CN106282517A - 薄壁缸体铸件的热处理防变形工装及其热处理装炉方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种薄壁缸体铸件的热处理防变形工装及其热处理装炉方法，其中薄壁缸体铸件的热处理防变形工装，包括沿缸体铸件的轴向内侧间隔设置的若干支撑部件，所述支撑部件包括用于支撑缸体内壁的弧形支撑体,所述弧形支撑体的弧度为60°‑90°,所述弧形支撑体的外弧面与缸体内壁弧面半径相同,所述弧形支撑体的弧形内侧垂直设有若干支撑杆,所述支撑杆的下端固定支撑在水平设置的支撑板上,所述支撑板的长度小于待支撑缸体铸件的内径20‑30mm，所述支撑板下表面与待支撑的缸体铸件的法兰端面处于同一水平面。本发明的热处理防变形工装，可有效防止缸体铸件在高温热处理时内凹变形，阻止缸体铸件的两法兰端外向张口。

Description

薄壁缸体铸件的热处理防变形工装及其热处理装炉方法
技术领域
本发明涉及热处理工艺装置技术领域，特别涉及一种薄壁缸体铸件的热处理防变形工装及其热处理装炉方法。
背景技术
在蒸汽轮机系统中，高压外缸或中压外缸是蒸汽轮机系统的重要组成部件。现有的技术条件下，蒸汽轮机外缸基本上采用铸造的方法生产制造，按材质可分为铸钢件和铸铁件两大类。由于铸铁材料在液态下流动性好，这就使得铸铁件外缸壁厚较薄，其壁厚一般都小于60mm，且不需要进行热处理。而铸钢材料在液态下其流动性较差，因此铸钢件外缸壁厚较大，基本都在70mm以上，且铸钢件在铸态下组织较差、内应力较大，必须经过性能热处理才能保证其使用性能。为了控制成本，在不影响蒸汽轮机使用寿命的前提下，某些铸钢件蒸汽轮机的中压外缸壁厚由70mm缩减为50mm。在此情况下，外缸铸件热处理过程极易发生缸身向内凹陷变形，给后序的返修工作带来很大的负担，并造成制造成本和制造周期的大幅增加。
发明内容
本发明针对现有技术中大型薄壁缸件铸件热处理过程中缸体容易发生内凹变形的问题，提供一种薄壁缸体铸件的热处理防变形工装，以防止缸体铸件热处理时变形。
本发明的目的是这样实现的，一种薄壁缸体铸件的热处理防变形工装，包括沿缸体铸件的轴向内侧间隔设置的若干支撑部件，所述支撑部件包括用于支撑缸体内壁的弧形支撑体,所述弧形支撑体的弧度为60°-90°,所述弧形支撑体的外弧面与缸体内壁弧面半径相同，所述弧形支撑体的弧形内侧垂直设有若干支撑杆,所述支撑杆的下端固定支撑在水平设置的支撑板上,所述支撑板的长度小于待支撑缸体铸件的内径20-30mm，所述支撑板下表面与待支撑的缸体铸件的法兰端面处于同一水平面。
本发明的热处理防变形工装，弧形支撑体随形贴紧支撑在缸体内侧，支撑体通过支撑杆垂直支撑在支撑块上，可有效防止缸体铸件在高温热处理时内凹变形，阻止缸体铸件的两法兰端外向张口，降低了薄壁缸体因变形而引起的返修工作量，大大节约了返修成本，缩短铸件的生产周期。
为保证支撑强度，所述弧形支撑体和支撑块的厚度为50-70mm，所述弧形支撑体的宽度为200—300mm,所述支撑杆为直径80-100mm。
为便于实现平稳支撑，相邻支撑部件沿缸体铸件的轴向间隔为1.0—1.2m。
为保证支撑部件的连接强度，所述支撑杆与弧形支撑体的内壁焊接固定，并且焊前，根据支撑杆相对弧形支撑体焊接处弧形形状，将支撑杆的焊接端打磨焊接坡口。
本发明还提供一种采用上述防变形工装进行大型薄壁缸体铸件的热处理装炉方法，其特征在于，包括如下过程：第一步；根据缸体铸件的轴向长度尺寸，按轴向间隔1.0—1.2m的距离，选择合适数量的支撑部件；第二步，将各支撑部件轴向等间隔支撑在缸体内壁，并将弧形支撑体的外壁边缘与缸体铸件的内壁点焊固定，焊前在缸体内壁焊接弧形支撑体的部位用天燃气预热管预热至150℃并保温2小时，焊接时，沿弧形支撑体的弧形外壁边缘每边等间距焊接三到四条焊缝，每条焊缝长为50—60mm,再将弧形支撑体的两弧形端部外边缘与铸件分别焊接50—60mm的焊缝，所述焊缝的焊角高度大于30mm；装炉前，将热处理炉台车上的氧化渣清扫干净，在台车上每间隔800~1000mm放置平整的单层垫铁，所述垫铁随缸体结合面法兰端的形状逐一排列；在缸体内腔正下方对应支撑块长度方向的台车上均匀摆放若干垫铁，然后将焊接支撑部件的铸件放置到台车上，铸件的法兰端和各支撑部件的支撑块均平衡的支撑在上述垫铁上；最后将台车移入热处理炉进行热处理。
本发明的热处理装炉方法，将缸体铸件与防变形支撑工装焊接固定为一体，可以保证铸件及工装在高温度状态下仍具有很好的钢度，从而有效防止铸件在热处理过程中产生内凹变形。并且也可以很好的防止支撑部件的整体结构热处理时产生变形，减少支撑部件重复使用过程中整形的工作量。
附图说明
图1为本发明的薄壁缸体铸件的热处理防变形工装的结构示意图。
图2为本发明的薄壁缸体铸件的热处理防变形工装与缸体铸件的支撑连接示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示为本发明的薄壁缸体铸件的热处理防变形工装，包括沿缸体1铸件的轴向内侧间隔设置的若干支撑部件，支撑部件包括用于支撑缸体1内壁的弧形支撑体2,弧形支撑体2的弧度为60°-90°,弧形支撑体2的外弧面与缸体内壁弧面半径相同，弧形支撑体2的弧形内侧垂直设有若干支撑杆3,支撑杆3的下端固定支撑在水平设置的支撑板4上,支撑板4沿缸体轴向的宽度与弧形支撑体2同宽或略大于弧形支撑体2的宽度,支撑板4的长度小于待支撑缸体铸件的内径20-30mm，支撑板4下表面与待支撑的缸体1铸件的法兰端面处于同一水平面；为保证支撑强度，弧形支撑体2和支撑块4的厚度为50-70mm，弧形支撑体2的宽度为200—300mm,支撑杆3为直径80-100mm，一般工装制作中首选铸件浇注后的直浇道按需要的长度尺寸切割后焊接使用；为便于实现平稳支撑，相邻支撑部件沿缸体铸件的轴向间隔为1.0—1.2m；为保证支撑部件的连接强度，支撑杆3与弧形支撑体2的内壁焊接固定，并且焊前，根据支撑杆3相对弧形支撑体2焊接处弧形形状，将支撑杆3的焊接端打磨焊接坡口。
本发明的热处理防变形工装，弧形支撑体2随形贴紧支撑在缸体1内侧，支撑体通过支撑杆3垂直支撑在支撑块4上，可有效防止缸体铸件在高温热处理时内凹变形，阻止缸体铸件的两法兰端外向张口，降低了薄壁缸体因变形而引起的返修工作量，大大节约了返修成本，缩短铸件的生产周期。
本发明还提供一种采用上述防变形工装进行大型薄壁缸体铸件的热处理装炉方法，包括如下过程：第一步；根据缸体1的轴向长度尺寸，按轴向间隔1.0—1.2m的距离，选择合适数量的支撑部件；第二步，将各支撑部件轴向等间隔支撑在缸体内壁，并将弧形支撑体2的外壁边缘与缸体1的内壁点焊固定，焊前在缸体内壁焊接弧形支撑体2的部位用天燃气预热管预热至150℃并保温2小时，焊接时，沿弧形支撑体2的弧形外壁边缘每边等间距焊接三到四条焊缝，每条焊缝长为50—60mm,再将弧形支撑体2的两弧形端部外边缘与铸件分别焊接50—60mm的焊缝，每条焊缝的焊角高度大于30mm，为节约焊接材料，靠近缸体1和弧形支撑体2的内层焊缝采用本体焊材焊接，焊接厚度不小于10mm,然后外层采用废旧焊丝焊接；焊后装炉前，将热处理炉台车上的氧化渣清扫干净，在台车上每间隔800~1000mm放置平整的单层垫铁，垫铁随缸体结合面法兰端的形状逐一排列；在缸体内腔正下方对应支撑块长度方向的台车上均匀摆放若干垫铁，然后将焊接支撑部件的缸体铸件放置到台车上，铸件的法兰端和各支撑部件的支撑块均平衡的支撑在上述垫铁上；最后将台车移入热处理炉进行热处理。
本发明的热处理装炉方法，将缸体铸件与防变形支撑工装焊接固定为一体，可以保证铸件及工装在高温度状态下仍具有很好的钢度，以有效防止铸件在热处理过程中产生内凹变形。并且也可以很好的防止支撑部件的整体结构热处理时产生变形，减少支撑部件重复使用过程中整形的工作量。

Claims (5)

1.一种薄壁缸体铸件的热处理防变形工装，包括沿缸体铸件的轴向内侧间隔设置的若干支撑部件，其特征在于，所述支撑部件包括用于支撑缸体内壁的弧形支撑体,所述弧形支撑体的弧度为60°-90°,所述弧形支撑体的外弧面与缸体内壁弧面半径相同,所述弧形支撑体的弧形内侧垂直设有若干支撑杆,所述支撑杆的下端固定支撑在水平设置的支撑板上 ,所述支撑板的长度小于待支撑缸体铸件的内径20-30mm，所述支撑板下表面与待支撑的缸体铸件的法兰端面处于同一水平面。
2.根据权利要求1所述的薄壁缸体铸件的热处理防变形工装，其特征在于，所述弧形支撑体和支撑块的厚度为50-70mm，所述弧形支撑体的宽度为200—300mm,所述支撑杆为直径80-100mm。
3.根据权利要求1所述的薄壁缸体铸件的热处理防变形工装，其特征在于，相邻支撑部件沿缸体铸件的轴向间隔为1.0—1.2m。
4.根据权利要求1所述的薄壁缸体铸件的热处理防变形工装，其特征在于，所述支撑杆与弧形支撑体的内壁焊接固定，并且焊前，根据支撑杆相对弧形支撑体焊接处弧形形状，将支撑杆的焊接端打磨焊接坡口。
5.一种权利要求1—4任一项所述的防变形工装的热处理装炉方法，其特征在于，包括如下过程：第一步；根据缸体铸件的轴向长度尺寸，按轴向间隔1.0—1.2m的距离，选择合适数量的支撑部件；第二步，将各支撑部件轴向等间隔支撑在缸体内壁，并将弧形支撑体的外壁边缘与缸体铸件的内壁点焊固定，焊前在缸体内壁焊接弧形支撑体的部位用天燃气预热管预热至150℃并保温2小时，焊接时，沿弧形支撑体的弧形外壁边缘每边等间距焊接三到四条焊缝，每条焊缝长为50—60mm,再将弧形支撑体的两弧形端部外边缘与铸件分别焊接50—60mm的焊缝，所述焊缝的焊角高度大于30mm；装炉前，将热处理炉台车上的氧化渣清扫干净，在台车上每间隔800~1000mm放置平整的单层垫铁，所述垫铁随缸体结合面法兰端的形状逐一排列；在缸体内腔正下方对应支撑块长度方向的台车上均匀摆放若干垫铁，然后将焊接支撑部件的铸件放置到台车上，铸件的法兰端和各支撑部件的支撑块均平衡的支撑在上述垫铁上；最后将台车移入热处理炉进行热处理。
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