一种重型燃气轮机铸钢件铸造工艺的研发.pdf

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1、第32卷第1期宁夏机械22010010年第1期一种重型燃气轮机铸钢件铸造工艺的研发彭乾峰冯景兰（共享铸钢有限公司，宁夏银川750021）摘要分析了一种重型燃机铸件排气缸和透平缸的结构特点，通过计算机辅助设计技术，研发出此铸件的铸造工艺，。关键词重型燃气轮机复杂结构组芯MAGMA模拟1引言2.2工艺设计随着世界经济的快速发展，全球在能源消耗方面持确定基本工艺方案：续增长。而电能作为全球主流能源一直供不应求，从而带（1）根据铸件结构以上、下结合面法兰为分型面，动了发电设备市场需求的激增。未来十年内发电设备平分三箱造型，方案如图3、

2、图4所示。均每年订货1.2亿千瓦，总金额为500亿美元。作为发电设备主力机型的燃气轮机是21世纪动力设备的核心，重型燃气轮机铸钢件将会在未来几十年内有着广阔的市场前景。重型燃机技术成熟，市场需求量很大，它的主要部件图3图4排气缸和透平缸铸钢件技术含量和质量要求都很高，但（2）分区计算铸件的模数，铸件内腔两个档槽处存在是在国内铸钢件生产企业中，还没有能够同时满足批量热节，不能够实现顺序凝固，工艺设计时此处采用了两种生产并保证产品质量，所以这是市场和产品开发的一个工艺方法：暗冒口和冷铁。其中暗冒口设计在内腔两个档难得机遇。槽处，在

3、相应位置放置冷铁，减小档槽处的模数，并产生冷2实施过程端，致使铸件能够实现顺序凝固；计算后通过MAGMA_soft2.1产品基本参数及技术要求软件模拟，结果如图5示，铸件实现了顺序凝固。重量：排气缸32.85T；透平缸42T；材质：SCPH21；轮廓尺寸：5080×1966×2430mm；最大截面壁厚：排气缸323mm；透平缸350mmNDT要求：100％UT，100％MT，加工面100%PT，按照MSF6-0075标准进行NDT检测；首件生产需要按照SGC-002标准进行RT检测；机械性能见表1。图5图6表1（3）为了实现铸

4、造顺序补缩，结合铸件特点，采取上性能σ0.2（MPa）σb（MPa）δ5（%）ψ（%）硬度（HB）下两层冒口。铸件采取大补贴实现明冒口向下的补缩通参数≥275≥481≥17≥35≥160道，同时通过冷铁的作用，减小热节模数，将铸件补缩分区，实现冒口的有效补缩作用。如图1图2所示，此件结构复杂；截面尺寸变化大，2.3模型设计不利于顺序凝固，铸造难度大。（1）根据铸件的结构特点，采用组芯方案，上、下部不同之处换料处理，如图6所示为铸件模型；在实践应用中效果良好，达到产品要求。（2）根据透平缸铸件的结构特点，铸件主体采用模型带出，内

5、腔档槽采用芯子带出（见图7）。模型主体活料图1图2作者简介：彭乾峰（1985-），男，助理工程师，主要从事铸造工艺的开发与设计。-41-－41－第32卷第1期技术交流较多对铸件尺寸控制难度较大。模型采取最大截面分模，干，保证铸件的表面质量。上半上箱拔出，下半向下砸分模面标示见图8。通过造型2.5浇注方案过程验证，模型起模效果较好。（1）为了保证铸件的质量，排气缸在浇注工艺上采用底返式浇注，合理设计浇注系统，在底层暗冒口采用6个φ120内浇口均衡分流，内浇口流速0.75m/s，平稳充型，浇注重量74.5t，合理控制浇注时间在80

6、s~110s为宜。（2）由于透平铸件达42t，浇注重量达到90t，故采取两包浇注。采用浇注软件进行计算，35＃包一个，60＃包一个，35＃包采取φ120单眼滑动水口，60＃包采取φ120双眼滑动水口。内浇道14×φ120,流速0.7m/s，浇注时间80s~110s为宜，采取底返式浇注。图7图83结论2.4造型方案（1）通过工艺的研究及试验，成功研发了重型燃气（1）按排气缸工艺设计的方案，在造型时先用模型造轮机铸钢件的铸造工艺，标志着在燃气轮机类工艺的研出型腔，再配合定位孔将四块芯子下入型腔；在芯子的设发又取得了新的进步，为此类

7、产品批量生产打下了良好计上，出气为重要考虑因素，全部采用了底部芯头出气。的基础。芯子在浇注及冷却过程中长时间受高温的作用，最容易（2）有力证明以模数计算为基本的工艺设计思路，发生烧损和溃散情况，因此在制芯时要求使用铬矿砂做明冒口、暗冒口结合使用在实际生产中的突出作用，总结面砂。了特殊区域冷铁的放置特点，缺陷的消除及预防措施。（2）按透平缸工艺设计的方案，造型分三箱，主体模（3）燃气轮机排气缸铸件外围出芯形成外轮廓形状型置于中箱。下箱主要为胎板，浇道口的定位，需要翻箱；的工艺方案是一种创新、探索。中箱造型模型活料较多，基于模型制

8、作特点，活料的定位为销子定位，对于造型操作者的难度加大。内腔形状由芯参考文献：子带出，芯子与外皮间的配合通过定位孔来保证，在下芯[1]王君卿.铸造工艺手册［K］.机械工业出版社,2003.完毕后用卡尺测量芯子与外皮的皮厚确保铸件壁厚。[2]《Solidificationofs