一种超超临界汽轮机阀壳铸钢件的浇注方法技术

本发明专利技术公开了一种超超临界汽轮机阀壳铸钢件的浇注方法，属于机械铸造领域。本发明专利技术采用空气隔绝器的封闭浇注保护系统，隔绝空气，浇注过程中由于钢水与外部空气隔绝不会造成钢水吸气，能有效降低钢水二次氧化，减少夹杂物产生。本发明专利技术特别适合钢水中合金含量的超超临界汽轮机阀壳铸钢件，能够确保超超临界汽轮机阀壳铸钢件在浇注过程中二次氧化夹渣产生量大幅减少。既降低铸件焊补量，满足日益提高对铸钢件质量要求，又增加铸造厂经济效益。

Casting method of valve shell casting steel for ultra supercritical steam turbine

The invention discloses a casting method for an ultra supercritical steam turbine valve shell casting steel part, which belongs to the field of mechanical casting. The invention adopts the closed pouring protection system of the air isolator to cut off the air. In the process of pouring, the steel water is insulated from the steel and the steel water is isolated from the external air. It can effectively reduce the two oxidation of the molten steel and reduce the inclusion. The invention is especially suitable for super supercritical steam turbine valve shell casting steel parts for alloy content in steel water, and it can ensure that the production of two oxidation clips in the casting process of ultra supercritical steam turbine valve shell is greatly reduced. It not only reduces the welding allowance of castings, meets the quality requirement of steel castings, but also increases the economic benefits of foundries.

【技术实现步骤摘要】
一种超超临界汽轮机阀壳铸钢件的浇注方法
本专利技术涉及一种超超临界汽轮机阀壳铸钢件的浇注方法，属于机械铸造领域。
技术介绍
大功率、高参数、高可靠性、高热效率和清洁环保已经成为当今汽轮机技术的发展方向，大力发展低煤耗、低污染的超超临界火电机组技术是我国实现节能减排战略目标和保障国家能源安全的重要措施之一。超超临界机组中的一个核心部件就是调门阀壳，目前该类产品还是依赖进口，因此开发满足超超临界机组用套门阀壳成为当务之急。同时，随着社会生活和科学技术的发展，人们对铸钢件质量要求越来越高。就汽轮机行业来说，随着汽轮机工作效率逐步提升，对汽轮机用铸钢件的性能及质量要求越来越高，现在很多此类铸件的Cr、Ni、Mo等合金含量逐步提高，探伤等级也在逐步提高，有些铸件局部甚至整体都是0级探伤要求。传统浇注方法，钢水直接裸露在大气中，在浇注过程中易吸入空气，并与大气中的氧发生反应产生二次氧化夹杂物。而且，钢水中合金含量越高，越易产生二次氧化夹杂物。此外，当钢水粘度随合金含量增加而增大，夹杂物难以上浮去除。传统浇注的铸件夹杂物较为严重，难以满足探伤质量要求，带来大量的焊补工作，这就导致了铸件成本较高、交货期延时等问题，严重影响铸造厂经济效益。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种超超临界汽轮机阀壳铸钢件的浇注方法，所述方法是采用空气隔绝器的封闭浇注保护系统，主要包括以下步骤：(6)浇注前将空气隔绝器放在铸型浇口上，(7)将钢包吊至空气隔绝器正上方并将浇注口对正铸型浇口，(8)调节空气隔绝器高度调节器及钢包高度至适当位置，钢包底部水口与型腔注水口的距离为1.5m；(9)打开钢包浇注口进行浇注，浇注过程中由于钢水与外部空气隔绝不会造成钢水吸气，能有效降低钢水二次氧化，减少夹杂物产生；(10)浇注完毕后，打开空气隔绝器的上、下旋转开合机构，松开与钢包注水口、铸型浇口之间的接触，吊离钢包和空气隔绝器。所述空气隔绝器包括圆筒形隔热箱壁，上、下端分别安装了旋转开合机构(中心快门机构)，隔热箱壁的两侧还安装了用于调节高度的支架。在本专利技术的一种实施方式中，铸钢件的材质为ZG13Cr9Mo2Co1NiVNbNB耐热钢。本专利技术优点：本专利技术提供的浇注方法，特别适合钢水中合金含量的超超临界汽轮机阀壳铸钢件，能够确保超超临界汽轮机阀壳铸钢件在浇注过程中二次氧化夹渣产生量大幅减少。所得铸件的探伤等级为0级，铸件焊补量从铸件净重的3％大幅度下降0.47％，能减少2.53％，每只铸件焊条费用为11186元，降低60214元，既降低铸件焊补量，满足日益提高对铸钢件质量要求，又增加铸造厂经济效益。空气隔绝器可重复利用，避免使用惰性气体隔绝空气时带来的惰性气体费用、复杂的设备问题；简便环保、节省费用、易操作。本专利技术制备得到的超超临界汽轮机阀壳铸钢件在高温600℃-620℃、高压20-25MPa负载条件下具有优异的蠕变、抗氧化及抗疲劳等性能。其抗拉强度630～650MPa，伸长率大于15％，FATT50％小于9；在高温、高压服役条件下，即温度为620℃,应力150N/mm2，在10000h内安全运行，性能达到世界先进水平。附图说明图1常规铸造浇注法的示意图；图2实施例2铸造浇注法的示意图；图3空气隔绝器的示意图；图4旋转开合机构(中心快门机构)示意图，a：旋转开合机构开口缩小状态，b：旋转开合机构开口放大状态。具体实施方式表1铸件单个缺陷的验收条件探伤等级非线性缺陷最大面积(cm2)缺陷位置00整个壁厚16.5整个壁厚注：非线性缺陷最大面积为探头在铸件表面上移动面积。表2铸件密集缺陷的验收条件注1：不考虑在壁厚的位置即中间壁厚1/3或外内壁1/3；注2：每一个超过12.7mm参考线的缺陷应用半波法测量其面积，波高6.4mm为边缘，连接探头中心线、无法测定缺陷区时，每一个超过12.7mm参考线的缺陷应按0.97cm2面积的缺陷来累加(即为φ6.4mm孔面积乘上3倍的缺陷反射损失系数)；注3：累加的密集标记面积必须呈分散分布，其分布区域至少为232cm2，否则，应补焊以满足质量等级要求。实施例1超超临界汽轮机阀壳铸钢件的净重14吨，铸件毛坯重19吨，浇注钢水量38吨，铸件材质为ZG1Cr10MoWVNbN耐热钢(合金含量为14％左右)，铸件探伤等级要求为0级。按图1所示的常规铸造浇注法，将钢水从钢包中直接经由注口、浇道流入铸件型腔，得到的铸件二次氧化夹渣较多，超声波探伤也发现超标的夹渣类缺陷较多，挖缺后焊补量大，焊补量平均占据铸件净重3％。而此种铸件所用的焊条需进口，焊条价格每吨17万，每只铸件光焊条费用就高达71400元以上，费时费力，严重影响铸造厂经济效益。实施例2将实施例1中的目标铸件改为采用图2所示方法浇注：(1)浇注前将空气隔绝器放在铸型浇口上，将钢包吊至空气隔绝器正上方并将浇注口对正铸型浇口；(2)调节空气隔绝器高度调节器及钢包高度至适当位置，钢包底部水口与型腔注水口的距离为1.5m；(3)调节空气隔绝器的上、下旋转开合机构的开口大小，使之与钢包注水口、铸型浇口紧密配合、隔绝外部空气；(4)打开钢包浇注口进行浇注，浇注过程中由于钢水与外部空气隔绝不会造成钢水吸气，能有效降低钢水二次氧化，减少夹杂物产生；(5)浇注完毕后，打开空气隔绝器的上、下旋转开合机构，松开与钢包注水口、铸型浇口之间的接触，吊离钢包和空气隔绝器。此法浇注出来的铸件(热处理工艺为1000℃固溶+750℃回火，精整补焊后进行去应力退火，显微组织为针状马氏体位向的回火索氏体。)夹渣类缺陷有所减少，焊补量平均在铸件净重0.47％，能减少2.53％，每只铸件焊条费用为11186元，降低60214元。抗拉强度630～650MPa，伸长率大于15％，FATT50％小于9；在高温、高压服役条件下，即温度为620℃,应力150N/mm2，在10000h内安全运行。实施例3将实施例1中的目标铸件改为采用图2所示方法浇注：(1)浇注前将空气隔绝器放在铸型浇口上，将钢包吊至空气隔绝器正上方并将浇注口对正铸型浇口；(2)调节空气隔绝器高度调节器及钢包高度至适当位置，钢包底部水口与型腔注水口的距离为1.2m；(3)调节空气隔绝器的上、下旋转开合机构的开口大小，使之与钢包注水口、铸型浇口紧密配合、隔绝外部空气；(4)打开钢包浇注口进行浇注，浇注过程中由于钢水与外部空气隔绝不会造成钢水吸气，能有效降低钢水二次氧化，减少夹杂物产生；(5)浇注完毕后，打开空气隔绝器的上、下旋转开合机构，松开与钢包注水口、铸型浇口之间的接触，吊离钢包和空气隔绝器。此法浇注出来的铸件夹渣类缺陷有所减少，焊补量平均在铸件净重0.53％，能减少2.47％，每只铸件焊条费用为12614元，降低58786元。实施例4将实施例1中的目标铸件改为采用图2所示方法浇注：(1)浇注前将空气隔绝器放在铸型浇口上，将钢包吊至空气隔绝器正上方并将浇注口对正铸型浇口；(2)调节空气隔绝器高度调节器及钢包高度至适当位置，钢包底部水口与型腔注水口的距离为1.8m；(3)调节空气隔绝器的上、下旋转开合机构的开口大小，使之与钢包注水口、铸型浇口紧密配合、隔绝外部空气；(4)打开钢包浇注口进行浇注，浇注过程中由于钢水与外部空气隔绝不会造成钢水吸气，能有效降低钢水二次氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超超临界汽轮机阀壳铸钢件的浇注方法，其特征在于，主要包括以下步骤：(1)浇注前将空气隔绝器放在铸型浇口上，(2)将钢包吊至空气隔绝器正上方并将浇注口对正铸型浇口，(3)调节空气隔绝器高度调节器及钢包高度至适当位置，钢包底部水口与型腔注水口的距离为1.5m；(4)打开钢包浇注口进行浇注，浇注过程中由于钢水与外部空气隔绝不会造成钢水吸气，能有效降低钢水二次氧化，减少夹杂物产生；(5)浇注完毕后，打开空气隔绝器的上、下旋转开合机构，松开与钢包注水口、铸型浇口之间的接触，吊离钢包和空气隔绝器；所述空气隔绝器包括圆筒形隔热箱壁，上、下端分别安装了旋转开合机构，隔热箱壁的两侧还安装了用于调节高度的支架。

【技术特征摘要】
1.一种超超临界汽轮机阀壳铸钢件的浇注方法，其特征在于，主要包括以下步骤：(1)浇注前将空气隔绝器放在铸型浇口上，(2)将钢包吊至空气隔绝器正上方并将浇注口对正铸型浇口，(3)调节空气隔绝器高度调节器及钢包高度至适当位置，钢包底部水口与型腔注水口的距离为1.5m；(4)打开钢包浇注口进行浇注，浇注过程中由于钢水与外部空气隔绝不会造成钢水吸气，能有效降低钢水二次氧化，减少夹杂物产生；(5)浇注完毕后，打开空气隔绝器的上、下旋转开合机构，松开与钢包注水口、铸型浇口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，黄刚，
申请(专利权)人：三鑫重工机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32