不銹鋼熔模鑄造汽輪機超長低壓隔板導葉片的精鑄方法技術

本發明專利技術公開一種不銹鋼熔模鑄造汽輪機超長低壓隔板導葉片的精鑄方法。采用熔模鑄造工藝生產鑄件長達可達９５０毫米，鑄件毛坯重４２公斤以上的不銹鋼彎扭導葉片。采用預變形壓型設計；對熔模鑄造工藝方法進行了較全面改進，完全符合六十萬千瓦汽輪發電機組中的低壓缸末級導葉片的材質、力學性能、化學成分、表面粗糙度、幾何尺寸等嚴格設計要求，已達到了國內先進水平，采用這種工藝方法生產的導葉片，可節約大量原材料，產品合格率高，獲得較好的經濟效益。本發明專利技術方法為：制蠟模、制殼、熔煉澆注、熱處理。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是一種金屬精密鑄造技術，具體地說是汽輪機超長低壓隔板導葉片的精密鑄造。
技術介紹
目前，我國最大的火力發電機組是從美國西屋公司引進的六十萬千瓦汽輪發電機組。其中低壓缸末級導葉片的材質、力學性能、化學成分、表面粗糙度、幾何尺寸都具有嚴格要求。熔模鑄造工藝的工裝準備應是壓型的設計和制造。附圖一是末級導葉片的結構圖，其形狀、大小、型線的復雜。從圖中可以看出該葉片彎扭程度較大，最大壁厚為φ62毫米，出汽邊最薄處僅8毫米，而鑄件長達可達950毫米。美國西屋公司是采用精密模鍛毛坯，然后進行拋磨加工的。國內目前采用熔模鑄造工藝生產的汽輪機導葉片最長不超過500毫米，重量不超過10公斤。根據國外報導和公開發表的國際熔模鑄造年會論文集，以及國際鑄造展覽會所搜集的有關資料、實物介紹，日本三菱公司和久保田株式會社曾采用這種工藝制造大型汽輪機導葉片。在一九八六年北京國際博覽會上，日本久保田株式會社展出的熔模鑄造導葉片長400毫米左右。日本三菱公司制造的三十五萬千瓦汽輪機組安裝在上海寶山鋼廠，其低壓缸末兩級導葉片也是采用熔模鑄造工藝生產的。據國際技術檢索資料，目前采用熔模鑄造工藝生產的大型汽輪機導葉片，只有英國、美國、日本、西德等少數幾個工業發達的資本主義國家。但未有詳細資料具體介紹技術細節。
技術實現思路
本專利技術目的是公開一種。采用熔模鑄造工藝生產鑄件長達可達950毫米，鑄件毛坯重42公斤以上的的不銹鋼彎扭導葉片。采用預變形壓型設計；對熔模鑄造工藝方法進行了較全面改進，完全符合六十萬千瓦汽輪發電機組中的低壓缸末級導葉片的材質、力學性能、化學成分、表面粗糙度、幾何尺寸等嚴格設計要求，已達到了國內先進水平，采用這種工藝方法生產的導葉片，可節約大量原材料，產品合格率高，獲得較好的經濟效益。本專利技術方法為1制蠟模1.1按汽輪機低壓隔板導葉片的形狀、大小、型線設計蠟模1，在難以預測和變形不十分規律的部位，按統計規律加上適當的工藝補正量。1.2配置石蠟，取石蠟50％、硬脂酸50％混合而成，用于蠟模材料。將模料攪成膏狀，溫度保持在42～48(℃)，在半自動壓蠟缸上進行壓制。保壓時間≥1小時1.3將成型后的蠟模，修理表面缺陷，去飛邊、毛刺。1.4組焊，將圓冒口2焊在葉片最大厚度處，葉片端面靠出汽邊處與距焊冒口頂端1/3處，用工藝筋3連接。1.5用95％酒精清洗模組，干后檢查無假焊，蠟屑、無油漬。1.6將模組放置在胎模4，在胎模上修整蠟模。1.7焊好的模組掛在吊具上，在制殼之前，在出汽邊5內，背弧二分之一處要涂上松香、酒精溶液。2制殼2.1、選用快干硅溶膠為粘結劑，2.2配制涂料涂料6根據涂層配制第一層為硅溶膠+鋯英粉；涂料粘度25-30(S)，砂子粒度100目第二層以上為快干膠+莫來石粉，涂料粘度9-13(S)，砂子粒度10-60(目)各目數砂用過濾網篩除結塊后使用，涂料漿攪拌充分，均勻靜待氣泡上浮后使用。2.3涂掛制殼，在蠟模上涂快干硅溶膠，撒砂，特別是進出汽邊及背弧部分，每次撒砂要均勻，模具殼厚度15--18MM。2.4風干每涂一層，風干2----24小時，自然風干. 2.5脫蠟，脫蠟采用脫蠟滏快速脫蠟，蒸汽脫蠟，蒸汽溫度140-160攝氏度，壓力4--5大氣壓，保溫時間10--12分鐘。2.6高溫焙燒在焙燒爐進行，升溫到800--900攝氏度時，保溫2--3小時后自然冷卻到常溫。3.熔煉澆注3.1采用中頻感應爐對奧化體不銹鋼進行冶煉。3.2將模殼裝入砂箱，型殼間距應大于150MM，用保溫性能較好的粒度為∮3-∮5的鋁礬土砂作為填砂材料，填砂造型，砂箱上口封上陶瓷膏料7，型殼和砂箱焙燒過程溫度應保持在850攝氏度，保溫時間大于或等于30分鐘3.3澆鑄出鋼溫度應在1600攝氏度時；澆鑄溫度1580攝氏度時，澆鑄速度3公斤/秒，開箱時間大于5小時采用傾斜澆注，將砂箱傾斜一定角度，使鋼水平平穩地沿著出汽邊流入型殼內，然后將砂箱立起來，把型殼注滿，澆注過程要在5-8秒完成。3.4澆好的鑄件，打箱時間大于或等于12小時，包圍鑄件的型殼用震動方法清除，將澆口和工藝頭部切除，進行噴砂處理，噴凈的鑄件進行100％表面檢查，不許有鑄造缺陷。4.熱處理每個熔煉批號的葉片與試棒同爐處理，避免葉片堆放變形，出爐葉片要輕放，以免磕碰變形。葉片在爐內隨爐溫升到1040----1100攝氏度時；待燒透后保溫1分鐘/毫米，然后空冷到常溫。附圖說明圖1為本專利技術蠟模結構圖； 圖2為本專利技術導葉片蠟模的保壓胎模示意圖；圖3為本專利技術澆注狀態圖。具體實施例方式本專利技術選擇一次壓制單件的壓型結構，型腔總收縮率為2.5％。在壓型設計制造過程中，依據葉片本身的特點，厚薄不均等實際情況，在難以預測和變形不十分規律的部位加上適當的工藝補正量。即在熱節比較集中的進汽邊部位，背弧較薄部位，相對壓型部位磨去一部分量。通過摸索一定數量的葉片，找出葉片變形的規律性。計算出各葉片每個截面相對檢測樣板的漏光值，算出變形部位的絕對值，在對壓型的相對應的位置，修正壓型的型腔。在模料的選用上，采用石蠟和硬脂酸低溫模料，其配比為石蠟+硬脂酸將模料攪成膏狀，溫度保持在42～48(℃)，在半自動壓蠟缸上進行壓制。保壓時間是一個很重要的參數。摸索出導葉片熔模在模具上的保壓時間≥1小時。在獲得一個理想的熔模以后，為防止其變形要將制好的導葉片蠟模放置在胎模上，見圖二，在胎模上修整蠟模。經過檢查后，合格的導葉片蠟模組焊在冒口上。焊好的模組掛在吊具上。在制殼之前，出汽邊內、背弧二分之一處要涂上松香酒精溶液，是為了增加涂料的附著力。傳統工藝是堿性硅溶膠，是水基環保型產品，價格低廉，PH值9-10。通過水分蒸發使硅溶膠中的SiO2離子縮水后價鍵相互連接，使彌散的膠團產生凝膠，建立涂層強度。由于水分蒸發的速度直接影響涂層的干燥時間和干濕強度，因此，普通硅溶膠在使用中存在一定的問題。缺點是1.干燥時間過長，濕強度建立慢且較低，制殼周期長。2.對環境的溫、濕度及風速有較嚴格的要求。溫、濕度及風速的變化，會引起面層涂料的裂殼、起皮等質量問題，而且，型殼的強度不足，直接影響鑄件質量。3.濕強度低，高溫強度高。前者不利于操作，后者則使型殼澆注后潰散性差，不利于清殼。本專利技術快干硅溶膠是堿性水基硅溶膠是環保型產品，PH值8.5-10.1?？旄稍硎峭ㄟ^有選擇的加入高聚物，高聚物作為催化劑，促使SiO2膠團凝膠的水平衡點提高，漿料涂層在涂附砂料后，砂料的吸附促使其中的水分迅速外滲，使漿料層的水分達到凝膠的平衡點，開始形成凝膠，快速建立濕強度。同時，均勻彌散的高聚物具有良好的排水性能，促使漿料層中的水分快速排除、蒸發，進一步促進凝膠，提高濕強度。優點是1.增加面層涂料的彈性與濕強度，減少或去除面層干燥過快及鑄件結構引起的裂殼、起皮等質量問題。2.脫水性能優良，容易形成干燥均勻的涂層。3.增加硅溶膠及耐火粉料的附著力，增加漿料與耐火骨料的粘結強度與涂附性，增加型殼強度，減少涂層及型殼厚度。4.改善型殼的透氣性。焙燒使高聚物揮發，在型殼內形成微細的排氣通道，增加透氣性，減少鑄件對水流薄細處的澆不足等缺陷。5.型殼殘留強度低。高聚物的揮發減少了型殼殘留強度，易清殼。6.對環境要求較低，有利于生產工藝和質量的穩定。7.快速干燥，層間干燥時本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種不銹鋼熔模鑄造汽輪機超長低壓隔板導葉片的精鑄方法，其工藝步驟為：一、制蠟模１．１、按汽輪機低壓隔板導葉片的形狀、大小、型線設計蠟模（１），在難以預測和變形不十分規律的部位，按統計規律加上適當的工藝補正量；１．２、 配置石蠟，取石蠟５０％、硬脂酸５０％混合而成，用于蠟模材料，將模料攪成膏狀，溫度保持在４２～４８（℃），在半自動壓蠟缸上進行壓制。保壓時間≥１小時；１．３、將成型后的蠟模，修理表面缺陷，去飛邊、毛刺；１．４、組焊，將圓冒口（ ２）焊在葉片最大厚度處，葉片端面靠出汽邊處與距焊冒口頂端１／３處，用工藝筋（３）連接；１．５、用９５％酒精清洗模組，干后檢查無假焊，蠟屑、無油漬；１．６、將模組放置在胎模（４），在胎模上修整蠟模；１．７、焊好的模組掛 在吊具上，在制殼之前，在出汽邊（５）內，背弧二分之一處要涂上松香、酒精溶液；二、制殼２．１、選用快干硅溶膠為粘結劑，２．２配制涂料涂料（４）根據涂層配制：第一層為硅溶膠＋鋯英粉；涂料粘度２５－３０（Ｓ ），砂子粒度１００目，第二層以上為快干膠＋莫來石粉，涂料粘度９－１３（Ｓ），砂子粒度１０－６０（目），各目數砂用過濾網篩除結塊后使用，涂料漿攪拌充分，均勻靜待氣泡上浮后使用；２．３涂掛制殼，在蠟模上涂快干硅溶膠，撒砂 ，特別是進出汽邊及背弧部分，每次撒砂要均勻，模具殼厚度１５－－１８ＭＭ；２．４風干每涂一層，風干２－－－－２４小時，自然風干，２．５脫蠟，脫蠟采用脫蠟滏快速脫蠟，蒸汽脫蠟，蒸汽溫度１４０－１６０攝氏度，壓力４－－５大 氣壓，保溫時間１０－－１２分鐘；２．６高溫焙燒在焙燒爐進行，升溫到８００－９００攝氏度時，保溫２－－３小時后自然冷卻到常溫；三、熔煉澆注　３．１采用中頻感應爐對奧化體不銹鋼進行冶煉；３．２將模殼裝入砂 箱，型殼間距應大于１５０ＭＭ，用保溫性能較好的粒度為∮３－∮５的鋁礬土砂作為填砂材料，填砂造型，砂箱上口封上陶瓷膏料（７），型殼和砂箱焙燒過程溫度應保持在８５０攝氏度，保溫時間大于或等于３０分鐘；３．３澆鑄出鋼溫度應在１６０ ０攝氏度時；澆鑄溫度１５８０攝氏度時，澆鑄速度３公斤／秒；開箱時間－－－大于５小時；采用傾斜澆注，將砂箱傾斜一定角度，使鋼水平...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：柳賢福，高亞龍，周洪禮，
申請(專利權)人：哈爾濱鑫潤工業有限公司，
類型：發明
國別省市：93[中國|哈爾濱]