CN103223471A

CN103223471A - 超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的制造方法

Info

Publication number: CN103223471A
Application number: CN2013101791763A
Authority: CN
Inventors: 宋贤发; 傅明康; 马超; 张坤
Original assignee: RIYUE HEAVY INDUSTRY CO LTD
Current assignee: RIYUE HEAVY INDUSTRY CO LTD
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: CN103223471B

Abstract

本发明提供了一种能消除超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件中的U型密封槽容易产生球化衰退、石墨畸变、缩松、缩孔、夹渣及变形等缺陷的超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的制造方法；它主要包括铸型、在铸型内放置特制的泥芯，然后再进行浇铸成型的步骤；所述的泥芯由一、二、三号泥芯组合而成，其中一号泥芯采用普通砂子制成；二号和三号泥芯均采用配比为：10％～30％的新砂、20％～40％的旧砂和40％～60％的铬铁矿砂的混合砂制成。

Description

超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的制造方法。

背景技术

随着我国电力工业结构的调整，研制、生产和发展超超临界等大型汽轮发电机组是节约能源、改善环保、提高发电效率、降低发电成本的必然趋势，国家早在“十五”期间就把开发高效节能的超超临界大型火电汽轮机组列为优先发展项目。但由于超超临界机组的工作条件相对苛刻，长期以来中压外缸等关键零部件的生产技术不过关，相关产品还主要依赖进口或合资、合作制造，很大程度上制约了我国超超临界大型火电汽轮机组的发展。虽然经过十几年的攻关，厚大断面球墨铸铁件的基础理论和成型工艺都取得了许多重要的进展，但因100万千瓦超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的重量大、U型密封槽结构复杂、截面厚薄悬殊，容易产生球化衰退、石墨畸变、缩松、缩孔、夹渣及变形等铸造缺陷。所述的中压外缸球墨铸铁件分为上部和下部，上部和下部均为半回转体结构，两者分开铸造，工艺设计方案基本相同，只是尺寸有些区别，以牌号为：EN-GJS-400-18U-RT的中压外缸球墨铸铁件为例，产品的主要参数为：主要壁厚为90mm，其中最大壁厚为500mm；上部外形尺寸：5925mm×4320mm×2310mm，重量43000kg；下部外形尺寸：5495mm×4320mm×2130mm，重量45000kg。进一步结合附图1和附图2，以中压外缸球墨铸铁件的下部为例，它主要包括中压外缸下部的内腔01、第一轴孔04、第二轴孔05、右半轴孔06和左半轴孔07；所述的右半轴孔06和左半轴孔07均设有第一U型密封槽02和第二U型密封槽03，第一U型密封槽02位于靠近中压外缸下部的内腔01的一端，第二U型密封槽03位于远离中压外缸下部的内腔01的一端；所述的第一U型密封槽02和第二U型密封槽03之间的距离为125mm，每个U型密封槽的宽度只有20mm。现有技术中普遍采用的加工方法是直接通过型腔分别一次成型铸造出中外缸球墨铸铁件的上部和下部，且没有采用内芯，但由于U型密封槽结构复杂、截面厚薄悬殊，采用传统的直接浇铸方法在U型密封槽成型时，从其它部分传来的压力大，成型处易变形，U型槽与型腔的成型件接触面积大，所制成的U型密封槽存在容易产生球化衰退从而出现石墨畸变、缩松、缩孔、夹渣等铸造缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能消除超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件中的U型密封槽容易产生球化衰退、石墨畸变、缩松、缩孔、夹渣及变形等缺陷的超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的制造方法，它包括如下步骤：

一、分别以中压外缸球墨铸铁件的上部和下部的外壁为模型制造中压外缸球墨铸铁件上部和下部的铸型；

二、分别以中压外缸球墨铸铁件的上部和下部的内腔为模型制作制造超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的泥芯；具体包括如下子步骤：

以中压外缸球墨铸铁件下部的内腔为模型制作一号泥芯壳，制作过程中，在芯壳内与中压外缸球墨铸铁件下部的第一U型密封槽和第二U型密封槽相对应处设置相应的突起，使一号泥芯上成型出用于安装二号泥芯和三号泥芯的二号泥芯安装槽和三号泥芯安装槽；同时在芯壳内二号泥芯安装槽和三号泥芯安装槽的上方设置突柱，使一号泥芯上成型出安装二号泥芯和三号泥芯用的螺丝孔，并在每个螺丝孔的上方设置扣槽；

往一号泥芯壳内填灌树脂砂，并依次捣实、刮平，待砂子固化后，打开芯壳，将芯壳内成型的一号泥芯吊起；

以中压外缸球墨铸铁件下部上的第一U型密封槽为模型制作二号泥芯壳和对应的二号泥芯骨，然后将二号泥芯壳打开，将二号泥芯骨安装到二号泥芯壳内后再将芯壳合拢，接着往二号泥芯壳内填灌配比为：10％～30％的新砂、20％～40％的旧砂和40％～60％的铬铁矿砂三者的混合砂，待砂子固化后，打开二号泥芯壳，取出二号泥芯；根据中压外缸球墨铸铁件下部上的第一U型密封槽的数量重复制造相同的二号泥芯；

以中压外缸球墨铸铁件下部上的第二U型密封槽为模型制作三号泥芯壳和对应的三号泥芯骨，然后将三号泥芯壳打开，将三号泥芯骨安装到三号泥芯壳内后再将芯壳合拢，接着往三号泥芯壳内填灌配比为： 10％～30％的新砂、20％～40％的旧砂和40％～60％的铬铁矿砂三者的混合砂，待砂子固化后，打开三号泥芯壳，取出三号泥芯；根据中压外缸球墨铸铁件下部上的第二U型密封槽的数量重复制造相同的二号泥芯；

将制好的二号泥芯分别放入一号泥芯上对应的二号泥芯安装槽内，并用螺栓穿过螺丝孔将二号泥芯锁紧在一号泥芯上，然后在二号泥芯与一号泥芯的连接处填砂，通过砂子将二号泥芯与一号泥芯连接成一个整体；

将制好的三号泥芯分别放入一号泥芯上对应的三号泥芯安装槽，并用螺栓穿过螺丝孔将三号泥芯锁紧在一号泥芯上，然后在三号泥芯与一号泥芯的连接处填砂，通过砂子将三号泥芯与一号泥芯连成一个整体；至此完成中压外缸球墨铸铁件下部的泥芯的制作；

按上述的步骤再结合中压外缸球墨铸铁件上部的尺寸制造中压外缸球墨铸铁件上部的泥芯。

三、将中压外缸球墨铸铁件下部的泥芯放入中压外缸球墨铸铁件下部的铸型内，再按常规的浇铸流程，对铸型进行浇铸，最后打开铸型得到中压外缸球墨铸铁件下部的铸件体；同样将中压外缸球墨铸铁件上部的泥芯放入中压外缸球墨铸铁件上部的铸型内，再按常规的浇铸流程，对铸型进行浇铸，最后打开铸型得到中压外缸球墨铸铁件上部的铸件体。

采用以上方法后，本发明具有如下优点：先采用分开制造的方法，分别制造出了一号泥芯、二号泥芯和三号泥芯，由于一号泥芯是以中压外缸球墨铸铁件的内腔为主，要求相对低可以采用普通砂进行制作，也不需要安装芯骨，而二号泥芯和三号泥芯由于其对应的是第一U型密封槽和第二U型密封槽，两个密封槽在成型过程中极易变形，所以采用增加芯骨，并结合具有独特配比的组合砂来成型制作，这样制出来的二号泥芯和三号泥芯，强度高，精度高，用于铸件的成型时，与二号泥芯和三号泥芯接触的部位不容易产生球化衰退、石墨畸变、缩松、缩孔、夹渣及变形等缺陷。

作为改进，在将二号泥芯分别放入一号泥芯后，先用支撑部件或是工人手动支撑，将二号泥芯托住，然后在一号泥芯与二号泥芯上分别选定一个参考点，用测量工具测量两个参考点之间的距离是否与超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件上对应的两个参考点之间的距离相同，如果相同则直接锁紧二号泥芯，如果不相同，则对二号泥芯的装入位置进行微调，调至相同后再锁紧二号泥芯。该步骤使得二号泥芯的安装位置更加精确，成型的产品尺寸误差会更小。

作为改进，在将三号泥芯分别放入一号泥芯后，先用支撑部件或是工人手动支撑，将三号泥芯托住，然后在一号泥芯与三号泥芯上分别选定一个参考点，用测量工具测量两个参考点之间的距离是否与超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件上对应的两个参考点之间的距离相同，如果相同则直接锁紧三号泥芯，如果不相同，则对三号泥芯的装入位置进行微调，调至相同后再锁紧三号泥芯。该步骤使得三号泥芯的安装位置更加精确，成型的产品尺寸误差会更小。

附图说明

图1是本发明超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件下部的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是一号泥芯的结构示意图。

图4是图3的俯视图。

图5是图4中B-B面的剖示结构示意图。

图6是二号泥芯的芯骨结构示意图。

图7是二号泥芯的结构示意图。

图8是三号泥芯的芯骨结构示意图。

图9是三号泥芯的结构示意图。

图10是1、2、三号泥芯组装成一个整体后的结构示意图。

如图所示：01、中压外缸球墨铸铁件下部的内腔，02、第一U型密封槽，03、第二U型密封槽，04、第一轴孔，05、第二轴孔，06、右半轴孔，07、左半轴孔，1、一号泥芯，2、二号泥芯安装槽，3、三号泥芯安装槽，4、第一大芯头，5、第二大芯头，6、第一小芯头，7、第二小芯头，8、螺丝孔，9、扣槽，10、二号泥芯骨，11、二号泥芯，12、螺丝孔，13、二号泥芯芯头，14、三号泥芯骨，15、三号泥芯，16、螺丝孔，17、三号泥芯芯头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

一种超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的制造方法，它包括如下步骤：

以中压外缸球墨铸铁件下部的内腔为模型制作一号泥芯壳，制作过程中，在芯壳内与中压外缸球墨铸铁件下部的第一U型密封槽02和第二U型密封槽03相对应处设置相应的突起，使一号泥芯1上成型出用于安装二号泥芯和三号泥芯的二号泥芯安装槽2和三号泥芯安装槽3；同时在芯壳内二号泥芯安装槽2和三号泥芯安装槽3的上方设置突柱，使一号泥芯1上成型出安装二号泥芯11和三号泥芯15用的螺丝孔8，并在每个螺丝孔8的上方设置扣槽9；

以中压外缸球墨铸铁件下部上的第一U型密封槽02为模型制作二号泥芯壳和对应的二号泥芯骨10，然后将二号泥芯壳打开，将二号泥芯骨10安装到二号泥芯壳内后再将芯壳合拢，接着往二号泥芯壳内填灌配比为：10％～30％的新砂、20％～40％的旧砂和40％～60％的铬铁矿砂三者的混合砂，待砂子固化后，打开二号泥芯壳，取出二号泥芯11；根据中压外缸球墨铸铁件下部上的第一U型密封槽02的数量重复制造相同的二号泥芯11；

以中压外缸球墨铸铁件下部上的第二U型密封槽03为模型制作三号泥芯壳和对应的三号泥芯骨14，然后将三号泥芯壳打开，将三号泥芯骨14安装到三号泥芯壳内后再将芯壳合拢，接着往三号泥芯壳内填灌配比为： 10％～30％的新砂、20％～40％的旧砂和40％～60％的铬铁矿砂三者的混合砂，待砂子固化后，打开三号泥芯壳，取出三号泥芯15；根据中压外缸球墨铸铁件下部上的第二U型密封槽03的数量重复制造相同的二号泥芯15；

将制好的二号泥芯11分别放入一号泥芯1上对应的二号泥芯安装槽2内，并用螺栓穿过螺丝孔8将二号泥芯11锁紧在一号泥芯1上，然后在二号泥芯11与一号泥芯1的连接处填砂，通过砂子将二号泥芯11与一号泥芯1连接成一个整体；

将制好的三号泥芯15分别放入一号泥芯1上对应的三号泥芯安装槽3，并用螺栓穿过螺丝孔8将三号泥芯15锁紧在一号泥芯1上，然后在三号泥芯15与一号泥芯1的连接处填砂，通过砂子将三号泥芯15与一号泥芯1连成一个整体；至此完成中压外缸球墨铸铁件下部的泥芯的制作；

三、将中压外缸球墨铸铁件下部的泥芯放入中压外缸球墨铸铁件下部的铸型内，再按常规的浇铸流程，对铸型进行浇铸，最后打开铸型得到中压外缸球墨铸铁件下部的铸件体；同样将中压外缸球墨铸铁件上部的泥芯放入中压外缸球墨铸铁件上部的铸型内，再按常规的浇铸流程，对铸型进行浇铸，最后打开铸型得到中压外缸球墨铸铁件上部的铸件体。需要说明的是得到的铸件体是带有冒口和泥芯等制作过程中的辅助件的，至于去泥芯，去冒口的方法属于业内技术人员的常规技术，此处不再详细说明。另外现有技术中在往铸型中安放泥芯时一般只量三个定位参照点，而本发明中由于对精度要求较高，最好是采用十个定位参照点进行定位，也是说在泥芯放入铸型内时，校准十个参照点的位置，确保每个参照点都对齐后再将泥芯放入铸型内。本发明中所述的十个参照点可以选择，两个大芯头、两个小芯头，两个二号泥芯上对应的四个外模保险定位芯头和两个三号泥芯上对应的两个外模保险定位芯头，一共十个芯头，其中所述的外模保险定位芯头即用来成型与U型密封槽相连通的通道的芯头，每个第一U型密封槽上连通有两个通道，每个第二U型密封槽上连通有一个通道。

作为优选，在将二号泥芯11分别放入一号泥芯1后，先用支撑部件或是工人手动支撑，将二号泥芯11托住，然后在一号泥芯1与二号泥芯11上分别选定一个参考点，用测量工具测量两个参考点之间的距离是否与超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件上对应的两个参考点之间的距离相同，如果相同则直接锁紧二号泥芯11，如果不相同，则对二号泥芯11的装入位置进行微调，调至相同后再锁紧二号泥芯11。

作为优选，在将三号泥芯分别放入一号泥芯1后，先用支撑部件或是工人手动支撑，将三号泥芯15托住，然后在一号泥芯1与三号泥芯15上分别选定一个参考点，用测量工具测量两个参考点之间的距离是否与超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件上对应的两个参考点之间的距离相同，如果相同则直接锁紧三号泥芯15，如果不相同，则对三号泥芯15的装入位置进行微调，调至相同后再锁紧三号泥芯15。

关于泥芯的制作并没有先后顺序的要求，三种芯可以同时做，也可以根据操作习惯按顺序制作，另外所述的中压外缸球墨铸铁件上部只是与中压外缸球墨铸铁件下部有尺寸上的差异，制作方法完全相同，所以本发明中没有进行重复说明。

结合附图3～10以超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的下部的泥芯制造为例，对本发明的具体实施例做进一步的详细说明：在以中压外缸球墨铸铁件下部的内腔01为模型制作一号泥芯壳的过程中，在芯壳内与中压外缸球墨铸铁件下部的两个第一U型密封槽02和两个第二U型密封槽03相对应处设置相应的突起，为二号泥芯和三号泥芯预留出安装位置；同时预留出安装二号泥芯11和三号泥芯15用的螺丝孔8，并在对应的孔洞上设置扣槽9；结合附图3到附图5，螺丝孔8的具体设置为，左半轴孔07与右半轴孔06对应的第小芯头6与第二小芯头7上的二号泥芯安装槽2和三号泥芯安装槽3的上方并从上到下贯穿小芯头，每个安装槽上设置两个螺丝孔8，每个螺丝孔8远离安装槽的一端上设有用于容置螺母的扣槽9，所述的扣槽9可设成长方形扣槽。至于根据产品来制造芯壳的方法，属于常规技术，本说明书中不再详细说明。另外一号泥芯1对应的一号泥芯壳内应该有与第一轴孔04、第二轴孔05相对应的第一大芯头4和第二大芯头5的型腔，用于成型第一大芯头4和第二大芯头5，还有其他通孔等的型腔，这些都是业内技术人员的常识，此处也不再详细说明。完成泥芯壳体的制作后，往一号泥芯壳内填灌树脂砂，并依次捣实、刮平，待砂子固化后，打开芯壳，将芯壳内成型的一号泥芯1吊起；一般采用行吊，只需将一号泥芯1吊起到能与芯壳脱开的高度即可。

接下来以中压外缸球墨铸铁件下部上的第一U型密封槽为模型制作两个二号泥芯壳和对应的二号泥芯骨10，然后将二号泥芯壳打开，将二号泥芯骨10安装到二号泥芯壳内后再将芯壳合拢，接着往二号泥芯壳内填灌配比为： 10％～30％的新砂、20％～40％的旧砂和40％～60％的铬铁矿砂的混合砂，待砂子固化后，打开二号泥芯壳，取出二号泥芯11；作为优选混合砂的具体配比也设置为：28％的新砂、25％的旧砂和47％的铬铁矿砂。所述的二号泥芯11上应该设置与螺丝孔8相通的螺丝孔12。

然后以中压外缸球墨铸铁件下部上的第二U型密封槽为模型制作两个三号泥芯壳和对应的三号泥芯骨14，然后将三号泥芯壳打开，将三号泥芯骨14安装到三号泥芯壳内后再将芯壳合拢，接着往三号泥芯壳内填灌配比为：10％～30％的新砂、20％～40％的旧砂和40％～60％的铬铁矿砂的混合砂，作为优选混合砂的具体配比也设置为：18％的新砂、25％的旧砂和57％的铬铁矿砂。待砂子固化后，打开三号泥芯壳，取出三号泥芯15；作为常识，所述的三号泥芯15上应该设置与螺丝孔8相通的螺丝孔12。

然后将两个二号泥芯11分别放入一号泥芯上对应的预留安装位内，并用螺栓穿过螺丝孔将二号泥芯锁紧在一号泥芯1上，然后在二号泥芯与一号泥芯的连接处填砂，通过砂子将二号泥芯11与一号泥芯1连成一个整体；此步骤中所填的砂为树脂砂。

接下来将两个三号泥芯15分别放入一号泥芯上对应的预留安装位内，并用螺栓穿过螺丝孔8将三号泥芯锁紧在一号泥芯上，然后在三号泥芯与一号泥芯的连接处填砂，通过砂子将三号泥芯与一号泥芯连成一个整体；此步骤中所填的砂为树脂砂。另外在用制作泥芯的常规工艺中，需要用到涂料，本发明中可以采用锆英粉涂料，涂刷1～2次。涂料涂刷的位置与涂刷的厚度属于业内操作人员的常识，此处变不详细说明。本发明特别适合用来制造100万千瓦超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实际的步骤并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的步骤及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的制造方法，其特征在于：它包括如下步骤：

以中压外缸球墨铸铁件下部的内腔为模型制作一号泥芯壳，制作过程中，在芯壳内与中压外缸球墨铸铁件下部的第一U型密封槽（02）和第二U型密封槽（03）相对应处设置相应的突起，使一号泥芯（1）上成型出用于安装二号泥芯和三号泥芯的二号泥芯安装槽（2）和三号泥芯安装槽（3）；同时在芯壳内二号泥芯安装槽（2）和三号泥芯安装槽（3）的上方设置突柱，使一号泥芯（1）上成型出安装二号泥芯（11）和三号泥芯（15）用的螺丝孔（8），并在每个螺丝孔（8）的上方设置扣槽（9）；

以中压外缸球墨铸铁件下部上的第一U型密封槽（02）为模型制作二号泥芯壳和对应的二号泥芯骨（10），然后将二号泥芯壳打开，将二号泥芯骨（10）安装到二号泥芯壳内后再将芯壳合拢，接着往二号泥芯壳内填灌配比为：10％～30％的新砂、20％～40％的旧砂和40％～60％的铬铁矿砂三者的混合砂，优选为，28％的新砂、25％的旧砂和47％的铬铁矿砂；待砂子固化后，打开二号泥芯壳，取出二号泥芯（11）；根据中压外缸球墨铸铁件下部上的第一U型密封槽（02）的数量重复制造相同的二号泥芯（11）；

以中压外缸球墨铸铁件下部上的第二U型密封槽（03）为模型制作三号泥芯壳和对应的三号泥芯骨（14），然后将三号泥芯壳打开，将三号泥芯骨（14）安装到三号泥芯壳内后再将芯壳合拢，接着往三号泥芯壳内填灌配比为： 10％～30％的新砂、20％～40％的旧砂和40％～60％的铬铁矿砂三者的混合砂；优选为，18％的新砂、25％的旧砂和57％的铬铁矿砂；待砂子固化后，打开三号泥芯壳，取出三号泥芯（15）；根据中压外缸球墨铸铁件下部上的第二U型密封槽（03）的数量重复制造相同的二号泥芯（15）；

将制好的二号泥芯（11）分别放入一号泥芯（1）上对应的二号泥芯安装槽（2）内，并用螺栓穿过螺丝孔（8）将二号泥芯（11）锁紧在一号泥芯（1）上，然后在二号泥芯（11）与一号泥芯（1）的连接处填砂，通过砂子将二号泥芯（11）与一号泥芯（1）连接成一个整体；

将制好的三号泥芯（15）分别放入一号泥芯（1）上对应的三号泥芯安装槽（3），并用螺栓穿过螺丝孔（8）将三号泥芯（15）锁紧在一号泥芯（1）上，然后在三号泥芯（15）与一号泥芯（1）的连接处填砂，通过砂子将三号泥芯（15）与一号泥芯（1）连成一个整体；至此完成中压外缸球墨铸铁件下部的泥芯的制作；

按上述的步骤再结合中压外缸球墨铸铁件上部的尺寸制造中压外缸球墨铸铁件上部的泥芯；

2.根据权利要求1所述的超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的制造方法，其特征在于：在将二号泥芯（11）分别放入一号泥芯（1）后，先用支撑部件或是工人手动支撑，将二号泥芯（11）托住，然后在一号泥芯（1）与二号泥芯（11）上分别选定一个参考点，用测量工具测量两个参考点之间的距离是否与超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件上对应的两个参考点之间的距离相同，如果相同则直接锁紧二号泥芯（11），如果不相同，则对二号泥芯（11）的装入位置进行微调，调至相同后再锁紧二号泥芯（11）。

3.根据权利要求1所述的超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件的制造方法，其特征在于：在将三号泥芯分别放入一号泥芯（1）后，先用支撑部件或是工人手动支撑，将三号泥芯（15）托住，然后在一号泥芯（1）与三号泥芯（15）上分别选定一个参考点，用测量工具测量两个参考点之间的距离是否与超超临界汽轮机中压外缸球墨铸铁件上对应的两个参考点之间的距离相同，如果相同则直接锁紧三号泥芯（15），如果不相同，则对三号泥芯（15）的装入位置进行微调，调至相同后再锁紧三号泥芯（15）。