一种600mw超零界汽轮机主汽阀砂型铸钢件的浇注方法
【专利摘要】本发明公开了一种600MW超零界汽轮机主汽阀砂型铸钢件的浇注方法，属于机械铸造领域。本发明在浇注开始前抽取砂型和型腔中的空气，然后向其中同氩气，在铸造过程中为钢水提供氩气流保护罩。所得铸件的探伤等级为0级，铸件焊补量从铸件净重的3％大幅度下降到0.5％，既降低铸件焊补量，满足日益提高对铸钢件质量要求，又增加铸造厂经济效益。
【专利说明】
一种600MW超零界汽轮机主汽阀砂型铸钢件的浇注方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种600MW超零界汽轮机主汽阀砂型铸钢件的浇注方法，属于机械铸 造领域。
【背景技术】
[0002] 随着社会生活和科学技术的发展，人们对铸钢件质量要求越来越高。就汽轮机行 业来说，随着汽轮机工作效率逐步提升，对汽轮机用铸钢件的性能及质量要求越来越高，现 在很多此类铸件的Cr、Ni、Mo等合金含量逐步提尚，探伤等级也在逐步提尚，有些铸件局部 甚至整体都是0级探伤要求。
[0003] 传统浇注方法在浇注过程中，钢水易与大气中的氧发生反应产生二次氧化夹杂 物。而且，钢水中合金含量越高，越易产生二次氧化夹杂物。此外，当钢水粘度随合金含量增 加而增大，夹杂物难以上浮去除。如此浇注的铸件夹杂物较为严重，难以满足探伤质量要 求，带来大量的焊补工作，这就导致了铸件成本较高、交货期延时等问题，严重影响铸造厂 经济效益。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种600MW超零界汽轮机主汽阀砂型铸钢件的浇注方法。
[0005] 所述方法是底注式浇注，主要包括以下步骤：
[0006] (1)在浇注前20分钟用塑料膜密封铸型，从冒口处用真空栗抽取型腔、砂型中的空 气，并使铸型负压度保持在〇.〇5MPa，保压10分钟；
[0007] (2从铸型浇口充氩气10分钟，充氩过程中氩气压力逐渐增大到0.2~0.3MPa，使铸 型及型腔中充满氩气，氩气压力达到0.2~0.3MPa，保压10分钟左右开始浇注；
[0008] (3)浇注时在钢包底部水口周围设置氩气保护圈，所述氩气保护圈是一个内径大 于水口直径的钢圈，钢圈底面开设有多个通气孔，钢圈一侧与氩气管道连通;浇注开始时向 钢圈中持续通氩气直到浇注结束，通气压力设为0.15~0.2MPa，氩气通过钢圈底面的通气 孔流出并与钢水流向相同。
[0009] 在本发明的一种实施方式中，所述钢包底部水口与型腔注水口的距离约2m。
[0010] 在本发明的一种实施方式中，所述钢圈是外径308mm、内径300mm的钢圈，出气方向 的一面均匀布有28个直径3mm的通气孔。
[0011] 在本发明的一种实施方式中，铸钢件的材质为ZGlCrlOMoWVNbN耐热钢。
[0012]本发明的浇注方法，确保在600MW超零界汽轮机主汽阀砂型铸钢件在浇注过程中 二次氧化夹渣产生量大幅减少。所得铸件的探伤等级为〇级，铸件焊补量从铸件净重的3% 大幅度下降到0.5 %，既降低铸件焊补量，满足日益提高对铸钢件质量要求，又增加铸造厂 经济效益。
【附图说明】
[0013] 图1铸件探伤等级要求示意图；
[0014] 图2常规铸造浇注法的示意图；
[0015] 图3实施例2铸造浇注法的示意图；
[0016] 图4钢圈不意图；
[0017] 图5实施例3铸造浇注前抽真空通氩气的示意图。
【具体实施方式】
[0018] 表1铸件单个缺陷的验收条件
[0020]注:非线性缺陷最大面积为探头在铸件表面上移动面积。
[0021 ]表2铸件密集缺陷的验收条件
[0023] 注1:不考虑在壁厚的位置即中间壁厚1/3或外内壁1/3;
[0024]注2:每一个超过12.7mm参考线的缺陷应用半波法测量其面积，波高6.4mm为边缘， 连接探头中心线、无法测定缺陷区时，每一个超过12.7mm参考线的缺陷应按0.97cm2面积的 缺陷来累加(即为Φ6.4mm孔面积乘上3倍的缺陷反射损失系数）；
[0025] 注3:累加的密集标记面积必须呈分散分布，其分布区域至少为232cm2,否则，应补 焊以满足质量等级要求。
[0026] 实施例1
[0027] 600MW超零界汽轮机上部件主汽阀的净重13.5吨，铸件毛坯重20吨，浇注钢水量40 吨，铸件材质为ZGlCrlOMoWVNbN耐热钢(合金含量为14%左右），铸件探伤等级要求见图1， 图1中虚线框内探伤等级要求为0级，其余为1级。对这种大型的含合金量高的铸件，如果铸 造过程不能尽量减少氧化夹杂物的产生，将会产生大量的焊补负担。
[0028]按图2所示的常规铸造浇注法，将钢水从钢包中直接经由注口、浇道流入铸件型 腔，得到的铸件二次氧化夹渣较多，超声波探伤也发现超标的夹渣类缺陷较多，挖缺后焊补 量大，焊补量平均占据铸件净重3 %。而此种铸件所用的焊条需进口，焊条价格每吨17万，每 只铸件光焊条费用就高达68850元以上，费时费力，严重影响铸造厂经济效益。
[0029] 实施例2
[0030]将实施例1中的目标铸件改为采用图3所示方法浇注，浇注时在钢包水口下方放置 一个内径300mm、外径308mm的钢圈，钢圈下部钻有28个直径3mm的圆孔作为氩气通气口，图4 为钢圈仰视图。浇注时钢圈通入压力为〇. 2~0.3MPa氩气，由钢圈中氩气在水口和浇口间形 成气体保护罩，隔绝空气和钢水流接触。此法浇注出来的铸件夹渣类缺陷有所减少，焊补量 平均在铸件净重2.5%，能减少0.5%，每只铸件焊条费用为57375元，降低11475元。
[0031] 实施例3
[0032]如图5，在铸件浇注前20分钟，用塑料膜密封铸型，用真空栗抽取砂型和型腔中的 空气，铸型负压度保持在〇.〇5MPa，保压10分钟，然后关闭真空管道上阀门，逐步开取氩气管 道上阀门，向铸型中充氩气，氩气压力逐步增大到〇.2~0.3MPa，保压10分钟左右开始浇注。 在浇注时，在钢包水口下方按实施例2所示方法放置一通氩气的钢圈，钢圈持续通入压力为 0.2~0.3MPa的氩气直到浇注结束。钢水进入铸型后快速降温，氧化反应速率下降。采用本 实施例方法浇注出来的铸件焊补量平均为铸件净重0.5%，每只铸件焊条费用为11475元， 比实施例1的浇注法降低57375元，比实施例2的浇注法降低45900元，能极大提高铸造厂经 济效益。
[0033] 实施例4
[0034] 参照实施例3的浇注方法，区别在于，用真空栗抽取型腔中的空气，而不抽取砂型 中的空气，铸型负压度保持在〇.〇3MPa，保压10分钟；后续步骤与实施例3的后续步骤相同。 最终浇注出来的铸件焊补量平均为铸件净重1.2%，每只铸件焊条费用为27540元，比实施 例1的浇注法降低41310元，比实施例2的浇注法降低29835元。
[0035] 实施例5
[0036] 参照实施例3的浇注方法，区别在于，用真空栗抽取砂型和型腔中的空气之前，不 用塑料膜密封铸型，用真空栗抽取砂型和型腔中的空气，铸型负压度保持在〇.〇5MPa，保压 10分钟，然后关闭真空管道上阀门，逐步开取氩气管道上阀门，向铸型中充氩气，氩气压力 逐步增大到0.2~0.3MPa，保压10分钟左右，让型腔、砂型中充满氩气，人为把铸型制造成惰 性气体氛围。在浇注时，在钢包水口下方按实施例2所示方法放置一通氩钢圈。钢水在整个 浇注过程，以及浇注后一段时间内钢水都处于惰性气体氩气氛围，避免了钢水与空气接触。 钢水进入铸型后快速降温，氧化反应速率下降。采用本实施例方法浇注出来的铸件焊补量 平均为铸件净重1.8%，每只铸件焊条费用为41310元，比实施例1的浇注法降低27540元，比 实施例2的浇注法降低16065元。
[0037] 实施例6
[0038] 在实施例2的基础上，进一步在铸型注水口的与钢包水口相对应的位置安置一个 同样规格的、氩气通气孔朝向与钢水注入方向相反的钢圈。此法浇注出来的铸件的焊补量 平均在铸件净重2.8%，仅减少0.2%。在钢包水口与铸型注水口同时设置氩气钢圈，并没有 能进一步降低铸件的焊补量，相比仅采用一个钢圈时的效果反而有所下降，可能是气流紊 乱的原因。
[0039]虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技 术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范 围应该以权利要求书所界定的为准。
【主权项】
1. 一种600MW超零界汽轮机主汽阀砂型铸钢件的浇注方法，其特征在于，所述方法是底 注式浇注，主要包括以下步骤： (1)在浇注前20分钟用塑料膜密封铸型，从冒口处用真空栗抽取型腔、砂型中的空气， 并使铸型负压度保持在0. 〇5MPa，保压10分钟； (2从铸型浇口充氩气10分钟，充氩过程中氩气压力逐渐增大到0.2~0.3MPa，使铸型及 型腔中充满氩气，氩气压力达到〇. 2~0.3MPa，保压10分钟左右开始浇注； (3)浇注时在钢包底部水口周围设置氩气保护圈，所述氩气保护圈是一个内径大于水 口直径的钢圈，钢圈底面开设有多个通气孔，钢圈一侧与氩气管道连通;浇注开始时向钢圈 中持续通氩气直到浇注结束，通气压力设为0.15~0.2MPa，氩气通过钢圈底面的通气孔流 出并与钢水流向相同。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢包底部水口与型腔注水口的距离约 2m 〇3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢圈是外径308mm、内径300mm的钢圈， 出气方向的一面均匀布有28个直径3_的通气孔。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，铸钢件的材质为ZGICr lOMoWVNbN耐热钢。
【文档编号】B22D41/58GK106077579SQ201610603506
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月27日 公开号201610603506.0, CN 106077579 A, CN 106077579A, CN 201610603506, CN-A-106077579, CN106077579 A, CN106077579A, CN201610603506, CN201610603506.0
【发明人】张辉, 陆怡
【申请人】三鑫重工机械有限公司