專利名稱：汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種大型鑄鐵件的澆注系統，具體講是一種汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件澆 注系統。
背景技術：
隨著科技的進步以及工業的發展需要，國內自行研究和制造的大型、超大型機械越來越 多，最近申請人單位接受了大型汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆鑄任務，該鑄件整體單重 達八十多噸，外形長6075咖，寬4320nim，高4380mra，并提出了鑄件內不得有影響使用的縮 孔、縮松、夾雜、氣隙、裂紋等缺陷的內在質量要求。要完成如此體大質重的大型鑄件，澆 注系統的設計尤其重要，若采用傳統的澆注系統，顯然是行不通的，這是因為傳統的澆注 系統設計通常是封閉式與開放式兩種方式，封閉式澆注系統的直澆道、橫燒道、內澆口的截 面積遂步變小，金屬液流速成快，湍流嚴重，容易沖刷鑄型，造成巻氣和夾雜缺陷，開放式 澆注系統的直澆道、橫澆道、內澆口的截面積是遂步擴大，導致金屬液充型時，在澆道內存 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，使鑄件容易產生裂紋和疏松缺陷。為此，申請人査閱了國內有關鑄件澆注系統設計 和鑄造技術資料，中國專利局于2004年12月8日公開了專利申請號為200310105217.0 " — 種無氣隙平穩充型澆注設計方法及所用澆注系統"的發明專利申請，該專利申請的澆注系統 技術方案是；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 口杯為偏心結構，即澆口設在杯口偏于澆口杯中心的一側，其下料口的內口設有凸臺式端口， 且澆口杯與一塞桿系統相連，塞桿的自由端與內口動態接觸，直澆道為上大下小流線型結構， 直澆道與橫澆道轉角處采用圓弧過渡，在橫澆道中還加有過濾網或旋轉集渣包。該專利申請 雖然改進了傳統澆注系統的結構，控制了金屬液的充型方式，使金屬液在澆注系統內處于充 滿狀態，無氣體和氧化膜巻入金屬液中，降低了鑄件中出現氣隙、裂紋、疏松和夾雜的可能 性，但該澆注系統的澆口杯設置為偏心結構， 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，該澆注系統結構 方式和充型速度，對于體大質重且鑄件形狀不太規則的大型汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件來 說，是很不適用的，因此，必需另辟溪徑，設計更能適合大型汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件 的澆注系統。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種適用于大型汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆注 系統，且要滿足鑄件內不得有影響使用的縮孔、縮松、夾雜、氣隙、裂紋等缺陷的內在質量 要求。本發明的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆 注系統。該澆注系統包括定量包、直澆道、橫澆道、內澆口，其特點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置有耐火陶瓷過濾片，下橫澆道下端設置有過 渡直澆道，過渡直澆道的下端設置有過渡橫澆道，過渡橫^道下端連接內澆道，從直澆道、 橫燒道，到過渡直澆道的前半程澆道成為半封閉式，從過渡直澆道、過渡橫澆道、到內澆口 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、下橫澆道設置在 鑄件中間部位，過渡直澆道設置在鑄件軸孔的正中位，過渡橫澆道設置在靠近鑄件軸孔的上 部，內澆道的內澆口設置在鑄件軸孔的內壁處。本發明具有以下優點由于鑄件汽輪機中壓外缸外型結構為不規則的半球體型，澆鑄時 從澆杯口的進鐵位置到鑄件底部，其落差相對較大。通過把直澆道、上橫澆道、下橫澆道設 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，把澆注系統設置成半封 閉半開放式，從直澆道、橫澆道，到過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，使得鐵液在較短時間內能迅速充滿前半程澆道，避免外部氣體巻入澆道內產生 氣隙，從過渡直澆道、過渡橫澆道、到內澆口的后半程澆道口徑遂漸加大，后半程澆道成為 開放式，從前半程澆道來的鐵液通過過渡直澆道把鐵液灌送到底部分型面，再充盈到整個過 渡橫澆道，過渡橫澆道對上端急沖下來的鐵液起到了緩沖作用，得到緩沖后的鐵液從過渡橫 澆道進入設置在鑄件底部的軸孔的內壁處的內燒道，再由若干內燒道的內澆口將鐵液分散輸 送到鑄型腔，使鐵液在鑄型最低處向上擴漲開去；本發明的這種半封閉半開放式澆道結構關系，主要起到緩沖，減壓，平穩進入鐵液的作用，使鐵液進入速度得到緩沖，避免沖刷鑄型 中的型砂，鑄件受熱程度擴散均勻，且具有不易夾雜、帶砂，產生氣隙和裂紋等優點，從而 滿足了鑄件的內在質量要求。同時，其操作相對簡便，節約了工業成本。作為本發明的一種改進，采用定量包為兩個，直澆道設置為四個， 一個定量包連通兩個 直澆道，所述的過渡直澆道設置為四個，所述的過渡直澆道設置為四個，所述的內澆道和內 澆口設置為三十六個，這種澆道的布置，更能起到緩沖，減壓，平穩進入鐵液的作用，眾多 的內澆口使鐵液更均勻分布開來，鑄件受熱程度擴散均勻，充型更加平穩。作為本發明的另一種改進，所述的直澆道、所述的橫澆道、所述的過渡直澆道、所述的 過渡橫澆道、所述的內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結構方式使澆鑄液在澆道內得到進一步的緩沖，減壓，平穩。作為本發明的再一種改進，所述的直澆口內徑設置為llOram，所述的過渡直澆口的內徑 設置為100咖，所述的內澆口形狀設置為喇叭口狀，這種澆道內徑的設置體現出半封閉半開 放式的設置要求，保障了鐵液充型速度2.5m/s-3.0m/s的技術要求。作為本發明的還一種改進，所述的直澆道和所述的過渡直澆道采用耐火陶瓷管，這是因為直燒道內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，可以避免急沖下來的鐵液沖刷砂型的事情發生。
圖1為本發明汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆注系統示意圖； 圖2為本發明澆注系統對應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本發明汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆注系統的過濾橫澆道俯視示意圖。 圖中所示1、直澆道，2、上橫澆道，3、耐火陶瓷過濾片，4、下橫澆道，5、過渡直澆道，6、過渡橫澆道，7、內澆道和內澆口， 8、鑄件軸孔。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明由于鑄件汽輪機中壓外缸外型結構為不規則的半球體型，鑄件本體上有軸孔、輸出孔等 凹凸部位，在設計澆注系統時，要充分考慮到鐵液的流速、流量、防止沖刷鑄型，能平穩地 使鐵液充滿鑄型腔內而不回流，以及要有利于鐵液除渣、有利于鑄件的凝固補縮、有利于減 少鑄件的收縮應力等提高鑄件內在質量和外觀質量的各個因素，同時，還要考慮到澆鑄時應 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，其落差相對較大的實際，將澆注系統設計成包含有定量包(圖中未示出)，直 澆道l，橫澆道和內澆道，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之間設置有耐火陶瓷過濾片3，下澆道4的下端連接過渡直澆道5，過 渡直澆道5的下端連接過渡橫澆道6，過渡橫澆道6下端連通內澆道和內澆口 7。見圖l、圖 2，從直澆道、橫澆道，到過渡直澆道前半程饒道設置成為半封閉式，使得鐵液在較短時間內 能迅速充滿前半程澆道，避免外部氣體巻入澆道內產生氣隙，從過渡直澆道、過渡橫澆道、 到內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設置在鑄件中間部位，見圖3和圖4，過渡直澆道5設置在鑄件軸孔的正中位，見圖2，過 渡橫澆道6設置在靠近鑄件軸孔的上部，見圖4，圖5是過濾橫澆道俯視示意圖，內澆道的 內澆口 7設置在鑄件軸孔的內壁處，內澆口設置成喇叭口型。作為本發明的優選實施方式是，采用定量包兩個，直澆道1采用四個IIO咖內徑的陶瓷管， 一個定量包連通二個直澆道1，直澆道1下端連接橫澆道，橫澆道設置為四個，橫澆道 分為上橫澆道2和下橫澆道4，在上、下橫澆道2、 4之間設置有耐火陶瓷過濾片3，下橫澆 道4的下端連接過渡直澆道5，過渡直澆道5采用四個lOOmm內徑的陶瓷管，過渡直澆道5 的下端連接過渡橫澆道6，過渡橫澆道6設置為四個，過渡橫澆道6下端連通內澆道和內澆 口 7，內澆道和內澆口 7設置為三十六個；直澆道、橫澆道、過渡直澆道、過渡橫澆道、內 澆口的最小截面積之比是1.2:1.34 :1 :1.07 :1.24，這種澆注系統的結構保障了鐵液充型 速度達到2.5m/s-3.0m/s的技術要求。直澆道1與上、下橫澆道2、 4設置在鑄件中間部位， 過渡直澆道5設置在鑄件軸孔的正中位，過渡橫澆道6設置在靠近鑄件軸孔的上部，內澆道 的內澆口 7設置在鑄件軸孔的內壁處，內澆口設置成喇叭口型。
權利要求
1、一種汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統，包括定量包、直澆道(1)、橫澆道、內澆口(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)之間設置有耐火陶瓷過濾片(3)，所述的下橫澆道(4)下端設置有過渡直澆道(5)，所述的過渡直澆道(5)的下端設置有過渡橫澆道(6)，所述的過渡橫澆道(6)下端連接內澆道和內澆口(7)，從直澆道(1)、橫澆道，到過渡直澆道(5)的前半程澆道成為半封閉式，從過渡直澆道(5)、過渡橫澆道(6)、到內澆口(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)設置在鑄件中間部位，過渡直澆道(5)設置在鑄件軸孔(8)的正中位，過渡橫澆道(6)設置在靠近鑄件軸孔的上部，內澆口(7)設置在鑄件軸孔(8)的內壁處。
2、 根據權利要求1所述的汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統，其特征在于所述的 直澆道(1)的內徑為110mm,所述的過渡直澆道(5)的內徑為100mm，所述的內澆口 (7) 形狀為喇叭口狀。
3、 根據權利要求1所述的汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統，其特征在于所述的 直澆道(1)設置為四個，所述的過渡直澆道(5)設置為四個，所述的橫澆道設置為四個， 所述的過渡橫澆道(6)設置為四個，所述的內澆道(7)設置為三十六個。
4、 根據權利要求1所述的汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統，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、所述的過渡直澆道(5)、所述的過渡橫澆道(6)、所述的內澆口 (7)的最小截面積之比 為1.2:1.34 :1 :1.07 :1.24。
5、 根據權利要求1或2所述的汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件澆注系統，其特征在于所 述的直澆道(1)和所述的過渡直澆道(5)采用耐火陶瓷管。
全文摘要
本發明公開了一種汽輪機中壓外缸大斷面鑄鐵件的澆注系統，包括定量包、直澆道、橫澆道、內澆口，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置有耐火陶瓷過濾片，直澆道、橫澆道、過渡直澆道、過渡橫澆道、內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、下橫澆道設置在鑄件中間部位，內澆道的內澆口設置在鑄件軸孔的內壁處，這種結構方式主要起到緩沖，減壓，平穩進入鐵液的作用，避免沖刷鑄型中的型砂，鑄件受熱程度擴散均勻，且具有不易夾雜、帶砂，產生氣隙和裂紋等優點。
文檔編號B22C9/00GK101332490SQ20081006302
公開日2008年12月31日 申請日期2008年7月4日 優先權日2008年7月4日
發明者宋賢發, 超 馬 申請人:日月重工股份有限公司