[发明专利]一种厚壁气轮机高压外缸进气端铸件的铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种厚壁气轮机高压外缸进气端铸件的铸造方法。

背景技术

高压外缸进气端铸件是超临界凝气式蒸汽轮机配套的耐热钢铸件，无损检测要求严格，不能有夹渣、缩松、裂纹等铸造缺陷，其铸件结构如图1和图2所示，包括缸体1，缸体1的一端设有与缸体同轴的法兰端4，缸体1轴向中心偏下部位的直径方向的两外周设有水平横管2，两水平横管的下方与缸体外壁的夹角处分别设有猫爪3。该高压外缸进气端铸件结构有如下特点：

1）轴向断面壁厚大，最大壁厚达536mm，凝固过程热节多（热节指在凝固过程中，铸件内比周围金属凝固缓慢的节点或局部区域称为热节，此区域容易产生缩孔缺陷），不易设置冒口；

2）热节分散且相对独立，顺序凝固差，液态补缩困难，容易产生缩松、缩孔等铸造缺陷。

根据该铸件的结构特点，其热节主要分为法兰端附近周部的热节一，水平横向管与缸体之间过渡角处的热节二和热节三，靠近猫爪一侧的缸体出气口处的口径有台阶孔，该台阶孔的周部存在热节四和猫爪根部因形状向下弯，存在热节五。

发明内容

本发明的目的是提供一种上述厚壁气轮机高压外缸进气端铸件的铸造方法，通过合理设置冒口、补贴和冷铁结构以控制铸件的凝固顺序，提高冒口补缩能力，避免铸造缺陷。

为实现本发明的目的，本发明提供一种厚壁气轮机高压外缸进气端铸件的铸造方法， 包括如下过程：

1）铸造方向：浇注时，铸件的法兰端水平向上，猫爪端向下；

2）冒口和补贴设计：在法兰端上侧设置数个明冒口用于补缩热节一，缸体出气口端的台阶孔内部设置暗冒口用于补缩热节四；在铸件两个水平横管与缸体外壁连接处上方的过渡角处分别设置补贴一用于形成热节一和热节二的补缩通道；在所述暗冒口下方对应的台阶孔内设有补贴二，在猫爪与台阶孔外周的过渡角下方设置补贴三用于连通热节四和热节五的补缩通道，在暗冒口下侧设置补贴四用于连通热节四与暗冒口的补缩通道；

3）冷铁的设计：在缸体内暗冒口外周对应热节三上方的径向设置一圈冷铁一，缸体外与冷铁一径向对应的外周设置一圈冷铁二，所述冷铁一和冷铁二用于提前关闭明冒口和暗冒口间的补缩通道。

本发明的铸造方法中，根据铸件结构特点和壁厚不均匀的特点，分别在铸件的法兰端上侧设置明冒口，可以直接补缩法兰端周向的热节一，在热节二上侧设置补贴一用于连通热节二和热节一的补缩通道。在铸件浇注方向的下部内侧设置暗冒口，用于补缩台阶孔周围的热节三、热节四和热节五；在台阶孔与暗冒口之前通过补贴二连接形成补缩通道，补贴三用于形成猫爪根部的热节五与热节四的补缩通道，这样就通过补贴二和补贴三形成了热节三、热节四、热节五与暗冒口之间的补缩通道，以保证暗冒口对下部相对独立的三个热节区补缩。在暗冒口外周的缸体内外侧分别设置一圈冷铁一和冷铁二，用于提前关闭明冒口和暗冒口间的补缩通道，以实现明冒口和暗冒口的分区补缩功能，并合理控制铸件的凝固顺序，同时保证明冒口对上部热节一和热节二的补缩能力。因此本发明的铸造方法，通过多个补贴的配合使用形成一个明冒口的补缩通道和一个暗冒口的补缩通道，解决了缸体铸件热节多且分布散导致的铸造缩松、缩孔等缺陷，通过冷铁的合理设置，保证各冒口的补缩能力和铸件的顺序凝固，从而保证铸件的质量。

为实现铸件法兰端的分区补缩，所述明冒口包括沿法兰端上侧的周向对称分布的两个明冒口一和两个明冒口二，所述明冒口一位于水平横管正上方对应的法兰端上侧，所述明冒口二分别位于两明冒口一之间的法兰端周向的上侧。

进一步地，所述补贴一用于连通热节二、热节一和明冒口一之间的补缩通道。

为进一步实现良好的分区，所述法兰端的缸体外，各相邻的明冒口之间垂直方向分别设有冷铁三。本结构的冷铁三将相邻的明冒口一和明冒口分沿垂直方向分区，可以进一步根据各冒口补缩区的热节分布特点合理设置各明冒口的结构尺寸，以满足补缩要求。

为保证暗冒口良好的补缩能力，所述暗冒口的高度高于水平横管的高度。

附图说明

图1为厚壁气轮机高压外缸进气端铸件的结构图。

图2为厚壁气轮机高压外缸进气端铸件的热节分部区。

图3为本发明的厚壁气轮机高压外缸进气端铸件的铸造工艺图。

图4为图3的立体图。

图5为图1的轴向剖面图。