[发明专利]H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片的砂型铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及砂型铸造、热处理技术领域，具体的是H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片的砂型铸造方法。

背景技术

H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片的砂型铸造方法属于“H级联合循环汽轮机重要零件的生产与制造”研究项目的分项目，是由申请人单位负责研究的项目。所述H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片的制造工艺在国内无先例可以参照。之前，我国使用的H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片都是从国外进口的。而国外公司是采用熔模铸造工艺制造H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片的，国内还没有H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片的制造工艺。

所述的熔模铸造工艺在生产H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片时，不仅制造工艺复杂、生产周期长、制造成本高，而且在生产过程中容易产生环境污染。而在目前的汽轮机行业竞争激烈，新机型、新产品不断推出。要想占有市场，就必须创新产品、降低成本、迅速交货，所以，所述的熔模铸造工艺已难以满足市场和生产企业的要求。而在本行业中，砂型铸造技术正以其成本低、周期短、适应性广泛而显出强大的生命力和竞争力。能否用砂型铸造、热处理技术代替熔模铸造工艺生产H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片成为本专利申请人单位负责研究的项目。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片的砂型铸造方法，用此方法替代熔模铸造工艺，在简化制造工艺、缩短生产周期、降低制造成本、减少对环境的污染的同时，使H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片的质量达到熔模铸造工艺的同等质量要求。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。

H级联合循环汽轮机中压第22级静叶片的砂型铸造方法，其特征是，包含以下步骤：

（1）工艺设计

① 模具设计：在同一砂箱1内设置两片静叶片（第一静叶片、第二静叶片）模型；

② 浇注位置及浇、冒口设计：采用平做竖浇、冒口（第一冒口、第二冒口）本体浇注的方式； 

③ 冷铁系统设计：在所述静叶片（第一静叶片、第二静叶片）中段区域设置若干40mm厚的冷铁（第一冷铁、第二冷铁、第三冷铁、第四冷铁、第五冷铁、第六冷铁、第七冷铁、第八冷铁）； 

④ 浇口杯设计：采用专用浇口杯（第一浇口杯、第二浇口杯）：在所述专用浇口杯中放置陶瓷过滤器（第一陶瓷过滤器、第二陶瓷过滤器）；

⑤ 排气槽设计：在所述两片静叶片（第一静叶片、第二静叶片）模型之间设置截面尺寸为25×25mm的排气槽10；

（2）原辅材料选择与控制  

① 型砂选择：采用呋喃树脂自硬砂；

② 涂料选择：采用醇基锆英粉涂料，要求涂敷冷却后的涂层均匀、外观无裂纹、无气泡和肉眼可见的针孔；

③ 炉料预处理：炉料需预先清除炉料表面的粘砂和铁锈，熔前烘烤预热，所有金属炉料在浇注前应保持干燥、清洁、无锈、块度适中；

（3）浇注

① 热型热浇：铸型在浇注前采用150℃烘2～3小时，出炉配箱30分钟内进行浇注；应减缓铸件的凝固，有利于夹杂及气体的上浮；

② 钢水温度的控制：钢水出炉温度为1660～1670℃，钢水浇注温度为1590～1610℃；

（4）热处理

对浇注后的铸件进行热处理（正火+回火）：

① 正火处理步骤为：

Ⅰ、将铸件以≤300℃/小时的速度加热至650℃；

Ⅱ、在铸件达到650℃时保温1小时；

Ⅲ、再将铸件以≤120℃/小时的速度缓速加温；

Ⅳ、在铸件达到1000℃时保温2小时；

Ⅴ、然后进行风冷；

② 回火处理步骤为：

Ⅰ、将铸件以≤300℃/小时的速度加热至500℃；

Ⅱ、在铸件达到500℃时保温1小时；

Ⅲ、再将铸件以≤120℃/小时的速度缓速加温；

Ⅳ、在铸件达到630℃时保温5小时；

Ⅴ、然后进行空冷；

通过热处理使铸件达到所要求的力学性能指标；

（5）化学成分检测

参照EN 10283标准对铸件的化学成分进行检测；

（6）机械性能检测

参照EN 10283标准对铸件的机械性能进行检测；

（7）产品检验

① 采用三坐标测量（CMM）检测叶片所有尺寸；

② 参照EN 1371-2标准对叶片进行渗透检测，质量级别应达到4级要求，表面无裂纹；