CN104907499B - 一种重型燃机压缩机排气缸铸造工艺 - Google Patents

Abstract

一种重型燃机压缩机排气缸铸造工艺，为使铸件凝固过程得到充分补缩，缸体采用立式浇注，上部放置环形明冒口，扇面放置多个环形暗冒口，同时装配冷铁和补贴对铸件进行补缩；造型采用木型外皮实样，保证铸件尺寸精确；背砂采用碱性酚醛树脂砂，面砂采用铬矿砂，提高砂型表面的透气性和退让性；在浇注系统上采用开放式水口进行浇注，降低铸件的变形几率，提高铸件质量。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：可以有效的解决重型燃机排气缸体铸钢件结构复杂、体积大、铸件局部壁厚不均、难补缩、易变形，容易产生疏松、裂纹、变形等缺陷的技术难题。

Description

一种重型燃机压缩机排气缸铸造工艺

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种重型燃机压缩机排气缸铸造工艺。

背景技术

重型燃气轮机是燃气涡轮发动机中利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力的部件，需承受上千度的高温环境，具有高压、高温、高转速并急停急起动的特点。主要需求的厂商为美国GE、日本三菱、德国西门子等世界顶级的500强企业。产品主要应用于航天、航海、发电领域的大型发动机中。燃气发动机为清洁能源，发达国家已经广泛应用，我国也正在加大开发力度，未来前景广阔。

某公司生产的重型燃机排气缸体，最大外廓尺寸2382mm×5028mm×2823mm，最小外廓尺寸1651mm×3537mm×1432mm，最大毛重31t，最小毛重6.5t，最小壁厚(筋板)仅为50.8mm。由于重型燃机排气缸结构复杂、重量大、体积大，因此其铸钢产品具有铸件局部壁厚不均、难补缩、易变形的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种重型燃机压缩机排气缸铸造工艺，意在解决重型燃机排气缸体铸钢件结构复杂、体积大、铸件局部壁厚不均、难补缩、易变形，容易产生疏松、裂纹、变形等缺陷的技术难题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种重型燃机压缩机排气缸铸造工艺，所述铸造工艺包括以下内容：

1)采用立式浇注的方式，即将排气缸铸件的上法兰置于上方，筋板置于下方，可以降低铸件的变形几率，提高铸件质量；

2)因上法兰部位肉厚达318mm，故在排气缸上法兰的上方直接放置两个直径为1500mm的明冒口，能够充分对肉厚部位进行补缩；同时在瓦口内设计对应明冒口的两个补贴，对排气缸中间部位进行良好的补缩，所采用的补贴弧长为1000mm，最大厚度为450mm；

3)在排气缸体扇面每两个火燃孔中间各放置一个圆形暗冒口，暗冒口直径300mm，用来补缩火燃孔处大法兰及筋板，保证铸件该部位致密度；

4)铸件小头瓦口上法兰采用环形暗冒口进行补缩，并在下法兰背面放置24块Φ100mm×100mm冷铁，要求冷铁中心间距为150mm，为辅助环形暗冒口进行补缩，提高补缩效率；

5)铸造制型采用碱性酚醛树脂砂造型，砂型表面50mm厚使用铬矿砂，冒口根部及圆角部位80mm厚使用铬矿砂；

6)砂芯采用排气绳排气，每个砂芯有3-5根排气绳，缠绕在芯骨上并通过芯头引到砂箱外，保证浇注过程砂芯快速充分排气，防止呛火；

7)在浇注系统上采用开放式水口进行浇注，内水口采用直径为80 mm陶瓷管，横水口及直水口采用直径为100mm陶瓷管；

8)两罐钢包四孔浇注，目标浇注温度为1555℃，浇注后冒口添加碳化稻壳保温剂，浇注后26小时松箱。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、可以有效的解决重型燃机排气缸体铸钢件结构复杂、体积大、铸件局部壁厚不均、难补缩、易变形，容易产生疏松、裂纹、变形等缺陷的技术难题。

2、采用此铸造工艺生产重型燃机压缩机排气缸铸件，铸件尺寸和探伤能够满足要求，此排气缸体的开发成功对其它型号的燃机排气缸体的生产和工艺改进积累了相当经验。

3、欧美日等发达国家大量采购重型燃气轮机铸件部件，国内的重点汽机厂也逐渐增大采购需求，该工艺的成功开发使重型燃机排气缸产品可以进入量化生产，以满足逐渐扩大的市场需求。

附图说明

图1是本发明中重型燃机压缩机排气缸体铸钢件的造型工艺立体图；

图2是图1的A向视图；

图中：1-明冒口 2-暗冒口 3-火燃孔 4-扇面 5-补贴 6-上法兰 7-大法兰 8-下法兰 9-冷铁 10-筋板 11-环形暗冒口

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

如图1-图2所示，一种重型燃机压缩机排气缸铸造工艺，所述铸造工艺包括以下内容：

1)采用立式浇注的方式，即将排气缸铸件的上法兰6置于上方，筋板10置于下方，可以降低铸件的变形几率，提高铸件质量；

2)因上法兰6部位肉厚达318mm，故在排气缸上法兰6的上方直接放置两个直径为1500mm的明冒口1，能够充分对肉厚部位进行补缩；同时在瓦口内设计对应明冒口1的两个补贴5，对排气缸中间部位进行良好的补缩，所采用的补贴弧长为1000mm，最大厚度为450mm；

3)在排气缸体扇面4每两个火燃孔3中间各放置一个圆形暗冒口2，暗冒口2的直径为300mm，用来补缩火燃孔3处大法兰7及筋板10，保证铸件该部位的致密度；

4)铸件小头瓦口上法兰采用环形暗冒口11进行补缩，并在下法兰8的背面放置24块Φ100mm×100mm冷铁9，要求冷铁9的中心间距为150mm，为辅助环形暗冒口11进行补缩，提高补缩效率；

所采用冷铁均为新制冷铁，保证冷铁使用面光滑、平整、无锈，冷铁位置严格安装工艺要求摆放。

5)铸造制型采用碱性酚醛树脂砂造型，砂型表面50mm厚使用铬矿砂，冒口根部及圆角部位80mm厚使用铬矿砂；

由于铬矿砂价格比较昂贵，因此背砂采用碱性酚醛树脂砂造型，面砂采用铬矿砂，可以提高砂型表面的透气性和退让性，在保证铸件质量的同时，还可以节省生产成本。

砂型涂料采用喷涂方式，涂层厚度为0.8mm，用煤气火烘干。

6)砂芯采用排气绳排气，每个砂芯有3-5根排气绳，缠绕在芯骨上并通过芯头引到砂箱外，保证浇注过程砂芯快速充分排气，防止呛火；

7)在浇注系统上采用开放式水口进行浇注，内水口采用直径为80 mm陶瓷管，横水口及直水口采用直径为100mm陶瓷管；

排气缸铸件结构非常复杂，极易产生裂纹、冷隔、变形等现象，连接缸体前部与后部的筋板仅有50.8mm，长度约为1200mm，宽度约为300mm，且形状复杂，在浇注系统上采用开放式水口进行浇注，可以保证浇注过程型腔内钢水有足够的上升速度并且钢液能够平稳上升，避免产生卷气给铸件造成缺陷，降低铸件的变形几率，提高铸件质量。

8)两罐钢包四孔浇注，目标浇注温度为1555℃，浇注后冒口添加碳化稻壳保温剂，浇注后26小时松箱。

重型燃机压缩机排气缸铸件造型采用木型外皮实样，18‰伸尺，加工量为20mm-30mm，打磨量为3mm-10mm，起模稍度为1:30。采用砂箱造型，整个砂型共分四层箱，每层箱采用三个200mm×200mm×200mm定位块，保证合箱快速准确，避免错箱及反复合箱造成砂型损坏。下芯过程采用芯头及中心线定位，芯头间隙为1mm，保证砂芯精度。并事先在木型外皮及芯盒相对位置刻出记号。合箱后利用窥视镜对型腔进行检查，保证型腔内洁净，避免铸件内部产生夹砂缺陷。

Claims (1)

1.一种重型燃机压缩机排气缸铸造工艺，其特征在于，所述铸造工艺包括以下内容：

1)采用立式浇注的方式，即将排气缸铸件的上法兰置于上方，筋板置于下方；

2)因上法兰部位肉厚达318mm，故在排气缸上法兰的上方直接放置两个直径为1500mm的明冒口，能够充分对肉厚部位进行补缩；同时在瓦口内设计对应明冒口的两个补贴，对排气缸中间部位进行良好的补缩，所采用的补贴弧长为1000mm，最大厚度为450mm；

3)在排气缸体扇面每两个火燃孔中间各放置一个圆形暗冒口，暗冒口直径300mm，用来补缩火燃孔处大法兰及筋板，保证铸件该部位致密度；

4)铸件小头瓦口上法兰采用环形暗冒口进行补缩，并在下法兰背面放置24块Φ100mm×100mm冷铁，要求冷铁中心间距为150mm，为辅助环形暗冒口进行补缩；

5)铸造制型采用碱性酚醛树脂砂造型，砂型表面50mm厚使用铬矿砂，冒口根部及圆角部位80mm厚使用铬矿砂；

6)砂芯采用排气绳排气，每个砂芯有3-5根排气绳，缠绕在芯骨上并通过芯头引到砂箱外，保证浇注过程砂芯快速充分排气，防止呛火；

7)在浇注系统上采用开放式水口进行浇注，内水口采用直径为80mm陶瓷管，横水口及直水口采用直径为100mm陶瓷管；

8)两罐钢包四孔浇注，目标浇注温度为1555℃，浇注后冒口添加碳化稻壳保温剂，浇注后26小时松箱。