CN108453220A - 一种汽轮机用超超临界中压外缸铸件的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽轮机用超超临界中压外缸铸件的铸造方法，克服了现有铸造技术生产超超临界中压外缸铸件模具成本高、生产周期长、生产效率低、生产设备受限等技术问题，本发明采用的铸造方法，形成铸件内腔结构的第一砂芯在造型过程中形成，即造型过程同时形成铸型和第一砂芯，不用单独制作形成第一砂芯的芯盒，减少了第一砂芯的制芯工序，省去了单独制作形成第一砂芯的起芯、转运、芯型装配等操作，造型后第一砂芯与下铸型为一体结构，减少了铸件的披缝，提高了尺寸精度，显著压缩了铸件的生产周期和生产成本，提高了生产效率。

Description

一种汽轮机用超超临界中压外缸铸件的铸造方法

技术领域

本发明涉及一种超超临界汽轮机用中压外缸铸件的铸造方法，尤其涉及铸 造过程中的造型方法。

背景技术

超超临界机组是未来我国火力发电机组发展的趋势。发展超超临界机组的 关键之一在于高温部件材料的研制,特别是重要高温部件材料的研制，超超临 界中压外缸铸件为该机组的主要部件。

中压外缸分为上部和下部，使用时上、下部在结合法兰面处使用螺栓固定， 铸件整体为鼓状壳体结构，如图1和图2所示，上、下部分别开设若干安装管 口，法兰面10两端头设计有轴承孔1和密封槽2，铸件壁厚较大且整体均匀。 上、下部分开铸造，工艺设计方案基本相同。

随着顾客交付周期要求越来越短，铸造成本日益升高，铸件利润不断被压 缩，因此最大限度地压缩模具的制作成本及制作周期，以及铸造的整体生产周 期成为企业发展的必然要求。但现有铸造技术生产此类铸件时，采用上下模样 加芯盒的方式分开制作铸型及砂芯，最后进行芯型装配、合箱、浇注等工序， 此方法不仅模具成本高，生产效率低下，而且此类铸件尺寸较大，使用模具及 工装的重量及体积较大，对于铸造车间吊车的起吊能力、混砂机吨位等设备场 地要求很高，大大限制了很多铸造工厂生产此类铸件的能力。

发明内容

本发明克服了现有铸造技术生产超超临界中压外缸铸件，模具成本高、生 产周期长、生产效率低、生产设备受限等技术问题，提供了一种新的铸造方法， 形成铸件内腔结构的第一砂芯在造型过程中形成，即造型过程同时形成铸型和 第一砂芯，减少了模具数量及制芯工序，提高了生产效率，降低了生产成本， 具体技术方案如下：

一种汽轮机用超超临界中压外缸铸件的铸造方法，该中压外缸铸铁件为 上、下对称的2个铸件，铸造时单个完成制备，铸件的内腔结构由第一砂芯形 成，第一砂芯以铸件的内腔结构为模型造型形成，铸件上、下部法兰面上左右 两侧的轴承孔及轴承孔上的密封槽由第二砂芯形成，铸件的外壳体由上型铸型 形成，上型铸型以铸件外壳结构为模型造型形成，模型对应轴承孔的位置处设 置放置第二砂芯的第一芯头定位结构，下铸型由下模样形成，下模样上设置浇 注系统和放置第一砂芯与第二砂芯的第二芯头定位结构，该铸造方法的造型步 骤具体如下：

步骤一、将下模样放置在地坑造型平台上，在对应铸件法兰面的位置处按 工艺设计放置冷铁、浇注系统，然后放置砂箱并向砂箱内流砂，型砂硬化后翻 箱起模形成下铸型；

步骤二、在下铸型的分型面上对应铸件法兰面的位置处放置上模，在下铸 型上放置砂箱，从上模样顶部的管口向腔体内流砂，待腔体内型砂硬化后形成 第一砂芯；

步骤三、待步骤二中上模样腔体内的型砂硬化后，在上模样的外轮廓上按 工艺设计放置冷铁、冒口、浇注系统，继续向上模样外流砂，待型砂硬化后起 模，形成上铸型；

步骤四、将上模样起模，形成第一砂芯。

进一步地，所述第二砂芯使用芯盒制备。

上述为一完整的技术方案。

由于超超临界中压外缸铸件的尺寸较大，使用的工装重量及体积均非常 大，当铸造车间吊车的起吊能力及混砂机的吨位不足时，上述技术方案步骤三 中的上铸型分两层制备，两层的分型面为管口芯头的上端面，放置砂箱时依次 放置中箱和上箱，即依次先对中箱造型，再对上箱造型。

在对中箱起型时，为了避免上模样与铸型间脱模不畅而将上模样一起起 吊，所述上箱起型后，用重物压在上模样的管口芯头上，再对中箱起型。

前述技术方案步骤一中，要在对应铸件法兰面的位置处按工艺设计放置冷 铁、浇注系统，步骤二中要在对应铸件法兰面的位置处放置上模样，当没有精 准的位置参考信息时，很容易将上述冷铁、浇注系统及上模样放置到偏离目标 位置处，为实现它们的精准放置，前述技术方案中的造型步骤使用卡板，卡板 的形状与法兰面的轮廓形状及尺寸一致，所述步骤一中将卡板的内轮廓与下模 样的外轮廓对齐，并在造型平台上画出卡板的外轮廓，这样在放置冷铁、浇注 系统等工艺信息时，可以确保它们被放置在对应铸件法兰面的位置处，也能确 保上模样的外轮廓和对应铸件法兰面外轮廓的位置一致。

进一步地，为了确保造型时内浇口的位置和工艺设计完全吻合，在卡板上 设计有浇注系统内浇口的定位结构，在步骤一中将卡板的内轮廓与下模样的外 轮廓对齐，并在造型平台上画出内浇口的定位点，在放置内浇道瓷管时，将瓷 管精确地放置到定位点处。

进一步地，为了简化卡板结构，降低卡板的制作难度，将卡板的结构设计 为与法兰面轴承孔一侧的轮廓结构一致，即不包括法兰面轴承孔结构及轴承孔 另一侧的所有结构，在实施步骤一时，先将卡板的内轮廓与下模样一侧的外轮 廓对齐，并在造型平台上画出卡板的外轮廓后，再将卡板的内轮廓与模样另一 侧的外轮廓对齐，并在造型平台上画出卡板的外轮廓。

本发明方法的技术效果在于，1.不用单独制作形成第一砂芯的芯盒，第一 砂芯在造型的步骤二中完成制备，即本铸造方法中的上模样，其外轮廓相当于 现有技术中的上模样，其内腔结构相当于现有技术中的芯盒模型，本发明方法 中的上模样和现有技术中的上模样相比，本发明的上模样为中空结构，而现有 技术的上模样为实体结构，大幅度地降低了模具的制作成本；2.采用本发明的 上模样造型时，先向其腔体内流砂形成第一砂芯，再向其外部填砂，内腔的第 一砂芯起到支撑作用，使造型时有足够的强度防止上模样变形；3.减少了第一 砂芯的制芯工序，省去了单独制作形成第一砂芯的起芯、转运、芯型装配等操 作，大幅度地提升了生产效率；4.造型后第一砂芯与下铸型为一体结构，减 少了铸件的披缝，提高了清理效率，生产周期较现有技术缩短了1/3，适合大 批量生产，社会及经济效益显著；5.对于控制铸件的尺寸精度更加有效，形 成内腔结构的第一砂芯不需要单独制作及芯型装配，减少了因为型芯间隙控制 误差带来的尺寸偏差，及芯型装配时因蹭砂引起的夹砂等质量问题。

附图说明

图1是本发明涉及的超超临界中压外缸铸件的上部，示意了法兰面朝上时 的结构；

图2是本发明涉及的超超临界中压外缸铸件的上部，示意了法兰面朝下时 的结构；

图3是实施例中下模样与卡板配合使用时的结构示意图；

图4是实施例中第二砂芯的结构示意图；

图5是实施例中下铸型的结构示意图；

图6是实施例中上铸型的结构示意图；

图7是实施例中上箱和中箱起型后的结构示意图；

图8是实施例中上模样起模后的结构示意图；

图9是实施例中上模样的结构示意图；

图中，1.轴承孔，2.密封槽，3.管口，4.第一芯头定位结构，5.第二芯头 定位结构，6.卡板，7.浇注系统，8.内浇口定位结构，9.第二砂芯，10.法兰 面，11.第一砂芯，12.管口芯头,13.下模样，14.上模样。

具体实施方式

为了对本发明做进一步的说明，以下将结合实施例及附图对本发明做详细 阐述。

图1和图2所示为本实施例中超超临界中压外缸上部的铸件结构示意图， 该铸件的内腔结构由第一砂芯11形成，第一砂芯11以铸件的内腔结构为模型 造型形成，铸件上、下部法兰面10上左右两侧的轴承孔1及轴承孔上的密封 槽2由第二砂芯9形成，第二砂芯9使用芯盒制备，铸件的外壳体由上型铸型 形成，上型铸型以铸件外壳结构为模型造型形成，模型对应轴承孔的位置处设 置放置第二砂芯9的第一芯头定位结构4，下铸型由下模样形成，下模样上设 置浇注系统7和放置第一砂芯11与第二砂芯9的第二芯头定位结构5，造型 过程中使用卡板6，卡板6的结构设计为与法兰面轴承孔一侧的轮廓结构一致， 即不包括法兰面轴承孔结构及轴承孔另一侧的所有结构，卡板上还设计有浇注 系统内浇口的定位结构8，该铸造方法的造型步骤具体如下：

步骤一、将下模样13放置在地坑造型平台上，将卡板6的内轮廓与下模 样13的外轮廓对齐，并在造型平台上画出卡板的外轮廓，在造型平台上卡板 外轮廓与下模样的外轮廓之间按照工艺设计方案放置冷铁、浇注系统等工艺信 息，然后放置砂箱并向砂箱内流砂，型砂硬化后翻箱起模形成下铸型；

步骤二、在下铸型的分型面上，将卡板6的内轮廓与下铸型的外轮廓对齐， 并在分型面上画出卡板的外轮廓，再向下铸型上放置上模样14，并使上模样 14的外轮廓和卡板6的外轮廓对齐，在下铸型上放置砂箱，从上模样顶部的 管口3向腔体内流砂，待腔体内型砂硬化后形成第一砂芯11；

步骤三、待步骤二中上模样腔体内的型砂硬化后，在上模样的外轮廓上按 工艺设计放置冷铁、冒口、浇注系统，继续向上模样外流砂，待型砂硬化后起 模，形成上铸型；

步骤四、将上模样起模，形成第一砂芯11。

上述步骤三中上铸型分两层制备，两层的分型面为管口芯头12的上端面， 放置砂箱时依次放置中箱和上箱，即依次先对中箱造型，再对上箱造型，步骤 二中在下铸型上放置的砂箱为中箱，在对中箱起型时，为了避免上模样与铸型 间脱模不畅而将上模样一起起吊，所述上箱起型后，用重物压在上模样的管口 芯头12上，再对中箱起型。

芯型装配时，图8所示的下铸型放置在最下方，将图4所示的第二砂芯9 装配至图8所示的下铸型的芯头定位坑里，再将图6所示的上铸型与图8所示 的下铸型合箱、浇注，打箱、清理后形成铸件。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中 部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术 方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种汽轮机用超超临界中压外缸铸件的铸造方法,该中压外缸铸件为上、下对称的2个铸件，铸造时单个完成制备，其特征在于，

铸件的内腔结构由第一砂芯(11)形成，第一砂芯(11)以铸件的内腔结构为模型造型形成；

铸件上、下部法兰面(10)上左右两侧的轴承孔(1)及轴承孔上的密封槽(2)由第二砂芯(9)形成；

铸件的外壳体由上型铸型形成，上型铸型以铸件外壳结构为模型造型形成，模型对应轴承孔的位置处设置放置第二砂芯(9)的第一芯头定位结构(4)；

下铸型由下模样形成，下模样上设置浇注系统(7)和放置第一砂芯(11)与第二砂芯(9)的第二芯头定位结构(5)；

该铸造方法的造型步骤具体如下：

步骤一、将下模样(13)放置在地坑造型平台上，在对应铸件法兰面(10)的位置处按工艺设计放置冷铁、浇注系统，然后放置砂箱并向砂箱内流砂，型砂硬化后翻箱起模形成下铸型；

步骤二、在下铸型的分型面上对应铸件法兰面(10)的位置处放置上模样(14)，在下铸型上放置砂箱，从上模样顶部的管口(3)向腔体内流砂，待腔体内型砂硬化后形成第一砂芯(11)；

步骤三、待步骤二中上模样腔体内的型砂硬化后，在上模样的外轮廓上按工艺设计放置冷铁、冒口、浇注系统，继续向上模样外流砂，待型砂硬化后起模，形成上铸型；

步骤四、将上模样起模，形成第一砂芯(11)。

2.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，所述第二砂芯(9)使用芯盒制备。

3.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，所述步骤三中的上铸型分两层制备，两层的分型面为管口芯头(12)的上端面，放置砂箱时依次放置中箱和上箱。

4.根据权利要求3所述的铸造方法，其特征在于，所述上箱起型后，用重物压在上模样的管口芯头(12)上，再对中箱起型。

5.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，所述造型步骤使用卡板(6)，卡板的形状与法兰面(10)的轮廓形状及尺寸一致，所述步骤一中将卡板(6)的内轮廓与下模样的外轮廓对齐，并在造型平台上画出卡板的外轮廓,使冷铁、浇注系统及步骤二中上模样的放置位置更加准确。

6.根据权利要求5所述的铸造方法，其特征在于，所述卡板，其上设计有浇注系统内浇口的定位结构(8)，在所述步骤一中将卡板(6)的内轮廓与下模样的外轮廓对齐，并在造型平台上画出内浇口的定位点，精确定位浇注系统位置。

7.根据权利要求5所述的铸造方法，其特征在于，所述卡板，其结构为法兰面轴承孔一侧的轮廓结构，所述步骤一中，先将卡板(6)的内轮廓与下模样一侧的外轮廓对齐，并在造型平台上画出卡板的外轮廓后，再将卡板(6)的内轮廓与模样另一侧的外轮廓对齐，并在造型平台上画出卡板的外轮廓。