CN101332490A - 汽轮机中压外缸大断面铸铁件浇注系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机中压外缸大断面铸铁件的浇注系统，包括定量包、直浇道、横浇道、内浇口，横浇道由上横浇道和下横浇道组成，上横浇道与下横浇道之间设置有耐火陶瓷过滤片，直浇道、横浇道、过渡直浇道、过渡横浇道、内浇口的最小截面积之比为：1.2∶1.34∶1∶1.07∶1.24，直浇道与上、下横浇道设置在铸件中间部位，内浇道的内浇口设置在铸件轴孔的内壁处，这种结构方式主要起到缓冲，减压，平稳进入铁液的作用，避免冲刷铸型中的型砂，铸件受热程度扩散均匀，且具有不易夹杂、带砂，产生气隙和裂纹等优点。

Description

汽轮机中压外缸大断面铸铁件浇注系统

技术领域：

本发明涉及一种大型铸铁件的浇注系统，具体讲是一种汽轮机中压外缸大断面铸铁件浇注系统。

背景技术：

随着科技的进步以及工业的发展需要，国内自行研究和制造的大型、超大型机械越来越多，最近申请人单位接受了大型汽轮机中压外缸大断面铸铁件的浇铸任务，该铸件整体单重达八十多吨，外形长6075mm，宽4320mm，高4380mm，并提出了铸件内不得有影响使用的缩孔、缩松、夹杂、气隙、裂纹等缺陷的内在质量要求。要完成如此体大质重的大型铸件，浇注系统的设计尤其重要，若采用传统的浇注系统，显然是行不通的，这是因为：传统的浇注系统设计通常是封闭式与开放式两种方式，封闭式浇注系统的直浇道、横烧道、内浇口的截面积遂步变小，金属液流速成快，湍流严重，容易冲刷铸型，造成卷气和夹杂缺陷，开放式浇注系统的直浇道、横浇道、内浇口的截面积是遂步扩大，导致金属液充型时，在浇道内存在很大气隙，气体与金属液相互作用形成氧化膜，气体和氧化膜卷入金属液中，成为裂纹和疏松源，使铸件容易产生裂纹和疏松缺陷。为此，申请人查阅了国内有关铸件浇注系统设计和铸造技术资料，中国专利局于2004年12月8日公开了专利申请号为200310105217.0“一种无气隙平稳充型浇注设计方法及所用浇注系统”的发明专利申请，该专利申请的浇注系统技术方案是；主要包括浇口杯、及与之相连的直浇道和横浇道，其特征在于具有下料口的浇口杯为偏心结构，即浇口设在杯口偏于浇口杯中心的一侧，其下料口的内口设有凸台式端口，且浇口杯与一塞杆系统相连，塞杆的自由端与内口动态接触，直浇道为上大下小流线型结构，直浇道与横浇道转角处采用圆弧过渡，在横浇道中还加有过滤网或旋转集渣包。该专利申请虽然改进了传统浇注系统的结构，控制了金属液的充型方式，使金属液在浇注系统内处于充满状态，无气体和氧化膜卷入金属液中，降低了铸件中出现气隙、裂纹、疏松和夹杂的可能性，但该浇注系统的浇口杯设置为偏心结构，一般只适用于小吨位铸件，其充型速度为0.5M/s-1.0M/s，更不能满足大吨位大体积的铸件的充型速度的要求，可见，该浇注系统结构方式和充型速度，对于体大质重且铸件形状不太规则的大型汽轮机中压外缸大断面铸铁件来说，是很不适用的，因此，必需另辟溪径，设计更能适合大型汽轮机中压外缸大断面铸铁件的浇注系统。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是，提供一种适用于大型汽轮机中压外缸大断面铸铁件的浇注系统，且要满足铸件内不得有影响使用的缩孔、缩松、夹杂、气隙、裂纹等缺陷的内在质量要求。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的汽轮机中压外缸大断面铸铁件的浇注系统。该浇注系统包括定量包、直浇道、横浇道、内浇口，其特点是：横浇道由上横浇道和下横浇道组成，上横浇道与下横浇道之间设置有耐火陶瓷过滤片，下横浇道下端设置有过渡直浇道，过渡直浇道的下端设置有过渡横浇道，过渡横浇道下端连接内浇道，从直浇道、横浇道，到过渡直浇道的前半程浇道成为半封闭式，从过渡直浇道、过渡横浇道、到内浇口的后半程浇道口径遂渐加大，后半程浇道成为开放式，所述的直浇道与上、下横浇道设置在铸件中间部位，过渡直浇道设置在铸件轴孔的正中位，过渡横浇道设置在靠近铸件轴孔的上部，内浇道的内浇口设置在铸件轴孔的内壁处。

本发明具有以下优点：由于铸件汽轮机中压外缸外型结构为不规则的半球体型，浇铸时从浇杯口的进铁位置到铸件底部，其落差相对较大。通过把直浇道、上横浇道、下横浇道设置在半球体中间上部位置，降低了铁液从浇口杯到铸件底部的落差，把浇注系统设置成半封闭半开放式，从直浇道、横浇道，到过渡直浇道的前半程浇道口径遂渐缩小，前半程浇道成为半封闭式，使得铁液在较短时间内能迅速充满前半程浇道，避免外部气体卷入浇道内产生气隙，从过渡直浇道、过渡横浇道、到内浇口的后半程浇道口径遂渐加大，后半程浇道成为开放式，从前半程浇道来的铁液通过过渡直浇道把铁液灌送到底部分型面，再充盈到整个过渡横浇道，过渡横浇道对上端急冲下来的铁液起到了缓冲作用，得到缓冲后的铁液从过渡横浇道进入设置在铸件底部的轴孔的内壁处的内烧道，再由若干内烧道的内浇口将铁液分散输送到铸型腔，使铁液在铸型最低处向上扩涨开去；本发明的这种半封闭半开放式浇道结构关系，主要起到缓冲，减压，平稳进入铁液的作用，使铁液进入速度得到缓冲，避免冲刷铸型中的型砂，铸件受热程度扩散均匀，且具有不易夹杂、带砂，产生气隙和裂纹等优点，从而满足了铸件的内在质量要求。同时，其操作相对简便，节约了工业成本。

作为本发明的一种改进，采用定量包为两个，直浇道设置为四个，一个定量包连通两个直浇道，所述的过渡直浇道设置为四个，所述的过渡直浇道设置为四个，所述的内浇道和内浇口设置为三十六个，这种浇道的布置，更能起到缓冲，减压，平稳进入铁液的作用，众多的内浇口使铁液更均匀分布开来，铸件受热程度扩散均匀，充型更加平稳。

作为本发明的另一种改进，所述的直浇道、所述的横浇道、所述的过渡直浇道、所述的过渡横浇道、所述的内浇口的最小截面积之比为：1.2∶1.34∶1∶1.07∶1.24，这种半封闭半开放式的浇注系统结构方式使浇铸液在浇道内得到进一步的缓冲，减压，平稳。

作为本发明的再一种改进，所述的直浇口内径设置为110mm，所述的过渡直浇口的内径设置为100mm，所述的内浇口形状设置为喇叭口状，这种浇道内径的设置体现出半封闭半开放式的设置要求，保障了铁液充型速度2.5m/s-3.0m/s的技术要求。

作为本发明的还一种改进，所述的直浇道和所述的过渡直浇道采用耐火陶瓷管，这是因为直烧道内的铁液冲击速度更快冲击力度更大，若采用砂型管道，很有可能冲刷砂型，造成不必要的损失，直浇道采用耐火陶瓷管，可以避免急冲下来的铁液冲刷砂型的事情发生。

附图说明：

图1为本发明汽轮机中压外缸大断面铸铁件的浇注系统示意图；

图2为本发明浇注系统对应铸件轴孔位置空间示意图；

图3为铸模俯视示意图；

图4为图3B-B剖面示意图；

图5本发明汽轮机中压外缸大断面铸铁件的浇注系统的过滤横浇道俯视示意图。

图中所示：1、直浇道，2、上横浇道，3、耐火陶瓷过滤片，4、下横浇道，5、过渡直浇道，6、过渡横浇道，7、内浇道和内浇口，8、铸件轴孔。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

由于铸件汽轮机中压外缸外型结构为不规则的半球体型，铸件本体上有轴孔、输出孔等凹凸部位，在设计浇注系统时，要充分考虑到铁液的流速、流量、防止冲刷铸型，能平稳地使铁液充满铸型腔内而不回流，以及要有利于铁液除渣、有利于铸件的凝固补缩、有利于减少铸件的收缩应力等提高铸件内在质量和外观质量的各个因素，同时，还要考虑到浇铸时应方便操作和控制。首先确定铸件半球体敞口朝上，球面朝下的空间位置，考虑到铁液从定量包到铸件底部，其落差相对较大的实际，将浇注系统设计成包含有定量包(图中未示出)，直浇道1，横浇道和内浇道，直浇道1下端连接横浇道，横浇道分为上横浇道2和下横浇道4，在上、下横浇道2、4之间设置有耐火陶瓷过滤片3，下浇道4的下端连接过渡直浇道5，过渡直浇道5的下端连接过渡横浇道6，过渡横浇道6下端连通内浇道和内浇口7。见图1、图2，从直浇道、横浇道，到过渡直浇道前半程浇道设置成为半封闭式，使得铁液在较短时间内能迅速充满前半程浇道，避免外部气体卷入浇道内产生气隙，从过渡直浇道、过渡横浇道、到内浇口的后半程浇道口径遂渐加大，后半程浇道成为开放式；直浇道1与上、下横浇道2、4设置在铸件中间部位，见图3和图4，过渡直浇道5设置在铸件轴孔的正中位，见图2，过渡横浇道6设置在靠近铸件轴孔的上部，见图4，图5是过滤横浇道俯视示意图，内浇道的内浇口7设置在铸件轴孔的内壁处，内浇口设置成喇叭口型。

作为本发明的优选实施方式是，采用定量包两个，直浇道1采用四个110mm内径的陶瓷管，一个定量包连通二个直浇道1，直浇道1下端连接横浇道，横浇道设置为四个，横浇道分为上横浇道2和下横浇道4，在上、下横浇道2、4之间设置有耐火陶瓷过滤片3，下横浇道4的下端连接过渡直浇道5，过渡直浇道5采用四个100mm内径的陶瓷管，过渡直浇道5的下端连接过渡横浇道6，过渡横浇道6设置为四个，过渡横浇道6下端连通内浇道和内浇口7，内浇道和内浇口7设置为三十六个；直浇道、横浇道、过渡直浇道、过渡横浇道、内浇口的最小截面积之比是1.2∶1.34∶1∶1.07∶1.24，这种浇注系统的结构保障了铁液充型速度达到2.5m/s-3.0m/s的技术要求。直浇道1与上、下横浇道2、4设置在铸件中间部位，过渡直浇道5设置在铸件轴孔的正中位，过渡横浇道6设置在靠近铸件轴孔的上部，内浇道的内浇口7设置在铸件轴孔的内壁处，内浇口设置成喇叭口型。

Claims (5)

1、一种汽轮机中压外缸大断面铸铁件浇注系统，包括定量包、直浇道(1)、横浇道、内浇口(7)，其特征在于：所述的横浇道由上横浇道(2)和下横浇道(4)组成，所述的上横浇道(2)与所述的下横浇道(4)之间设置有耐火陶瓷过滤片(3)，所述的下横浇道(4)下端设置有过渡直浇道(5)，所述的过渡直浇道(5)的下端设置有过渡横浇道(6)，所述的过渡横浇道(6)下端连接内浇道和内浇口(7)，从直浇道(1)、横浇道，到过渡直浇道(5)的前半程浇道成为半封闭式，从过渡直浇道(5)、过渡横浇道(6)、到内浇口(7)的后半程浇道口径遂渐加大，后半程浇道成为开放式，所述的直浇道(1)与上、下横浇道(2、4)设置在铸件中间部位，过渡直浇道(5)设置在铸件轴孔(8)的正中位，过渡横浇道(6)设置在靠近铸件轴孔的上部，内浇口(7)设置在铸件轴孔(8)的内壁处。

2、根据权利要求1所述的汽轮机中压外缸大断面铸铁件浇注系统，其特征在于：所述的直浇道(1)的内径为110mm，所述的过渡直浇道(5)的内径为100mm，所述的内浇口(7)形状为喇叭口状。

3、根据权利要求1所述的汽轮机中压外缸大断面铸铁件浇注系统，其特征在于：所述的直浇道(1)设置为四个，所述的过渡直浇道(5)设置为四个，所述的横浇道设置为四个，所述的过渡横浇道(6)设置为四个，所述的内浇道(7)设置为三十六个。

4、根据权利要求1所述的汽轮机中压外缸大断面铸铁件浇注系统，其特征在于：所述的前半程浇道成为半封闭式，后半程浇道成为开放式，是指：所述的直浇道(1)、所述的横浇道、所述的过渡直浇道(5)、所述的过渡横浇道(6)、所述的内浇口(7)的最小截面积之比为：1.2∶1.34∶1∶1.07∶1.24。

5、根据权利要求1或2所述的汽轮机中压外缸大断面铸铁件浇注系统，其特征在于：所述的直浇道(1)和所述的过渡直浇道(5)采用耐火陶瓷管。

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