上冠
电力工程术语
上冠最大尺寸为6550mm,净重110t。设计分为两半,即大半和小半。两半形状基本相同(大半重57 t,小半重52 t)。从零件结构分析,铸造方法可分两种,即平撞平浇和立撞立浇。平撞平浇造型比较方便,立撞立浇造型难度较大。
简介
世界各国的水电机组都向大机组、高容量发展,为保证机组安全、可靠、稳定运行,对各种部件的制造质量提出了更高要求,水轮机上冠是其中之一。以往生产这种类型的工件,尺寸相对较小,所以,常规的平撞平浇的生产方法基本可以满足要求。但生产大尺寸、厚壁并全部要求超声波探伤检查的这种工件,常规方法就很难保证质量要求,只能在现有条件下,用部分新工艺、新方法来解决。具体工艺措施如下所述。
工艺方案的确定
上冠最大尺寸为6550mm,净重110t。设计分为两半,即大半和小半。两半形状基本相同(大半重57 t,小半重52 t)。从零件结构分析,铸造方法可分两种,即平撞平浇和立撞立浇。平撞平浇造型比较方便,立撞立浇造型难度较大。
但从质量要求分析,立撞立浇比较合理,这种方法不仅可以控制钢水浇注时的温度梯度,易于实现顺序凝固,同时可以增加压头,利于浮渣而提高铸件的致密度和纯净度。这些都是保证超声波探伤的先决条件,而平撞平浇在这些方面就相对较差。为此,我们制定铸造方案时选择了立撞立浇,也就是把分半面朝上,圆弧面朝下生产,上冠模型采用木质实样,因浇注系统在芯侧面卧出,所以造型时芯头侧面先不能撞砂,只撞主型部位,具体生产方法是用钢板或芯板把A面挡住。待主型部位撞平后,模型吊走,铸型进行修整、干燥。侧面内腔由四块大芯子组成,下芯后在芯头侧面、A面边撞砂边卧浇注系统,直至撞平为止。
应用新工艺的制造难点
装配侧面4块大芯子相对难度较大,特别是装配底侧两块芯子。因这4 块芯子大小差不多,重达13 ~14 t,找中心线和控制尺寸有一定的困难。芯子悬胎太大,重心偏移,下芯时一二次很难放准,生产第一件时就曾因反复调整芯子而把主型接触面压坏,增加修补难度。
上冠采用立撞立浇侧压力是非常大的,制定工艺方案时如不考虑这方面的因素很危险,不仅难保证产品质量,也极易造成人身事故。因此,对大平面立式浇注的工件计算侧压力来验证这种生产方法是否可行,是重要的、必不可少的步骤。产品技术要求十分严格,需要做100%超声波探伤,此件属厚大件,平均厚度400 mm左右,局部热节大,加上ZG20SiMn钢的特点,铸造时非常容易产生粘砂、包砂和裂纹。
预防措施及改进办法
铸件的侧压力非常大,为保证生产时安全、可靠及在不增加专用附具的前提下,我们选用了水泥地坑,造型前在地坑4个角及侧壁空间放钢锭模和垫铁,减少背砂的撞入量,严格控制型砂的紧实度,每撞一层放一部分压钩,以增加铸型的强度,实践证明这种方法是可行的。不仅满足了生产要求,同时减少了专用冶金附具设计制造,为工厂节约了大量的资金费用。
造型材料选取的正确与否直接关系到产品的质量。造型材料只有人造石英砂、石灰石砂、钛矿砂和铬铁矿砂,如过高要求是不可能的,只能在现有条件下选取。根据此件的结构特点,工艺规定在易散热面用石英砂上镁砂膏,镁砂膏厚度不小于3 mm,对热节、转角处及散热条件不好的部位面砂用铬铁矿砂,主要是在芯子上使用,这种砂子耐火度高,而且有一定的激冷能力。转角用这种砂子厚度不能小于100 mm,太薄作用不明显,易粘砂和产生裂纹,其它部位40~50 mm基本就可以。通过生产应用,证明上述造型材料选定是可行的。
此件全部超声波探伤检查,内冷铁是绝对不能放的,为实现集中补缩,按此件的结构和最大热节部位,冒口设置在内法兰上平面是比较合理的。在法兰上平面对称放2个陶粒保温冒口,冒口大小是根据铸件的模数确定的,尺寸为1500mm×1000 mm×1500 mm 为保证铸件内部的致密度,冒口实际上已增大了10%~20%。此外在铸件的局部位置放增肉和外冷铁,利于实现顺序凝固,以增强冒口的作用效果。
浇注系统的设置重点考虑钢水在型腔内的上升速度、浇注时的温度梯度,然后再确定浇口位置和布置形式。此件从分型面到下圆弧面高3550mm,毛重达72t。理想的浇注状态是低温快速,根据工艺指导资料的要求,类似上冠这样的件上升速度≥10 mm/s基本就可以了,不过按此件的用钢及结构特点,适当提高上升速度是必要的,以减少钢水对铸型表面的烘烤时间和增加浮渣效果,为此把上升速度增大40%,即≥14 mm/s。
总结
按此造型方案连续生产了8件,整个工序过程还是比较顺利的。应用新工艺、新方法是生产高质量铸钢件的有效手段,此件生产的成功,为今后同类产品再生产提供了宝贵的经验。我厂在这方面做了一些研究,并用这种方法生产了几种同类型的铸件,包括上冠,均取得了满意的结果。
参考资料
最新修订时间:2022-11-29 09:15
目录
概述
简介
工艺方案的确定
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