CN110586870B - 一种弯管铸钢件的铸造系统及其铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铸造技术领域，公开了一种弯管铸钢件的铸造系统及其铸造方法，其中所述铸造系统包括立式铸造成型的弯管铸件、冒口、浇注系统和法兰，所述冒口设置于弯管铸件的弧度最高处，所述法兰设置于弯管铸件的最底端，且法兰端面处设有内浇口，所述浇注系统与内浇口形成连接，以实现弯管铸件的立式浇注；所述冒口下部还设置有补贴式冒口颈，且补贴式冒口颈的底部直接连接于弯管铸件上；其中所述补贴式冒口颈由一体式结构的补贴和冒口颈构成；本发明中将弯管设置为竖直浇注，并将浇注冒口设置于弯管弧面的最高处，以此充分发挥冒口的重力补缩，从而提高补缩效率，并以此提高弯管铸件的出品率。

Description

一种弯管铸钢件的铸造系统及其铸造方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种弯管铸钢件的新型铸造系统及其铸造方法。

背景技术

铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。如图1所示，为应用于汽轮机上的一弯管铸件；汽轮机铸钢件弯管是汽轮机的重要部件，承担着高压高温蒸汽的进、出，因此对产品管口位置质量要求高，具体弯管界面为圆环，弧度为四分之一圆。针对该弯管铸件，传统铸造方法为水平分模、分型，圆弧法线方向设置冒口，沿圆弧随型设置补贴，通过冷铁分区进行补缩，浇注系统设置在铸件底部的圆弧面上，具体工艺结构如图1-图2所示。根据实际铸造经验，采用此铸造方法，仍存在一定缺陷：

1.冒口设置为圆弧法线方向，补缩过程不是竖直补缩，而是沿圆弧补缩，导致补缩效率差，出品率低，制造成本高；

2.为增加补缩效果，沿圆弧设置补贴，增加切割难度、切割面积和打磨量，降低了铸件生产效率；

3.底部设置浇口，钢水沿圆弧充型，在充型过程中由于弯管管壁的阻挡，使得钢水流动受到一定阻碍，从而导致二次氧化渣等杂质易附着于型腔壁上，由此则易出现铸件内腔的夹渣缺陷；

4.浇注后产品是沿着圆周方向凝固，导致微观铸态组织一致性差，难以达到产品在使用过程中圆周方向质量一致性要求。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种弯管铸钢件的铸造系统，通过弯管的立式铸造和垂直补缩，有效解决补缩困难，夹渣严重、内在质量一致性差等问题；另外依据新型铸造系统本发明还提供了一种弯管铸钢件的新型铸造方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种弯管铸钢件的新型铸造系统，其特征在于，包括立式铸造成型的弯管铸件、冒口、浇注系统、法兰和补贴式冒口颈，所述冒口设置于弯管铸件的弧度最高处，所述法兰设置于弯管铸件的最底端，且法兰端面处设有内浇口，所述浇注系统与内浇口形成连接，以实现弯管铸件的立式浇注。

优选的，所述冒口采用明冒口。

优选的，所述补贴式冒口颈设置于冒口下部，且补贴式冒口颈的底部直接连接于弯管铸件上；其中所述补贴式冒口颈由一体式结构的补贴和冒口颈构成。

优选的，所述法兰上至少设有一个冷铁，且冷铁以环形阵列的方式分布置法兰的圆周侧壁上。

优选的，所述浇注系统采用底注式浇注系统，主要包括直浇道、横浇道和内浇道，其中所述内浇道与内浇口连接。

应用上述新型铸造系统的铸造方法，包括如下步骤：

S1.确定浇注位置，并保证弯管铸件呈竖直立式状态；

S2.沿弯管管口径向作为分型面，确定铸件上型和下型；

S3.计算弯管铸件浇注时上型所需的冒口、以及下型所需的法兰，具体上型冒口选择明冒口，且将冒口设置在竖直立式状的弯管铸件的弧度最高处，下型法兰位于铸件最底端，且形成内浇口；

S4.根据选用的冒口和法兰确定对应的补贴式冒口颈和冷铁；

S5.确定浇注系统，并实现浇注系统的铺设以及与内浇口的连接，以此保证钢液沿弯管截面平稳上升，完成充型浇注；

S6.钢液凝固成型，去除浇注系统、冷铁和补贴式冒口颈，即得到弯管铸件。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明中将弯管设置为竖直浇注，并将浇注冒口设置于弯管弧面的最高处，以此充分发挥冒口的重力补缩，从而提高补缩效率，并以此提高弯管铸件的出品率。

(2)上述冒口还连接有冒口颈，且冒口颈与补贴合并形成一体式结构，从而有效降低了冒口的切割难度、切割面积以及打磨面积，并以此提高铸件生产效率。

(3)基于竖直式完全浇注的工艺，本发明仍采用底注式浇注系统，其内浇口设置在弯管底端的管口端面处，使得钢液平稳进入型腔，并沿竖直方向快速上升至冒出口，在此过程中钢液不会受到任何阻碍，因而钢液中携带的质量较轻的二次氧化渣和其他夹渣物也能顺利达到冒口中，从而有效降低了铸件夹渣缺陷。

(4)基于上述竖直、底注式浇注系统，保证钢液能平稳上升、充型，并配合冷铁和冒口颈保证钢液沿竖直方向依次凝固，进而保证铸件在圆周方向上质量的均匀性，以此有效改善产品最终使用性能。

附图说明

图1为现有铸造系统的正视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为本发明的剖视图；

图中：1-弯管铸件、2-冒口、3-法兰、4-内浇口、5-补贴式冒口颈、6-冷铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

1、如图1-图2所示，为传统的汽轮机铸钢件弯管的铸造系统，具体包括水平铸造成型的弯管，其中冒口和内浇口均设置在沿弯管圆弧法线的方向，并具体浇注时，钢液由内浇口进入铸件型腔，然后随着钢液增多，钢液向冒口所在的位置处移动完成充型，但是在整体过程中，钢液的移动路线呈弧形状，由此在移动的过程中会受到铸件型腔内壁的阻碍，一方面存在冒口补缩距离有限的问题，另一方面则会存在杂质附着与铸件型腔内壁的问题。

2、基于上述传统铸造系统进行进一步优化，得到如下的新型铸造系统，如图3-图4所示，新型铸造系统包括立式铸造成型的弯管铸件1、冒口2、浇注系统和法兰3，冒口设置于弯管铸件的弧度最高处，法兰设置于弯管铸件的最底端，且法兰端面处设有内浇口4，浇注系统与内浇口形成连接，以实现弯管铸件的立式浇注。

本发明中，优选的，浇注系统采用底注式浇注系统，主要包括直浇道、横浇道和内浇道，其中内浇道与内浇口4连接。

具体，在实际浇注过程中，钢液通过浇注系统流向内浇口4，然后通过内浇口4进入铸件型腔内，随着钢液导入量的增到，钢液在铸件型腔内的液面逐渐上升，从而完成浇注充型的得到立式结构的弯管铸件1；而在上述过程中，随着钢液液面的升高，钢液内携带的轻质二次氧化渣和其他夹渣物也逐渐上升；结构上述结构可知，整体弯管铸件1的最高处为冒口2所在位置处，因而使轻质二次氧化渣和其他夹渣物最终上升至冒口2内，从而有效避免了弯管铸件1的夹渣缺陷；另外，冒口2位于整体结构的最高处，且整体结构呈立式状态，由此可利用冒口2形成重力补缩，从而有效提高了冒口2的补缩效果，并以此提高弯管铸件1的成品率和成品质量。

本发明中，优选的，冒口2采用明冒口。

本发明中，优选的，冒口2下部还设置有补贴式冒口颈5，且补贴式冒口颈5的底部直接连接于弯管铸件1上；具体补贴式冒口颈5由一体式结构的补贴和冒口颈构成，以此保证上述整体结构既能达到补贴增强补缩效果的目的，又能有效减小弯管铸件1与补贴和冒口颈的接触面积，从而使补贴和冒口颈的切割更加简易、并且也减小了切割后的打磨面积。

本发明中，优选的，法兰3上至少设有一个冷铁6，且冷铁6以环形阵列的方式分布置法兰的圆周侧壁上；具体，冷铁6与补贴式冒口颈5相互配合，使得钢液进入铸件型腔后能按顺序形成由下至上的以此凝固，并以此保证弯管铸件1凝固过程中圆周方向质量的一致性。

3、根据上述提供的新型铸造系统，其铸造方法如下：

S1.确定浇注位置，并保证弯管铸件1呈竖直立式状态；

S2.沿弯管管口径向作为分型面，确定铸件上型和下型；

S3.计算弯管铸件1浇注时上型所需的冒口2、以及下型所需的法兰3，具体上型冒口2选择明冒口，且将冒口2设置在竖直立式状的弯管铸件1的弧度最高处，下型法兰3位于铸件最底端，且形成内浇口4；

S4.根据选用的冒口2和法兰3确定对应的补贴式冒口颈5和冷铁6；

S5.确定浇注系统，并实现浇注系统的铺设以及与内浇口4的连接，以此保证钢液沿弯管截面平稳上升，完成充型浇注；

S6.钢液凝固成型，去除浇注系统、冷铁6和补贴式冒口颈5，即得到弯管铸件1。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种弯管铸钢件的铸造系统，其特征在于，用于浇注成型汽轮机弯管铸件，包括立式铸造成型的弯管铸件（1）、冒口（2）、浇注系统、法兰（3）和补贴式冒口颈(5)，所述冒口设置于弯管铸件的弧度最高处，所述补贴式冒口颈（5）设置于冒口（2）下部，且补贴式冒口颈（5）的底部直接连接于弯管铸件（1）上，所述补贴式冒口颈（5）由一体式结构的补贴和冒口颈构成，所述法兰设置于弯管铸件的最底端，且该铸造系统仅在法兰端面处设有内浇口（4），所述浇注系统与内浇口形成连接，以实现弯管铸件的立式浇注。

2.根据权利要求1所述的一种弯管铸钢件的铸造系统，其特征在于：所述冒口（2）采用明冒口。

3.根据权利要求1所述的一种弯管铸钢件的铸造系统，其特征在于：所述法兰（3）上至少设有一个冷铁（6），且冷铁（6）以环形阵列的方式分布置法兰的圆周侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种弯管铸钢件的铸造系统，其特征在于：所述浇注系统采用底注式浇注系统，主要包括直浇道、横浇道和内浇道，其中所述内浇道与内浇口（4）连接。

5.应用权利要求1-4所述的任一铸造系统的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.确定浇注位置，并保证弯管铸件（1）呈竖直立式状态；

S2.沿弯管管口径向作为分型面，确定铸件上型和下型；

S3.计算弯管铸件（1）浇注时上型所需的冒口（2）、以及下型所需的法兰（3），具体上型冒口（2）选择明冒口，且将冒口（2）设置在竖直立式状的弯管铸件（1）的弧度最高处，下型法兰（3）位于铸件最底端，且形成内浇口（4）；

S4.根据选用的冒口（2）和法兰（3）确定对应的补贴式冒口颈（5）和冷铁（6）；

S5.确定浇注系统，并实现浇注系统的铺设以及与内浇口（4）的连接，以此保证钢液沿弯管截面平稳上升，完成充型浇注；

S6.钢液凝固成型，去除浇注系统、冷铁（6）和补贴式冒口颈（5），即得到弯管铸件（1）。

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