[发明专利]一种核主泵壳体铸造过程中冒口的高效补缩方法

说明书

本发明涉及核主泵壳体制造领域，具体地说是一种核主泵壳体铸造过程中冒口的高效补缩方法，特别是合理使用保温冒口克服壳体本身缩孔疏松缺陷以及热裂问题的工艺方法，包括冒口形状设计、材料选择以及安放位置等，它只适用于核主泵壳体的制造过程。针对核主泵壳体的结构特点和所用材料特点，采用明冒口与暗冒口配合使用的方法，对铸件不同部位实现高效补缩，消除壳体铸件中的厚大部位缩孔、疏松缺陷，使核主泵壳体铸件满足相关采购规范要求。

技术领域

本发明涉及核主泵壳体制造领域，具体地说是一种核主泵壳体铸造过程中冒口的高效补缩方法，特别是核主泵壳体铸造过程中冒口的使用方法以及与冒口相配合的冷铁应用方法，包括造型、冒口设计、冷铁设计与应用等，它只适用于核主泵壳体的制造过程。

背景技术

核主泵是核电机组的心脏，而壳体作为核主泵的重要组成部件，是密封件，又是承压件，是核一级部件，对其质量要求非常严格。在服役过程中，核主壳体要承受350℃冷却剂的腐蚀和冲刷，要求其具有较高的高温强度和耐腐蚀性能。CAP1400核主泵壳体为奥氏体不锈钢铸件，设计使用寿命为60年，因此对铸件质量要求苛刻。在铸件进行固溶处理后，需要对整体铸件进行射线探伤，对铸件内外表面进行液体渗透探伤。核主泵壳体铸件本身结构特殊，壳体本体部分厚度不均匀，从150mm-400mm之间，而且带有一个入水口管和一个出水口管，在入水口与壳体交接部位的转角最大壁厚可达400mm左右，很难实现补缩，容易产生缩孔、疏松。

为了提高其可靠性，设计单位选择了奥氏体不锈钢材料CF8A。奥氏体不锈钢在铸造过程中，晶粒容易粗大，使微观组织不致密。因此，在工艺设计中，需要考虑三件事情，第一，冒口补缩通道顺畅，补缩量足够大。第二，冒口尺寸不能太大，否则长时间不凝固，使冒口根部和热影响区内铸件凝固时间加长，晶粒变得粗大。第三，为了使入口接管与壳体交接的转角处的厚大部位得到有效补缩，需要使用暗冒口。

为了更好的发挥奥氏体不锈钢的优点，有效克服它的缺点，提高泵壳铸件致密度，有必要研究新的工艺方法，合理设计冒口，控制冒口大小及形状，减小冒口热影响区，使核主泵泵壳铸件质量满足相关采购标准要求。

发明内容

本发明的目的在于提供核主泵壳体铸造过程中冒口的高效补缩方法，针对CF8A奥氏体不锈钢的合金特点及核主泵壳体铸件的结构特点，采用明冒口与暗冒口同时补缩，暗冒口与冷铁配合使用的工艺方案，最大效率地发挥了冒口的补缩作用，同时减小了冒口对铸件凝固过程的不良热影响。

本发明的技术方案是：

一种核主泵壳体铸造过程中冒口的高效补缩方法，利用砂型铸造方法造型，采用明冒口与暗冒口配合使用，进行造型，并与冷铁配合使用，实现高效补缩，快速凝固，减少缩孔疏松；其中，

明冒口为复合冒口，并且冒口为三层结构：内层为耐火层，厚度15～20mm；中间层为绝热层，厚度25～30mm；外层为砂型固定层；

暗冒口形状采用锥形设计，上面小、下面大，冒口呈锥台结构，锥台母线斜角3～5°，冒口高度是下口直径的1.0～1.5倍。

所述的核主泵壳体铸造过程中冒口的高效补缩方法，明冒口的耐火层为漂珠、耐火粘土、硅酸铝微珠、稻谷灰、酚醛树脂、三聚氰胺与水复合而成，按重量百分比计，漂珠占40～45wt％，耐火粘土占4～5wt％，硅酸铝微珠20～25wt％，稻谷灰4～5wt％，酚醛树脂12～15wt％，三聚氰胺1.5～2.5wt％，其余用水调节。

所述的核主泵壳体铸造过程中冒口的高效补缩方法，明冒口的绝热层外面涂水玻璃粘结剂，再用型砂固定层将其固定，形成整体复合冒口。

所述的核主泵壳体铸造过程中冒口的高效补缩方法，暗冒口为复合冒口，并且冒口为三层结构：内层为耐火发热层，中间为绝热保温层，外层是型砂固定层，绝热保温层外面涂水玻璃粘结剂，再用型砂固定层将其固定，形成整体复合冒口。