CN102974748A - 重型燃气轮机的关键部件涡轮机匣陶瓷型的精密铸造方法 - Google Patents
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Abstract
重型燃气轮机的关键部件涡轮机匣陶瓷型的精密铸造方法，包括下述工艺步骤：按45目铝矾土：100目铝矾土：180目铝矾土：180目石英粉=50:25:20:5的重量比取铝矾土和石英粉，配制成砂套干料，再按砂套干料：硅酸乙酯水解液=100g：6ml的比例加入硅酸乙酯水解液，混均后倒入母型中捣实，待砂套干硬后起模。按350目锆砂粉：硅酸乙酯水解液=100g：25ml的比例取锆砂粉和硅酸乙酯水解液，混合制成浆料，再将制好的砂套放到浆料中，立即置于托板上，在1400℃下焙烧，焙烧时间2-3h。采用AOD精炼钢水浇铸，再经热处理，精整后，即得。本发明能大幅度提高大型进气机匣铸件质量，降低大型进气机匣铸件的生产成本，缩短生产周期。
Description
技术领域
本发明涉及到重型燃气轮机的关键部件涡轮机匣精密铸造技术领域，特别是涉及一种大型复杂薄壁件陶瓷型铸造方法。
背景技术
目前，世界上只有美、日、德、法等少数国家具备独立研制重型燃气轮机的能力，其核心技术一直被封锁。作为新一代动力装置，它被广泛应用于发电、独立能源系统、机械驱动、船舶动力等领域。它的研制代表着一个国家和地区重大装备制造业的总体水平，也是一个国家高新技术工业的具体体现，标志着一个国家的技术发达程度。
重型燃气轮机，由进气机匣、进口可调导向叶片、压气机、扩散器、燃烧室、透平及排气机匣组成，其机匣一般采用锻造和铸造两种方法制造。前者重量轻、体积小, 结构性能好; 但加工难度大, 且考虑到刚度因素, 需整环和半环交错安装, 故造价较高。后者笨重耗材占空间, 且因壁厚而受温度因素影响大, 结构性能较前者差; 但加工难度小, 并可全部采用半环对接安装, 故造价较低。两种方法虽各有优劣, 目前工程实践中却多采用前者。随着我国精密铸造技术的不断提高，重型燃气轮机其机匣部件开始采用铸造方法制造，进气机匣能够采用熔模铸造，虽能铸出尺寸精确、光洁度高的铸件，但由于本身工艺的限制（大尺寸复杂件蜡型易变形，挂壳困难等），浇注的铸件重量一般都较小，最大件只有几十公斤，适用生产小型、轻型燃气轮机机匣，而陶瓷型铸造在同样具有较高的尺寸精度和表面光洁度的情况下，可生产出重量、尺寸较大的铸件，适用生产重型燃气轮机机匣的生产。陶瓷型芯材料成分和制备技术由于受到专利保护，报道较少，一些工厂对陶芯材料的配方、生产工艺、脱除工艺等都严格保密。
尽管目前陶瓷型芯已基本满足国内的需求，但与发达国家相比还有相当的差距，特别是在大型复杂薄壁件用陶瓷型芯生产方面，无论是模具的设计与制造，还是陶芯的制备与脱除，尺寸控制，表面光洁度等方面都存在问题。
发明内容
本发明的目的，是提供一种重型燃气轮机的关键部件涡轮机匣陶瓷型的精密铸造方法，能大幅度提高大型进气机匣铸件质量，降低大型进气机匣铸件的生产成本，缩短生产周期。
采用的技术方案是：
重型燃气轮机的关键部件涡轮机匣陶瓷型的精密铸造方法，包括下述工艺步骤：
一、陶瓷型所用的造型材料 ：
1．耐火材料：铝矾土、石英粉及锆砂粉等。
2．粘结剂：硅酸乙酯水解液。
3．脱膜剂：铝粉。
铝矾土粒度为45目、100目、180目，分别存放。石英粉180目。
硅酸乙酯水解液（NH4CL）浓度为16%。
二、制作砂套
1、配料：按45目铝矾土：100目铝矾土：180目铝矾土：180目石英粉=50-55：20-25：5-8的重量比例取铝矾土和石英粉，配制成砂套干料，再按砂套干料：硅酸乙酯水解液=100g：6ml的比例加入硅酸乙酯水解液，并混均匀后倒入母型中，采用人工捣实。
三、起模
待砂套硬化后起模。
四、浆料配制与挂涂：
按320目锆砂粉：硅酸乙酯水解液=100g：25ml的比例取锆砂粉和硅酸乙酯水解液，并混合均匀制成浆料；再将步骤三制成的砂套浸入浆料中，立即置于托板上。
五、焙烧
将挂浆料后的砂套进行焙烧。
焙烧的目的是使陶瓷型内残存的乙醇、水分和少量的有机物烧去，并使陶瓷层的强度增加。
焙烧温度1400℃，焙烧时间2~3h，出炉温度≤250℃，以防止产生裂纹。
六、组芯和围箱
将焙烧好的陶瓷型在金属底板上组芯，用水玻璃砂围箱后，250℃入炉烘烤，烘烤时间2h。
七、浇注与清理
采用AOD精炼钢水浇注。（浇注温度为1620℃，浇注速度为65KG/S），待铸件冷却至室温时再打箱、清理、切浇冒口。
八、热处理（热处理工艺参数：正火温度为1030℃±10℃，一次回火温度为610℃±10℃，二次回火温度为590℃±10℃）
九、精整，即得。
本发明具有以下优点：
1、铸件尺寸精度高，尺寸精度高达3～5级；
2、铸件表面光洁度高，陶瓷型铸件表面粗糙度可达Ra10～1.25微米；
3、生产成本低；
4、生产周期短。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的一种实施例的俯视图。
图3是图1的A—A剖视图。
图4是图2的制备工艺图。
图5是用本发明方法制备的一种实品实体图。
具体实施方式
重型燃气轮机的关键部件涡轮机匣陶瓷型的精密铸造方法，包括下述工艺步骤：
该进气机匣铸件
进气机匣铸件：根据铸造合金牌号为ZG06Cr13Ni4Mo材质特性配比相应陶瓷型所需原材料，制作陶瓷型砂芯。
制作砂套
1、按45目铝矾土：100目铝矾土：180目铝矾土：180目石英粉=50:25:20:5的重量比取铝矾土和石英粉，混均，配制成砂套干料，再按砂套干料：硅酸乙酯水解液=100g：6ml的比例加入硅酸乙酯水解液，混均后倒入母型中，人工捣实，待砂套干硬后起模。
2、浆料配制与涂挂
按350目锆砂粉：硅酸乙酯水解液=100g：25ml的比例取锆砂粉和硅酸乙酯水解液，并混合均匀制成浆料，再将制好的砂套放到浆料中，立即置于托板上。
3、焙烧
焙烧温度为1400℃、焙烧时间2-3h，出炉温度≤250℃。
4、将焙烧好的陶瓷型在金属底板上组芯，用水玻璃砂围箱后，250℃入炉烘烤2h。
5、采用AOD精炼钢水浇铸，采用已知的热处理技术进行热处理，精整后，即得。
Claims (2)
1.重型燃气轮机的关键部件涡轮机匣陶瓷型的精密铸造方法，其特征在于包括下述工艺步骤：
（1）、陶瓷型所用的造型材料 ：
①．耐火材料：铝矾土、石英粉及锆砂粉；
②．粘结剂：硅酸乙酯水解液；
③．脱膜剂：铝粉；
铝矾土粒度为45目、100目、180目，分别存放；石英粉为180目；
硅酸乙酯水解液浓度为16%；
（2）、制作砂套
配料：按45目铝矾土：100目铝矾土：180目铝矾土：180目石英粉=50-55：20-25：5-8的重量比例取铝矾土和石英粉，配制成砂套干料，再按砂套干料：硅酸乙酯水解液=100g：6ml的比例加入硅酸乙酯水解液，并混均匀后倒入母型中，采用人工捣实；
（3）、起模
待砂套硬化后起模；
（4）、浆料配制与挂涂：
按320目锆砂粉：硅酸乙酯水解液=100g：25ml的比例取锆砂粉和硅酸乙酯水解液，并混合均匀制成浆料；再将步骤三制成的砂套浸入浆料中，立即置于托板上；
（5）、焙烧
将挂浆料后的砂套进行焙烧，焙烧温度1400℃，焙烧时间2~3h，出炉温度≤250℃；
（6）、组芯和围箱
将焙烧好的陶瓷型在金属底板上组芯，用水玻璃砂围箱后，250℃入炉烘烤，烘烤时间2h；
（7）、浇注与清理
采用AOD精炼钢水浇注，浇铸温度为1620℃，浇注速度为65KG/S；待铸件冷却至室温时再打箱、清理、切浇冒口；
（8）、热处理：热处理工艺参数：正火温度为1030℃±10℃，一次回火温度为610℃±10℃，二次回火温度为590℃±10℃；
（9）、精整，即得。
2.根据权利要求1所述的重型燃气轮机的关键部件涡轮机匣陶瓷型的精密铸造方法，其特征在于：
所述45目铝矾土：100目铝矾土：180目铝矾土：180目石英粉=50:25:20:5。
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