PDF《620 ℃超超临界汽轮机 CB2 阀壳铸件试制研究》

铸造尺寸公差等级为CT14;

加工面余量取15~

20 mm;

外表面毛坯面补正量为3 mm,内腔毛坯面补 正量为8 mm. 针对阀壳两处厚实部位和三个管口1级质量区重点 进行冒口和冷铁设计.阀壳整体呈三通结构,采取分 区域补缩方法设置冒口和冷铁.冒口设计采用热节圆 和比例法.在阀壳分型面上半表面三个部位各放置一 保温发热冒口,其中一处在最大管口正上方,补缩该 厚实部位和确保该管口内部质量,为腰圆形保温发热 明冒口,其尺寸为700 mm*1

000 mm*1

100 mm;

一 处在中部厚实部位上方,确保该厚实部位的补缩,同 时该部位壁厚到管口是逐渐减小的,形成了顺序凝固 的梯度,可保证该管口内部质量,为圆形保温发热明 冒口,其尺寸为Φ700 mm*1050 mm;

最后一处在侧 管口处,用于补缩该区域和确保该管口内部质量,为 腰圆形保温发热暗冒口,其尺寸为500 mm*800 mm*

680 mm.为了防止铸件凝固时三个冒口补缩通道相互 贯通,对铸件补缩造成不利,在冒口之间放置隔断明 冷铁(如图3b所示).同时为了进一步确保三个管口 表1 化学成分要求和允许偏差范围 Table

1 Chemical composition requirements and permissible deviation range wB/% C 0.11~0.14 ±0.01 Si 0.20~0.30 ±0.05 Mn 0.80~1.00 ±0.05 Cr 9.00~9.60 ±0.20 Co 0.90~1.10 ±0.02 B 0.008~0.011 ±0.001 Ni 0.10~0.20 ±0.02 V 0.18~0.23 ±0.02 N 0.015~0.022 ±0.003 Mo 1.40~1.60 ±0.02 Nb 0.05~0.08 ±0.005 Altot ≤0.020 +0.002 P ≤0.020 +0.005 S ≤0.010 +0.005 表4 高温持久强度要求 Table

4 Stress-rupture strength requirement at elevated temperature 温度/℃

620 应力/MPa

170 断裂时间/ h(试验要求) ≥100 表3 高温屈服强度要求 Table

3 Yield strength requirement at elevated temperature 温度/℃

550 600

620 650 屈服强度/MPa ≥325 ≥275 ≥245 ≥200 a:3个V型冲击样平均值,其中最小值≥24 J. 表2 室温力学性能 Table

2 Mechanical property requirements at room temperature Rp0.2/MPa ≥500 Rm/MPa 630~750 A5/% ≥15 Z/% ≥40 AK/J ≥30 a 处内部质量,在三个管口底部1/3圆弧处放置明冷铁. 管口内部圆角处放置圆角冷铁,一是减小该处热节, 二是可以防止铸件凝固收缩受阻产生裂纹.冷铁厚度 不小于该部位铸件壁厚的0.8倍.明冷铁要求清洁、干净,尤其是与钢液接触面,应打磨至金属光泽,如图 3b所示.阀壳铸造工艺三维模型见图4.采用Experto- ViewCAST铸造数值模拟软件对阀壳凝固过程进行仿真 分析,其缩孔缩松预测结果如图5.从模拟结果可以看 出:几乎所有缩孔缩松缺陷都集中在冒口,仅有少量 分散分布在阀壳内腔表面,基本说明该工艺方案是合 理,能够满足铸件质量要求.阀壳铸件重量为15.7 t. 4? 熔炼与浇注工艺及控制 结合工厂熔炼工艺方法和多年超超临界汽轮机铸 件生产经验以及前期CB2材料试制经验,阀壳铸件熔炼 成分在技术要求的基础上进行相应的调整,如Mn下限 调高0.05%,Cr下限调高0.20%,Mo下限调高0.05%, 有害元素P降低到0.010%以下,加入微量稀土等.熔 炼工艺流程如图6.前期采用电弧炉氧化法熔炼,采 用矿氧综合脱碳氧化;

后期采用LF炉LFV法精炼,钢 液还原时间≥40 min,精炼总时间≤3 h,有效真空度 ≤133 Pa,有效脱气时间≥30 min,氩气流量为50~

266 图1 阀壳结构简图 Fig.

1 Structure sketch of valve casing 图2 阀壳三维模型 Fig.

2 3D model of valve casing (a) 三通整体砂芯 (b) 下半铸型 (c) 下芯 图3 阀壳造型过程部分照片 Fig.