni5Mo或06Crl6Ni5Mo ;超低碳马氏体不锈钢 04Crl3Ni4Mo、04Crl3Ni5Mo。
[0015]本发明与现有技术相比，所具有的优点如下:
[0016](I)电渣熔铸是一种集二次精炼提纯、凝固成形于一体的特种铸造工艺，通过调整熔渣配比、优化电渣熔铸工艺，可以进一步去除自耗电极中的夹杂物并改变其分布形态，降低叶片压坯中的P、S等有害元素和N、H、O等气体含量，提高了材料的纯净度。
[0017](2)铸件在结晶器中凝固，冷却速度快、固液前沿结晶温度梯度大，由于铸件快速凝固，铸件组织致密。金属型结晶器尺寸精度高、变形小，因而铸件表面光洁、加工余量小，使叶片压坯达到近净成形目的。
[0018](3)电渣熔铸近净成形叶片压坯可达到同材质锻件的力学性能和探伤指标要求，化学成分均匀、组织致密、枝晶细化、显微偏析小、无疏松、缩孔等缺陷，夹杂物呈弥散分布，疲劳寿命优于炉外精炼钢，又有锻件所不具备的各向同性的优点，同时具有较高抗疲劳性能及较高抗裂纹生成和扩展性能。
[0019](4)金属型结晶器替代了砂型、粘结剂和涂料等大量的非金属造型材料，使得固体废弃物排放减小，减少了对环境的污染，实现了绿色制造。另外，由于金属型结晶器可重复多次使用，特别在生产大宽厚比叶片压坯时，生产流程短，节约了生产成本和时间。
【具体实施方式】
[0020]实施例1:
[0021]选取材质为06Crl3Ni5Mo的马氏体不锈钢叶片，制备电渣熔铸叶片压坯。
[0022](I)利用有限元分析软件，对水轮机叶片进行三维智能展开，将水轮机叶片展成正面为平面、背面为曲面的叶片模压压坯，确定叶片压坯的外轮廓尺寸，长度约350mm，最大宽为220mm,最大厚度为65mm,最小厚度为13mm。
[0023](2)结晶器的选择，铜钢焊接的分体组合式结晶器，且结晶器可分体拆卸，内腔为紫铜板的结晶器，铜钢焊接结晶器内腔板与筋板的水缝宽度为33_，结晶器内腔铜板为金属热弯+机加工制造工艺制备。
[0024](3)结合叶片压坯结晶器内腔尺寸，制备叶片压坯随形自耗电极，选用的填充比为0.33，制备的自耗电极为砂型铸造随形电极。
[0025](4)电渣熔铸工艺过程:
[0026]①渣系与渣量配比，CaF2:65%, Al2O3:25%, MgO:3%, CaO:7%，渣量重量为叶片压坯重量的8.5%，渣层厚度为结晶器等效直径的45%。
[0027]②采用固渣起弧，起弧料化学成分以质量百分比为T12:55%, CaF2:50%、MgO:5% ;在电极与底水箱之间放置一个信号检测装置，通过检测电极与起弧料接触瞬间，电极与底水箱之间电位变化，检测出自耗电极已压紧并与水冷底板相连接，通过对电极下降速度进行控制，起弧料未被压碎或顶偏，最终固渣起弧成功率100%
[0028]③供电参数选择:根据铸件尺寸、电极与结晶器的几何参数及熔铸工艺，确定熔铸电压55V、电流为6500A。
[0029]④补缩期内，首先在6分钟以内将正常电流匀速降低到最小补缩电流，保持4分钟；再将最小补缩电流在4分钟内匀速升高到正常熔铸电流的75%，反复6次，每次的最高熔铸电流都为前次最高熔铸电流的75%，最后I次减小到零。
[0030](5)叶片压坯防裂纹热处理工艺，将拆箱后的电渣熔铸叶片压坯加热到870°C，保温5小时后，随炉冷却至室温。
[0031]通过电渣熔铸工艺，有设定形状的结晶器成形，制备了叶片压坯毛坯。经检测，化学成分为:c:0.048 %、Si:0.58%, Mn:0.95 %、P:0.035%, S:0.025 %、Cr:12.5
Ni:4.83 %, Mo:0.59 %, Cu:0.24 %, V:0.05 %, W:0.09 %, N:0.015%, H:0.0003 0:0.0076%，余量为 Fe。
[0032]经常规热处理后压坯的力学性能为RPQ.2/610Mpa，Rm/805Mpa, A/24 %, Z/49 %,KV2/137 J ο
[0033]对比实施例2选取不同电渣熔铸工艺制备了同实施例2 —样的叶片，相应工艺如下:
[0034](I)渣系与渣量配比，CaF2:65%、Α1203:25%、Mg0:3%、Ca0:7%，渣量重量为叶片压坯重量的8.5%，渣层厚度为结晶器等效直径的45%。
[0035](2)结晶器的选择，铜钢焊接的分体组合式结晶器，且结晶器可分体拆卸，内腔为紫铜板的结晶器，铜钢焊接结晶器内腔板与筋板的水缝宽度为35_，结晶器内腔铜板为金属热弯+机加工制造工艺制备。
[0036](3)结合叶片压坯结晶器内腔尺寸，制备叶片压坯随形自耗电极，选用的填充比为0.46，制备的自耗电极为砂型铸造随形电极。
[0037](4)电渣熔铸工艺过程:
[0038]①渣系与渣量配比，CaF2:65%, Al2O3:25%, MgO:3%, CaO:7%，渣量重量为叶片压坯重量的8.5%，渣层厚度为结晶器等效直径的45%。
[0039]②采用液渣起弧，起弧料化学成分以质量百分比为T12:45%, CaF2:53%、MgO:2%。
[0040]③供电参数选择:根据铸件尺寸、电极与结晶器的几何参数及熔铸工艺，确定熔铸电压45V、电流为4500A。
[0041]④补缩期内，首先在2分钟以内将正常电流匀速降低到最小补缩电流，保持6分钟；再将最小补缩电流在3分钟内匀速升高到正常熔铸电流的60%，反复3次，每次的最高熔铸电流都为前次最高熔铸电流的60%，最后I次减小到零。
[0042](5)叶片压坯防裂纹热处理工艺，将拆箱后的电渣熔铸叶片压坯加热到700°C，保温2小时后，随炉冷却至室温。
[0043]通过电渣熔铸工艺，有设定形状的结晶器成形，制备了叶片压坯毛坯。经检测，化学成分为:c:0.041 %、Si:0.58 %、Mn:0.95 %、P:0.035%, S:0.025 %、Cr:12.5 %、Ni:4.83 %, Mo:0.59 %, Cu:0.24 %, V:0.05 %, W:0.09 %, N:0.018%, H:0.0004 0:0.0083%，余量为 Fe。
[0044]经常规热处理后压坯的力学性能为RPQ.2/550Mpa，Rm/732Mpa, A/14%, Z/33%,KV2/76J。
[0045]通过对比两种不同工艺下的06Crl3Ni5Mo马氏体不锈钢叶片压还化学成分及力学性能可知，选用本发明所述电渣熔铸工艺参数制备的叶片压坯化学成分及力学性能达到并高于GB/T6967-2009要求，而当选取的电渣熔铸工艺参数在本发明所述方案外时，叶片压坯的材料纯净度变差，且力学性能较差，部分指标不能满足GB/T6967-2009要求。
[0046]实施例2:
[0047]选取材质为06Crl3Ni4Mo的马氏体不锈钢叶片，制备电渣熔铸叶片压坯。
[0048](I)利用有限元分析软件，对水轮机叶片进行三维智能展开，将水轮机叶片展成正面为平面、背面为曲面的叶片模压压坯，确定叶片压坯的外轮廓尺寸，长度约500mm，最大宽为300mm,最大厚度为80mm,最小厚度为15mm。
[0049](2)结晶器的选择，铜钢焊接的分体组合式结晶器，且结晶器可分体拆卸，铜钢焊接结晶器内腔板与筋板的水缝宽度为20_，结晶器内腔铜板为金属热弯+机加工制造工艺制备。
[0050](3)结合叶片压坯结晶器内腔尺寸，制备叶片压坯随形自耗电极，选用的填充比为0.3，制备的自耗电极为砂型铸造随形电极。
[0051](4)电渣熔铸工艺过程:
[0052]①渣系与渣量配比，CaF2:65%, Al2O3:30%, MgO:3%, CaO:2%，渣量重量为叶片压坯重量的8 %，渣层厚度为结晶器等效直径的40 %。
[0053]②采用固渣起弧，起弧料化学成分以质量百分比为T12:45%, CaF2:53%, MgO:2% ;在电极与底水箱之间放置一个信号检测装置，通过检测电极与起弧料接触瞬间，电极与底水箱之间电位变化，检测出自耗电极已压紧并与水冷底板相连接，再对电极下降速度进行控制，起弧料未被压碎或顶偏，最终固渣起弧成功率100%。
[0054]③供电参数选择:根据铸件尺寸、电极与结晶器的几何参数及熔铸工艺，确定熔铸电压60V、电流为7500A。
[0055]④补缩期内，首先在4分钟以内将正常电流匀速降低到最小补缩电流，保持3分钟；再将最小补缩电流在2分钟内匀速升高到正常熔铸电流的70%，反复5次，每次的最高熔铸电流都为前次最高熔铸电流的70%，最后I次减小到零。
[0056](5)叶片压坯防裂纹热处理工艺:将拆箱后的电渣熔铸叶片压坯加热到850°C，保温4小时后，随炉冷却至室温。
[0057]通过电渣熔铸工艺，有设定形状的结晶器成形，制备了叶片压坯毛坯。经检测，化学成分为:c:0.05%, Si:0.55%, Mn:0.9%, P:0.0.03%, S:0.021%, Cr:11.5%, Ni:
3.8%,Mo:0.6%,Cu:0.19%,V:0.19%,W:0.05%,N:0.012%,H:0.0001%,0:0.0075%,
余量为Fe。
[0058]经常规热处理后压坯的力学性能为RPQ.2/600Mpa，Rm/825Mpa, A/25 %, Z/60 %,KV2/105Jo
[0059]实施例3:
[0060]选取材质为06Crl6Ni5Mo的马氏体不锈钢叶片，制备电渣熔铸X形叶片压坯。
[0061](I)根据水轮机叶片三维智能展开尺寸，确定叶片压坯的外轮廓尺寸，叶片长度约800mm,最大宽为500mm,最大厚度为150mm,最小厚度30mm。
[0062](2)结晶器的选择，全铝合金分体组合式结晶器，且结晶器可分体拆卸，结晶器内腔板与筋板的水缝宽度为30_，结晶器内腔为铸造成形方法制备
[0063](3)结合叶片压坯结晶器内腔尺寸，制备叶片压坯随形自耗电极，选用的填充比为0.41，制备的自耗电极为钢板拼焊电极。
[0064](4)电渣熔铸工艺过程:
[0065]①渣系与渣量配比，CaF2:58%, Al2O3:34%, MgO:6%, CaO:2%，渣量重量为叶片压坯重量的12%，渣层厚度为结晶器等效直径的51%。
[0066]②采用液渣起弧，起弧料化学成分以质量百分比为T12:48%, CaF2:50%、MgO:2%。
[0067]③供电参数选择:根据铸件尺寸、电极与结晶器的几何参数及熔铸工艺，确定熔铸电压80V、电流为9600A。
[0068]④补缩期内，首先在6分钟以内将正常电流匀速降低到最小补缩电流，保持3分钟；再将最小补缩电流在5分钟内匀速升高到正常熔铸电流的80%，反复7次，每次的最高熔铸电流都为前次最高熔铸电流的80%，最后I次减小到零。
[0069](5)叶片压坯防裂纹热处理工艺:将拆箱后的电渣熔铸叶片压坯加热到880°C，保温4.5小时后，随炉冷却至室温。
[0070]通过电渣熔铸工艺，有设定形状的结晶器成形，制备了叶片压坯毛坯。经检测，化学成分为:c:0.042 %、Si:0.53%, Mn:0.68 %、P:0.026%, S:0.019 %、Cr:16.5
Ni:5.7 %、Mo:0.79 %、Cu:0.15 %、V:0.07 %、W:0.04 %、N:0.011 %、H:0.0002 %、O:0.0071%，余量为 Fe。
[0071]经常规热处理后压坯的力学性能为RPQ.2/648Mpa，Rm/819Mpa, A/26 %, Z/59%,KV2/128 J ο
[0072]实施例4:
[0073]选取材质为04Crl3Ni4Mo的马氏体不锈钢叶片，制备电渣熔铸叶片压坯。
[0074](I)根据水轮机叶片三维智能展开尺寸，确定叶片压坯的外轮廓尺寸，长度约350mm,最大宽为165mm,最大厚度为56mm,最小厚度为12mm。
[0075](2)结晶器的选择，铜钢焊接的分体组合式结晶器，且结晶器可分体拆卸，内腔为紫铜板的结晶器，铜钢焊接结晶器内腔板与筋板的水缝宽度为24_，结晶器内腔铜板为金属热弯+机加工制造工艺制备。
[0076](3)结合叶片压坯结晶器内腔尺寸，制备叶片压坯随形自耗电极，选用的填充比为0.33，制备的自耗电极为钢板拼焊电极。
[0077](4)电渣熔铸工艺过程:
[0078]①渣系与渣量配比，CaF2:60%,Al2O3:25%,MgO:10%,Ca0:5%，渣量重量为叶片压坯重量的12%，渣层厚度为结晶器等效直径的55%。
[0079]②采用固渣起弧，起弧料化学成分以质量百分比为T12:52%, CaF2:44%、MgO:4% ;在电极与底水箱之间放置一个信号检测装置，通过检测电极与起弧料接触瞬间，电极与底水箱之间电位变化，检测出自耗电极已压紧并与水冷底板相连接，对电极下降速度进行控制，起弧料未被压碎或顶偏，最终固渣起弧成功率99%
[0080]③供电参数选择:根据铸件尺寸、电极与结晶器的几何参数及熔铸工艺，确定熔铸电压50V、电流为5500A。
[0081]④补缩期内，首先在7分钟以内将正常电流匀速降低到最小补缩电流，保持2分钟；再将最小补缩电流在5分钟内匀速升高到正常熔铸电流的80%，反复5次，每次的最高熔铸电流都为前次最高熔铸电流的80%，最后I次减小到零。
[0082](5)叶片压坯防裂纹热处理工艺:将拆箱后的电渣熔铸叶片压坯加热到865°C，保温5.5小时后，随炉冷却至室温。
[0083]通过电渣熔铸工艺，有设定形状的结晶器成形，制备了叶片压坯毛坯。经检测，化学成分为:C:0.02 %、S1:0.52 %、Mn:1.2 %、P:0.019 %、S:0.006 %、Cr:12.8 %、Ni:3.8 %、Mo:0.64 %、Cu:0.12 V:0.07 W:0.11 N:0.012 H:0.0002 0:0.0068%，余量为 Fe。
[0084]经常规热处理后压坯的力学性能为RPQ.2/708Mpa，Rm/845Mpa, A/28 %, Z/55%,KV2/152 J ο
[0085]实施例5:
[0086]选取材质为04Crl3Ni5Mo的马氏体不锈钢叶片，制备电渣熔铸叶片压坯。
[0087](I)根据水轮机叶片三维智能展开尺寸，确定叶片压坯的外轮廓尺寸，长度约1246mm,最大宽为878mm,最大厚度为152mm,最小厚度为31mm。
[0088](2)结晶器的选择，铜钢焊接的分体组合式结晶器，且结晶器可分体拆卸，内腔为紫铜板的结晶器，铜钢焊接结晶器内腔板与筋板的水缝宽度为25_，结晶器内腔铜板为金属热弯+机加工制造工艺制备。
[0089](3)结合叶片压坯结晶器内腔尺寸，制备叶片压坯随形自耗电极，选用的填充比为0.45，制备的自耗电极为钢板拼焊电极。
[0090](4)电渣熔铸工艺过程:
[0091]①渣系与渣量配比，CaF2:65%, Al2O3:25%,Mg0:6%, CaO:4%，渣量重量为叶片压坯重量的12%，渣层厚度为结晶器等效直径的55%。
[0092]②采用液渣起弧，起弧料化学成分以质量百分比为T12:50%, CaF2:47%、MgO:3%。
[0093]③供电参数选择:根据铸件尺寸、电极与结晶器的几何参数及熔铸工艺，确定熔铸电压95V、电流为14500A。
[0094]④补缩期内，首先在8分钟以内将正常电流匀速降低到最小补缩电流，保持2分钟；再将最小补缩电流在3分钟内匀速升高到正常熔铸电流的90%，反复8次，每次的最高熔铸电流都为前次最高熔铸电流的90%，最后I次减小到零。
[0095](5)叶片压坯防裂纹热处理工艺:将拆箱后的电渣熔铸叶片压坯加热到830°C，保温4小时后，随炉冷却至室温。
[0096]通过电渣熔铸工艺，有设定形状的结晶器成形，制备了叶片压坯毛坯。经检测，化学成分为:C:0.018%, Si:0.54%, Mn:1.26%, P:0.016 %、S:0.007 %, Cr:11.8%,Ni:5.83%, Mo:0.79 %, Cu:0.19%, V:0.04%, W:0.03%, N:0.009%, H:0.0065 O:
0.0001%，余量为 Fe。
[0097]经常规热处理后压坯的力学性能为RPQ.2/718Mpa，Rm/823Mpa, A/23%, Z/73%,KV2/168J0
[0098]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，根据水轮机叶片三维智能展开尺寸确定叶片压坯外形轮廓，制作电渣熔铸叶片压坯结晶器、自耗电极，通过优化电渣熔铸工艺、防裂纹热处理工艺，最终制备出合格的电渣熔铸叶片压坯，其特征在于，所述电渣熔铸工艺具体步骤如下: (1)、渣系与渣量控制:电渣熔铸渣系主要成分为质量百分比=CaF2:55?65%、Al2O3:25?35%，根据实际合金精炼要求加入MgO、CaO构成多元渣系，其加入量不高于渣系总质量的15%，渣层厚度为结晶器等效直径的40?60% ; (2)、起弧过程:采用固渣或液渣起弧，起弧料化学成分质量百分比为=T12:40?55%、CaF2:40?58%、MgO:2?5% ;当采用固渣起弧时，在电极与底水箱之间放置一个信号检测装置，通过检测电极与起弧料接触瞬间，电极与底水箱之间电位的变化，可检测出自耗电极是否已压紧并与水冷底板相连接，对电极下降速度进行控制，保证起弧料不被压碎或顶偏； (3)、供电参数选择:电压控制在50?110V、电流控制在5500?18000A； (4)、补缩:采用间断补缩方式进行补缩；补缩期内，首先在3?8分钟内将正常电流匀速降低到最小补缩电流，保持2?5分钟，再将最小补缩电流在2?5分钟内匀速升高到正常熔铸电流的70?90%，如此反复5?8次，每次的最高熔铸电流都为前次最高熔铸电流的70?90%，最后I次减小到零。
2.按照权利要求1所述水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，其特征在于:电渣熔铸采用的结晶器为全铝或铜钢焊接的分体组合式结晶器，结晶器可分体拆卸、维修；其中全铝结晶器材质为ZL114A，结晶器内腔板与筋板的水缝宽度为25?40mm，结晶器内腔为铸造成形方法制备；铜钢焊接结晶器是以结晶器外腔及筋板为碳钢板，内腔为紫铜板的结晶器，铜钢焊接结晶器内腔板与筋板的水缝宽度为15?35_，结晶器内腔铜板为金属热弯+机加工制造工艺制备。
3.按照权利要求1所述水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，其特征在于:所用自耗电极为砂型铸造电极和钢板拼焊电极2类，结合叶片压坯结晶器内腔尺寸，制备叶片压坯随形自耗电极，选用的填充比为0.3?0.45。
4.按照权利要求1所述水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，其特征在于，叶片压坯防裂纹热处理工艺为:将拆箱后的电渣熔铸叶片压坯加热到800?900°C，保温4?6小时后，随炉冷却至室温。
5.按照权利要求1所述水轮机叶片压坯的电渣熔铸制造方法，其特征在于:所述的水轮机叶片压坯合金为合金钢20SiMn ;低碳马氏体不锈钢06Crl3Ni4Mo、06Crl3Ni5Mo或06Crl6Ni5Mo ;超低碳马氏体不锈钢 04Crl3Ni4Mo、04Crl3Ni5Mo。
【文档编号】B22D23/10GK104174834SQ201410389905
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】娄延春, 李宝东, 陈瑞, 姜云飞, 宋照伟, 李旭东, 李志刚, 王大威, 张家东, 王安国, 王云霞, 于洪若 申请人:沈阳铸造研究所