劉興軍，沙 龍，黃 文

（共享裝備有限公司，寧夏銀川 750021）

燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣缸澆注系統(tǒng)的改進(jìn)

劉興軍1，沙 龍2，黃 文3

（共享裝備有限公司，寧夏銀川 750021）

主要闡述了一種燃?xì)廨啓C(jī)澆注系統(tǒng)的改進(jìn)，目的是解決鑄件夾渣、夾砂等缺陷，以提升鑄件外觀質(zhì)量。

燃?xì)廨啓C(jī)；鑄件；質(zhì)量改進(jìn)

燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的氣體帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動(dòng)力機(jī)械。隨著天然氣開發(fā)、貯存、輸送技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，新型燃?xì)廨啓C(jī)的單機(jī)容量與效率大幅度提高以及大容量、高效率的新型燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的問世，使得燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電獲得高速發(fā)展。另外，近年來電力體制改革、環(huán)保力度加大，使燃?xì)廨啓C(jī)這種初投資低、高效、清潔、靈活方便的發(fā)電裝置備受青睞。我公司生產(chǎn)的一款燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣缸鑄件質(zhì)量一直不穩(wěn)定，缺陷主要為夾渣和夾砂缺陷。

1　鑄件基本情況及缺陷

1.1鑄件基本情況

鑄件的材質(zhì)是球墨鑄鐵，牌號(hào)為EN-GJS-400-18U-LT，單件鑄件毛坯質(zhì)量達(dá)到22 t，輪廓尺寸為2 004 mm×3 948 mm×2 300 mm，主體壁厚90 mm、最大壁厚325 mm、最小壁厚120 mm，形狀見圖1所示。鑄件原澆注系統(tǒng)類型為兩級(jí)封閉式澆注系統(tǒng)（圖2所示），比例分別為1∶2.5∶0.8和1∶1.35∶0.8。

1.2鑄件主要缺陷

（1）鑄件外觀夾渣

鑄件經(jīng)過拋丸后肉眼可見渣孔和沙眼，給鏟磨工序帶來了很大的任務(wù)量，并產(chǎn)生了抱怨。要消除此缺陷，不僅需要用砂輪將渣孔、沙眼磨掉，還需要進(jìn)行周圍過渡。經(jīng)過此打磨后，產(chǎn)生的結(jié)果是鑄件外觀凸凹不平，影響鑄件美觀。

圖1　鑄件形狀

圖2　原澆注系統(tǒng)

（2）筋板夾砂夾渣

筋板起到連接進(jìn)氣缸外缸與內(nèi)缸的重要作用，由于其結(jié)構(gòu)的特性，鐵液中的渣子經(jīng)常會(huì)聚集在筋板上沿，通過在筋板上方設(shè)置集渣包、可以有效改進(jìn)。

（3）結(jié)合法蘭夾渣

鑄件完成所有工序，準(zhǔn)備精鏟入庫時(shí)，在鑄件結(jié)合法蘭背面發(fā)現(xiàn)有夾渣缺陷，缺陷去除后導(dǎo)致鑄件缺肉報(bào)廢。

2　澆注系統(tǒng)的重新核算與改進(jìn)

此產(chǎn)品工藝采用IGV法蘭朝上的分型方案，這樣做一方面可以比較容易地通過設(shè)置冒口和冷鐵，實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固，另一方面便于澆注過程中渣子上浮，對(duì)于筋板上沿以及下部鑄件底面的擋板部位和外缸防震板等CTQ部位可以通過增加部分補(bǔ)貼和設(shè)置集渣條的方法來滿足顧客的MT檢查要求。

經(jīng)過對(duì)此進(jìn)氣缸原澆注系統(tǒng)的核算，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)澆口流速達(dá)到3.5 m/s,這是鑄件總是出現(xiàn)夾渣缺陷而報(bào)廢的原因。而致使內(nèi)澆口流速過大是由于鑄件分型選擇時(shí)導(dǎo)致靜壓頭太高，加之采用的是封閉式澆注系統(tǒng)，就進(jìn)一步加劇了內(nèi)澆口的流速，致使進(jìn)入鑄型的鐵液不平穩(wěn)，充型過程中有紊流、卷氣現(xiàn)象，二次造渣非常嚴(yán)重。由于過高的內(nèi)澆口流速長(zhǎng)時(shí)間沖擊鑄型，極易沖砂致使產(chǎn)生夾砂缺陷，輕則鑄件外觀質(zhì)量差，滿身砂眼，重則產(chǎn)生夾砂塊缺陷致使鑄件報(bào)廢。

經(jīng)過評(píng)估，重新設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，決定采用先封閉后開放式的澆注系統(tǒng)。鐵液先通過一級(jí)橫澆道擋渣來凈化鐵液；凈化后的鐵液再通過二級(jí)開放式澆注系統(tǒng)，從而降低內(nèi)澆口的進(jìn)流速度。設(shè)計(jì)阻流截面為50 cm2, 封閉式的阻流截面為直澆道，所以選取直徑為φ80 mm的瓷管。圖3為一級(jí)封閉澆注系統(tǒng) （根據(jù)STAF理論，直∶橫∶內(nèi)=1∶2∶0.8），直澆道為直徑90 mm的瓷管，橫澆道為90/105×200（mm），內(nèi)澆道為直徑80 mm的瓷管，實(shí)際比例為直∶橫∶內(nèi)=1∶3∶0.8。圖4為二級(jí)開放式澆注系統(tǒng) （根據(jù)鑄造工藝澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論，直∶橫∶內(nèi)=1∶2∶2），直澆道為直徑φ80 mm的瓷管， 橫澆道為80/100×160（mm），內(nèi)澆道直徑為50 mm的瓷管18道，實(shí)際比例為直∶橫∶內(nèi)=1∶3.6∶4.6。

改進(jìn)后的澆注系統(tǒng)分為兩級(jí)澆注系統(tǒng)。一級(jí)封閉式澆注系統(tǒng)的截面比為1∶3∶0.8，受到此截面較小的內(nèi)澆道的限制，鐵液中的渣雜在一級(jí)澆注系統(tǒng)中慢慢上浮到橫澆道頂部，而橫澆道下部的鐵液則是比較干凈的。一級(jí)澆注系統(tǒng)的橫澆道通過過道片與二級(jí)澆注系統(tǒng)的直澆道相連，這樣就保證了進(jìn)入二級(jí)橫澆道的鐵液是干凈的，并且在緩沖窩底部放耐火磚可以有效減少鐵液對(duì)緩沖窩的沖刷。

圖3　一級(jí)澆注系統(tǒng) 圖

4 二級(jí)澆注系統(tǒng)

二級(jí)開放式澆注系統(tǒng)截面比為1∶3.6∶4.6，設(shè)置二級(jí)橫澆道的目的是降低鑄件的靜壓頭高度，減小進(jìn)入鑄型鐵液的進(jìn)流速度，并且將內(nèi)澆口流速控制在1 m/s以下，理論計(jì)算內(nèi)澆口流速為0.76 m/s。這樣就保證進(jìn)入鑄型的鐵液是平穩(wěn)的，也可以有效降低球鐵二次渣雜的產(chǎn)生。

3　結(jié)論

通過對(duì)質(zhì)量問題比較突出的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣缸鑄件澆注系統(tǒng)的改進(jìn)，采用兩級(jí)澆注系統(tǒng)，其中一級(jí)封閉式澆注系統(tǒng)能有效降低壓頭，二級(jí)開放式澆注系統(tǒng)能有效降低內(nèi)澆口流速，兩種形式的澆注系統(tǒng)配合使用，有效解決了此鑄件的夾渣、夾砂缺陷。

［1］ 王君卿.鑄造手冊(cè):鑄造工藝（第五卷）［M］. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［2］ 魏兵,袁森,張衛(wèi)華.鑄件均衡凝固技術(shù)及其應(yīng)用［M］，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

［3］ 邊正海,蘇少靜,周杰.內(nèi)燃機(jī)機(jī)架鑄件砂芯油管的鑄造工藝［J］.中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),2014（5）.

Pouring System Improvement of Gas Turbine Inlet Casting

LIU XingJun, SHA Long, HUANG Wen
（Kocel Manufacture Co., Ltd.,YIN Chuan 750021,Ningxia,China)

Improvment mearsures of pouring system for a gas turbine were mainly discussed in this paper, to improve the surface quality of this kind of casting by solving the slag and sand inclusion defects.

Gas Turbine; Casting; Quality improvement

TG244+.2；

A；

1006-9658（2015）06-0028-02

10.3969/j.issn.1006-9658.2015.06.008

2015-05-05

稿件編號(hào):1505-918

劉興軍（1982—）,男，工程師，現(xiàn)從事鑄造工藝技術(shù)工作.