一种汽轮机中压阀壳的铸造方法与流程

本发明涉及汽轮机中压阀壳铸件的铸造，具体地讲是一种汽轮机中压阀壳的铸造方法。

背景技术：

汽轮机中压阀壳为汽轮机机组中重要的铸件之一，其尺寸大，形状复杂，壁厚差异大。以往该类型铸件的铸造方法有平浇和立浇两种方案，其中平浇方案的冒口去除较为困难，且铸件质量不易保证；而传统的立浇方案阀座位置存在孤立的热节，不能得到有效的补缩，易出现缺陷。特别是中压阀壳尺寸较大，阀座位置铸造补缩困难，易出现铸造成型及缺陷问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供了一种汽轮机中压阀壳的铸造方法。该方法操作方便，很好解决了阀座补缩难题。同时克服了以往中压阀铸件的表面气孔夹渣缺陷严重问题，使中压阀的质量得到质的改变，补焊率大大降低。

实现本发明的技术方案是：一种汽轮机中压阀壳的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）根据中压阀壳零件图纸，在其加工面上按照机械加工余量的标准放置合理的粗加工余量；

2）通过滚热节圆的方式, 在中压阀壳铸件上部的内腔和外部设置合理的补贴；

3）根据中压阀壳进汽端的形状和尺寸，设置合理比例的集中性冒口和外壁补贴；

4）计算出阀座位置孤立热节的热节圆大小，通过滚热节圆的方式对计算出的增加加工余量进行整圈放大余量补缩；并在铸件外壁配合使用冷铁；

5）铸件落砂后，初步去除阀座位置部分多余的加工余量；

6）通过机械加工的方式去除阀座位置余下的加工余量。

所述步骤2)中在中压阀壳铸件上部的内腔滚热节圆的补贴，在入口处设置一段直段。

所述步骤2)中按照1.05～1.06的系数滚热节圆确定斜度。

所述步骤3)中设置合理比例的集中性冒口为冒口的热节圆直径是铸件顶部热节圆直径的1.4倍。

所述集中性冒口为在铸件顶部设置圆环形状的一个整圈冒口。

所述步骤4）中整圈放大余量补缩为在阀座内腔位置设置一个凸出的整圈冒口，使阀壳在收缩时，由凸出的整圈冒口补缩阀座位置，保证阀座位置的致密度。

所述整圈放大余量补缩的步骤是：

a.在阀座位置以下的阀底斜段位置采用滚热节圆的方式增加加工余量；

b.在阀座位置与阀底斜段位置交接处设置阀座底加工余量和弧形转角；

c.在阀座位置设内切圆并确定内切圆直径；

d.确定内腔砂芯直径，该直径与内腔整圈冒口的内径尺寸相同；

e.利用与阀座位置的内切圆直径尺寸相同的圆与内腔砂芯圆相切，两相切圆的直径之和为内腔整圈冒口的外径；内腔整圈冒口的高度取内切圆直径的0.3-0.8倍。

所述步骤4)中冷铁的厚度为增加加工余量后铸件阀座位置等效厚度的0.7倍。

所述步骤5)中初步去除阀座位置部分多余的加工余量采用的方式为气割、等离子弧切割、激光切割、碳弧气刨及碳弧空气切割或电弧刨割条之一。

本发明有益效果是：

1、本发明在中压阀壳内腔阀座位置采用独特整圈放大余量代替冒口进行补缩，同时在外壁设置冷铁激冷以改变铸件热场，让缩松内移以去除，从而在操作方便的情况下很好解决了阀座补缩难题；

2、采用立浇的工艺方案并配合特殊浇注系统在顶部设置大冒口进行整体补缩，有效解决了以往中压阀铸件的表面气孔夹渣缺陷严重问题，使中压阀的质量得到质的改变，补焊率大大降低。

3、通过在上部内腔和外部增加补贴，在阀壳的上部形成了良好的补缩通道，有益于在凝固过程中形成合理的温度梯度。

附图说明

图1为本发明实施例内腔设置加工余量示意图；

图2为本发明实施例设置一定的加工余量示意图；

图3为 本发明实施例顶部设置的整圈冒口和补贴示意图；

图4为本发明实施例整圈放大余量补缩设定示意图；

图5为本发明实施例阀座位置增加的加工余量示意图；

图6为本发明实施例阀座外部位置放置冷铁示意图；

图7为本发明实施例采用汽割的方式去除的部分示意图。

图中标号：1—粗加工余量，2—内腔，3—外部，4—外壁补贴，5—进汽端，6—冒口，7—阀座位置，8—增加加工余量，9—铸件外壁，10—冷铁，11—余下的加工余量，12—直段，13—阀座底加工余量，14—多余的加工余量，15—割枪，16—补贴，17—阀底斜段位置，18—内切圆，R—弧形转角，D1—内切圆直径，D2—内腔整圈冒口内径，D3—内腔整圈冒口外径，H—内腔整圈冒口高度。

具体实施方式：

如图1至图7所示，一种汽轮机中压阀壳的铸造方法，包括如下步骤：

1）根据中压阀壳零件图纸，在其加工面上按照机械加工余量的标准放置合理的粗加工余量1；

2）通过滚热节圆的方式, 在中压阀壳铸件上部的内腔2和外部3设置合理的补贴16；按照1.05～1.06的系数滚热节圆确定斜度，并在入口处设置一段直段12,减少该处去余量的加工量；

3）根据中压阀壳进汽端5的形状和尺寸，在铸件顶部设置圆环形状的一个整圈冒口，该冒口为其的热节圆直径是铸件顶部热节圆直径的1.4倍的集中性冒口6，同时设置外壁补贴4；

4）计算出阀座位置7孤立热节的热节圆大小，通过滚热节圆的方式对计算出的增加加工余量8进行整圈放大余量补缩；并在铸件外壁9配合使用冷铁10；所述冷铁的厚度为增加加工余量后铸件阀座位置等效厚度的0.7倍。所述整圈放大余量补缩为在阀座内腔位置设置一个凸出的整圈冒口，使阀壳在收缩时，由凸出的整圈冒口补缩阀座位置，保证阀座位置的致密度。

所述整圈放大余量补缩的具体实施步骤如下：

a.在阀座以下的阀底斜段位置17采用滚热节圆的方式增加加工余量；

b.在阀座位置7与阀底斜段位置17交接位置设置阀座底加工余量13和弧形转角R；，本例子中阀座底加工余量13为15mm，弧形转角R弧段半径取75mm；

c.在阀座位置设内切圆8并确定内切圆直径D1；

d.确定内腔砂芯直径，该直径与内腔整圈冒口内径D2尺寸相同；

根据所采用的铸造方法确定内腔砂芯的尺寸,在本实施例中内腔砂芯直径取Ø350mm，即内腔整圈冒口内径D2取Ø350mm；

e.利用与阀座位置7的内切圆直径D1尺寸相同的圆与内腔砂芯圆相切，两相切圆的直径之和为内腔整圈冒口的外径D3；内腔整圈冒口的高度H取内切圆直径D1的0.3-0.8倍，在本实施例中取150mm。

5）铸件落砂后，用割枪15气割初步去除阀座位置7部分多余的加工余量14；也可以使用等离子弧切割、激光切割、碳弧气刨及碳弧空气切割或电弧刨割条中任何一种切割。

6）通过机械加工的方式去除阀座位置余下的加工余量11。

本发明原理是：在整体上采用立浇的工艺方案,同时在中压阀壳内腔阀座位置采用独特整圈放大余量进行补缩，同时在外壁设置冷铁激冷以改变铸件热场，让缩松内移以去除，从而在操作方便的情况下很好解决了阀座补缩难题。