專利名稱：汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型鑄鐵件的澆注系統(tǒng)，具體講是一種汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件澆 注系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步以及工業(yè)的發(fā)展需要，國(guó)內(nèi)自行研究和制造的大型、超大型機(jī)械越來(lái)越 多，最近申請(qǐng)人單位接受了大型汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆鑄任務(wù)，該鑄件整體單重 達(dá)八十多噸，外形長(zhǎng)6075咖，寬4320nim，高4380mra，并提出了鑄件內(nèi)不得有影響使用的縮 孔、縮松、夾雜、氣隙、裂紋等缺陷的內(nèi)在質(zhì)量要求。要完成如此體大質(zhì)重的大型鑄件，澆 注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤其重要，若采用傳統(tǒng)的澆注系統(tǒng)，顯然是行不通的，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的澆注 系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常是封閉式與開放式兩種方式，封閉式澆注系統(tǒng)的直澆道、橫燒道、內(nèi)澆口的截 面積遂步變小，金屬液流速成快，湍流嚴(yán)重，容易沖刷鑄型，造成巻氣和夾雜缺陷，開放式 澆注系統(tǒng)的直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口的截面積是遂步擴(kuò)大，導(dǎo)致金屬液充型時(shí)，在澆道內(nèi)存 在很大氣隙，氣體與金屬液相互作用形成氧化膜，氣體和氧化膜巻入金屬液中，成為裂紋和 疏松源，使鑄件容易產(chǎn)生裂紋和疏松缺陷。為此，申請(qǐng)人査閱了國(guó)內(nèi)有關(guān)鑄件澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 和鑄造技術(shù)資料，中國(guó)專利局于2004年12月8日公開了專利申請(qǐng)?zhí)枮?00310105217.0 " — 種無(wú)氣隙平穩(wěn)充型澆注設(shè)計(jì)方法及所用澆注系統(tǒng)"的發(fā)明專利申請(qǐng)，該專利申請(qǐng)的澆注系統(tǒng) 技術(shù)方案是；主要包括澆口杯、及與之相連的直澆道和橫澆道，其特征在于具有下料口的澆 口杯為偏心結(jié)構(gòu)，即澆口設(shè)在杯口偏于澆口杯中心的一側(cè)，其下料口的內(nèi)口設(shè)有凸臺(tái)式端口， 且澆口杯與一塞桿系統(tǒng)相連，塞桿的自由端與內(nèi)口動(dòng)態(tài)接觸，直澆道為上大下小流線型結(jié)構(gòu)， 直澆道與橫澆道轉(zhuǎn)角處采用圓弧過(guò)渡，在橫澆道中還加有過(guò)濾網(wǎng)或旋轉(zhuǎn)集渣包。該專利申請(qǐng) 雖然改進(jìn)了傳統(tǒng)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，控制了金屬液的充型方式，使金屬液在澆注系統(tǒng)內(nèi)處于充 滿狀態(tài)，無(wú)氣體和氧化膜巻入金屬液中，降低了鑄件中出現(xiàn)氣隙、裂紋、疏松和夾雜的可能 性，但該澆注系統(tǒng)的澆口杯設(shè)置為偏心結(jié)構(gòu)， 一般只適用于小噸位鑄件，其充型速度為0.5M/s-1.0M/s，更不能滿足大噸位大體積的鑄件的充型速度的要求，可見，該澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 方式和充型速度，對(duì)于體大質(zhì)重且鑄件形狀不太規(guī)則的大型汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件來(lái) 說(shuō)，是很不適用的，因此，必需另辟溪徑，設(shè)計(jì)更能適合大型汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件 的澆注系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種適用于大型汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆注 系統(tǒng)，且要滿足鑄件內(nèi)不得有影響使用的縮孔、縮松、夾雜、氣隙、裂紋等缺陷的內(nèi)在質(zhì)量 要求。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆 注系統(tǒng)。該澆注系統(tǒng)包括定量包、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口，其特點(diǎn)是橫澆道由上橫澆道 和下橫澆道組成，上橫澆道與下橫澆道之間設(shè)置有耐火陶瓷過(guò)濾片，下橫澆道下端設(shè)置有過(guò) 渡直澆道，過(guò)渡直澆道的下端設(shè)置有過(guò)渡橫澆道，過(guò)渡橫^道下端連接內(nèi)澆道，從直澆道、 橫燒道，到過(guò)渡直澆道的前半程澆道成為半封閉式，從過(guò)渡直澆道、過(guò)渡橫澆道、到內(nèi)澆口 的后半程澆道口徑遂漸加大，后半程澆道成為開放式，所述的直澆道與上、下橫澆道設(shè)置在 鑄件中間部位，過(guò)渡直澆道設(shè)置在鑄件軸孔的正中位，過(guò)渡橫澆道設(shè)置在靠近鑄件軸孔的上 部，內(nèi)澆道的內(nèi)澆口設(shè)置在鑄件軸孔的內(nèi)壁處。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)由于鑄件汽輪機(jī)中壓外缸外型結(jié)構(gòu)為不規(guī)則的半球體型，澆鑄時(shí) 從澆杯口的進(jìn)鐵位置到鑄件底部，其落差相對(duì)較大。通過(guò)把直澆道、上橫澆道、下橫澆道設(shè) 置在半球體中間上部位置，降低了鐵液從澆口杯到鑄件底部的落差，把澆注系統(tǒng)設(shè)置成半封 閉半開放式，從直澆道、橫澆道，到過(guò)渡直澆道的前半程澆道口徑遂漸縮小，前半程澆道成為半封閉式，使得鐵液在較短時(shí)間內(nèi)能迅速充滿前半程澆道，避免外部氣體巻入澆道內(nèi)產(chǎn)生 氣隙，從過(guò)渡直澆道、過(guò)渡橫澆道、到內(nèi)澆口的后半程澆道口徑遂漸加大，后半程澆道成為 開放式，從前半程澆道來(lái)的鐵液通過(guò)過(guò)渡直澆道把鐵液灌送到底部分型面，再充盈到整個(gè)過(guò) 渡橫澆道，過(guò)渡橫澆道對(duì)上端急沖下來(lái)的鐵液起到了緩沖作用，得到緩沖后的鐵液從過(guò)渡橫 澆道進(jìn)入設(shè)置在鑄件底部的軸孔的內(nèi)壁處的內(nèi)燒道，再由若干內(nèi)燒道的內(nèi)澆口將鐵液分散輸 送到鑄型腔，使鐵液在鑄型最低處向上擴(kuò)漲開去；本發(fā)明的這種半封閉半開放式澆道結(jié)構(gòu)關(guān)系，主要起到緩沖，減壓，平穩(wěn)進(jìn)入鐵液的作用，使鐵液進(jìn)入速度得到緩沖，避免沖刷鑄型 中的型砂，鑄件受熱程度擴(kuò)散均勻，且具有不易夾雜、帶砂，產(chǎn)生氣隙和裂紋等優(yōu)點(diǎn)，從而 滿足了鑄件的內(nèi)在質(zhì)量要求。同時(shí)，其操作相對(duì)簡(jiǎn)便，節(jié)約了工業(yè)成本。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，采用定量包為兩個(gè)，直澆道設(shè)置為四個(gè)， 一個(gè)定量包連通兩個(gè) 直澆道，所述的過(guò)渡直澆道設(shè)置為四個(gè)，所述的過(guò)渡直澆道設(shè)置為四個(gè)，所述的內(nèi)澆道和內(nèi) 澆口設(shè)置為三十六個(gè)，這種澆道的布置，更能起到緩沖，減壓，平穩(wěn)進(jìn)入鐵液的作用，眾多 的內(nèi)澆口使鐵液更均勻分布開來(lái)，鑄件受熱程度擴(kuò)散均勻，充型更加平穩(wěn)。作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述的直澆道、所述的橫澆道、所述的過(guò)渡直澆道、所述的 過(guò)渡橫澆道、所述的內(nèi)澆口的最小截面積之比為1.2:1.34 :1 :1.07 :1.24，這種半封閉 半開放式的澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式使?jié)茶T液在澆道內(nèi)得到進(jìn)一步的緩沖，減壓，平穩(wěn)。作為本發(fā)明的再一種改進(jìn)，所述的直澆口內(nèi)徑設(shè)置為llOram，所述的過(guò)渡直澆口的內(nèi)徑 設(shè)置為100咖，所述的內(nèi)澆口形狀設(shè)置為喇叭口狀，這種澆道內(nèi)徑的設(shè)置體現(xiàn)出半封閉半開 放式的設(shè)置要求，保障了鐵液充型速度2.5m/s-3.0m/s的技術(shù)要求。作為本發(fā)明的還一種改進(jìn)，所述的直澆道和所述的過(guò)渡直澆道采用耐火陶瓷管，這是因?yàn)橹睙纼?nèi)的鐵液沖擊速度更快沖擊力度更大，若采用砂型管道，很有可能沖刷砂型，造成 不必要的損失，直澆道采用耐火陶瓷管，可以避免急沖下來(lái)的鐵液沖刷砂型的事情發(fā)生。


圖1為本發(fā)明汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆注系統(tǒng)示意圖； 圖2為本發(fā)明澆注系統(tǒng)對(duì)應(yīng)鑄件軸孔位置空間示意圖； 圖3為鑄模俯視示意圖； 圖4為圖3 B-B剖面示意圖；圖5本發(fā)明汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆注系統(tǒng)的過(guò)濾橫澆道俯視示意圖。 圖中所示1、直澆道，2、上橫澆道，3、耐火陶瓷過(guò)濾片，4、下橫澆道，5、過(guò)渡直澆道，6、過(guò)渡橫澆道，7、內(nèi)澆道和內(nèi)澆口， 8、鑄件軸孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明由于鑄件汽輪機(jī)中壓外缸外型結(jié)構(gòu)為不規(guī)則的半球體型，鑄件本體上有軸孔、輸出孔等 凹凸部位，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，要充分考慮到鐵液的流速、流量、防止沖刷鑄型，能平穩(wěn)地 使鐵液充滿鑄型腔內(nèi)而不回流，以及要有利于鐵液除渣、有利于鑄件的凝固補(bǔ)縮、有利于減 少鑄件的收縮應(yīng)力等提高鑄件內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量的各個(gè)因素，同時(shí)，還要考慮到澆鑄時(shí)應(yīng) 方便操作和控制。首先確定鑄件半球體敞口朝上，球面朝下的空間位置，考慮到鐵液從定量 包到鑄件底部，其落差相對(duì)較大的實(shí)際，將澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)成包含有定量包(圖中未示出)，直 澆道l，橫澆道和內(nèi)澆道，直澆道l下端連接橫澆道，橫澆道分為上橫澆道2和下橫澆道4， 在上、下橫澆道2、 4之間設(shè)置有耐火陶瓷過(guò)濾片3，下澆道4的下端連接過(guò)渡直澆道5，過(guò) 渡直澆道5的下端連接過(guò)渡橫澆道6，過(guò)渡橫澆道6下端連通內(nèi)澆道和內(nèi)澆口 7。見圖l、圖 2，從直澆道、橫澆道，到過(guò)渡直澆道前半程饒道設(shè)置成為半封閉式，使得鐵液在較短時(shí)間內(nèi) 能迅速充滿前半程澆道，避免外部氣體巻入澆道內(nèi)產(chǎn)生氣隙，從過(guò)渡直澆道、過(guò)渡橫澆道、 到內(nèi)澆口的后半程澆道口徑遂漸加大，后半程澆道成為開放式；直澆道1與上、下橫澆道2、 4設(shè)置在鑄件中間部位，見圖3和圖4，過(guò)渡直澆道5設(shè)置在鑄件軸孔的正中位，見圖2，過(guò) 渡橫澆道6設(shè)置在靠近鑄件軸孔的上部，見圖4，圖5是過(guò)濾橫澆道俯視示意圖，內(nèi)澆道的 內(nèi)澆口 7設(shè)置在鑄件軸孔的內(nèi)壁處，內(nèi)澆口設(shè)置成喇叭口型。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式是，采用定量包兩個(gè)，直澆道1采用四個(gè)IIO咖內(nèi)徑的陶瓷管， 一個(gè)定量包連通二個(gè)直澆道1，直澆道1下端連接橫澆道，橫澆道設(shè)置為四個(gè)，橫澆道 分為上橫澆道2和下橫澆道4，在上、下橫澆道2、 4之間設(shè)置有耐火陶瓷過(guò)濾片3，下橫澆 道4的下端連接過(guò)渡直澆道5，過(guò)渡直澆道5采用四個(gè)lOOmm內(nèi)徑的陶瓷管，過(guò)渡直澆道5 的下端連接過(guò)渡橫澆道6，過(guò)渡橫澆道6設(shè)置為四個(gè)，過(guò)渡橫澆道6下端連通內(nèi)澆道和內(nèi)澆 口 7，內(nèi)澆道和內(nèi)澆口 7設(shè)置為三十六個(gè)；直澆道、橫澆道、過(guò)渡直澆道、過(guò)渡橫澆道、內(nèi) 澆口的最小截面積之比是1.2:1.34 :1 :1.07 :1.24，這種澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)保障了鐵液充型 速度達(dá)到2.5m/s-3.0m/s的技術(shù)要求。直澆道1與上、下橫澆道2、 4設(shè)置在鑄件中間部位， 過(guò)渡直澆道5設(shè)置在鑄件軸孔的正中位，過(guò)渡橫澆道6設(shè)置在靠近鑄件軸孔的上部，內(nèi)澆道 的內(nèi)澆口 7設(shè)置在鑄件軸孔的內(nèi)壁處，內(nèi)澆口設(shè)置成喇叭口型。
權(quán)利要求
1、一種汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統(tǒng)，包括定量包、直澆道(1)、橫澆道、內(nèi)澆口(7)，其特征在于所述的橫澆道由上橫澆道(2)和下橫澆道(4)組成，所述的上橫澆道(2)與所述的下橫澆道(4)之間設(shè)置有耐火陶瓷過(guò)濾片(3)，所述的下橫澆道(4)下端設(shè)置有過(guò)渡直澆道(5)，所述的過(guò)渡直澆道(5)的下端設(shè)置有過(guò)渡橫澆道(6)，所述的過(guò)渡橫澆道(6)下端連接內(nèi)澆道和內(nèi)澆口(7)，從直澆道(1)、橫澆道，到過(guò)渡直澆道(5)的前半程澆道成為半封閉式，從過(guò)渡直澆道(5)、過(guò)渡橫澆道(6)、到內(nèi)澆口(7)的后半程澆道口徑遂漸加大，后半程澆道成為開放式，所述的直澆道(1)與上、下橫澆道(2、4)設(shè)置在鑄件中間部位，過(guò)渡直澆道(5)設(shè)置在鑄件軸孔(8)的正中位，過(guò)渡橫澆道(6)設(shè)置在靠近鑄件軸孔的上部，內(nèi)澆口(7)設(shè)置在鑄件軸孔(8)的內(nèi)壁處。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統(tǒng)，其特征在于所述的 直澆道(1)的內(nèi)徑為110mm,所述的過(guò)渡直澆道(5)的內(nèi)徑為100mm，所述的內(nèi)澆口 (7) 形狀為喇叭口狀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統(tǒng)，其特征在于所述的 直澆道(1)設(shè)置為四個(gè)，所述的過(guò)渡直澆道(5)設(shè)置為四個(gè)，所述的橫澆道設(shè)置為四個(gè)， 所述的過(guò)渡橫澆道(6)設(shè)置為四個(gè)，所述的內(nèi)澆道(7)設(shè)置為三十六個(gè)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統(tǒng)，其特征在于所述的 前半程澆道成為半封閉式，后半程澆道成為開放式，是指所述的直澆道(1)、所述的橫澆 道、所述的過(guò)渡直澆道(5)、所述的過(guò)渡橫澆道(6)、所述的內(nèi)澆口 (7)的最小截面積之比 為1.2:1.34 :1 :1.07 :1.24。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統(tǒng)，其特征在于所 述的直澆道(1)和所述的過(guò)渡直澆道(5)采用耐火陶瓷管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽輪機(jī)中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆注系統(tǒng)，包括定量包、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口，橫澆道由上橫澆道和下橫澆道組成，上橫澆道與下橫澆道之間設(shè)置有耐火陶瓷過(guò)濾片，直澆道、橫澆道、過(guò)渡直澆道、過(guò)渡橫澆道、內(nèi)澆口的最小截面積之比為1.2∶1.34∶1∶1.07∶1.24，直澆道與上、下橫澆道設(shè)置在鑄件中間部位，內(nèi)澆道的內(nèi)澆口設(shè)置在鑄件軸孔的內(nèi)壁處，這種結(jié)構(gòu)方式主要起到緩沖，減壓，平穩(wěn)進(jìn)入鐵液的作用，避免沖刷鑄型中的型砂，鑄件受熱程度擴(kuò)散均勻，且具有不易夾雜、帶砂，產(chǎn)生氣隙和裂紋等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22C9/00GK101332490SQ20081006302
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者宋賢發(fā), 超 馬 申請(qǐng)人:日月重工股份有限公司