[發明專利]一種核主泵殼體鑄造過程中冒口的高效補縮方法

在審

• 申請號: 201810115414.7
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN110116189A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 劉連;楊繼偉;劉寶惜;康秀紅;胡小強;夏立軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所;大連華銳重工集團股份有限公司
• 主分類號: B22C9/08
• 分類號: B22C9/08;B22C9/02;B22D27/04;B22C1/00;B22C9/24
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及核主泵殼體制造領域，具體地說是一種核主泵殼體鑄造過程中冒口的高效補縮方法，特別是合理使用保溫冒口克服殼體本身縮孔疏松缺陷以及熱裂問題的工藝方法，包括冒口形狀設計、材料選擇以及安放位置等，它只適用于核主泵殼體的制造過程。針對核主泵殼體的結構特點和所用材料特點，采用明冒口與暗冒口配合使用的方法，對鑄件不同部位實現高效補縮，消除殼體鑄件中的厚大部位縮孔、疏松缺陷，使核主泵殼體鑄件滿足相關采購規范要求。

技術領域

本發明涉及核主泵殼體制造領域，具體地說是一種核主泵殼體鑄造過程中冒口的高效補縮方法，特別是核主泵殼體鑄造過程中冒口的使用方法以及與冒口相配合的冷鐵應用方法，包括造型、冒口設計、冷鐵設計與應用等，它只適用于核主泵殼體的制造過程。

背景技術

核主泵是核電機組的心臟，而殼體作為核主泵的重要組成部件，是密封件，又是承壓件，是核一級部件，對其質量要求非常嚴格。在服役過程中，核主殼體要承受350℃冷卻劑的腐蝕和沖刷，要求其具有較高的高溫強度和耐腐蝕性能。CAP1400核主泵殼體為奧氏體不銹鋼鑄件，設計使用壽命為60年，因此對鑄件質量要求苛刻。在鑄件進行固溶處理后，需要對整體鑄件進行射線探傷，對鑄件內外表面進行液體滲透探傷。核主泵殼體鑄件本身結構特殊，殼體本體部分厚度不均勻，從150mm-400mm之間，而且帶有一個入水口管和一個出水口管，在入水口與殼體交接部位的轉角最大壁厚可達400mm左右，很難實現補縮，容易產生縮孔、疏松。

為了提高其可靠性，設計單位選擇了奧氏體不銹鋼材料CF8A。奧氏體不銹鋼在鑄造過程中，晶粒容易粗大，使微觀組織不致密。因此，在工藝設計中，需要考慮三件事情，第一，冒口補縮通道順暢，補縮量足夠大。第二，冒口尺寸不能太大，否則長時間不凝固，使冒口根部和熱影響區內鑄件凝固時間加長，晶粒變得粗大。第三，為了使入口接管與殼體交接的轉角處的厚大部位得到有效補縮，需要使用暗冒口。

為了更好的發揮奧氏體不銹鋼的優點，有效克服它的缺點，提高泵殼鑄件致密度，有必要研究新的工藝方法，合理設計冒口，控制冒口大小及形狀，減小冒口熱影響區，使核主泵泵殼鑄件質量滿足相關采購標準要求。

發明內容

本發明的目的在于提供核主泵殼體鑄造過程中冒口的高效補縮方法，針對CF8A奧氏體不銹鋼的合金特點及核主泵殼體鑄件的結構特點，采用明冒口與暗冒口同時補縮，暗冒口與冷鐵配合使用的工藝方案，最大效率地發揮了冒口的補縮作用，同時減小了冒口對鑄件凝固過程的不良熱影響。

本發明的技術方案是：

一種核主泵殼體鑄造過程中冒口的高效補縮方法，利用砂型鑄造方法造型，采用明冒口與暗冒口配合使用，進行造型，并與冷鐵配合使用，實現高效補縮，快速凝固，減少縮孔疏松；其中，

明冒口為復合冒口，并且冒口為三層結構：內層為耐火層，厚度15～20mm；中間層為絕熱層，厚度25～30mm；外層為砂型固定層；

暗冒口形狀采用錐形設計，上面小、下面大，冒口呈錐臺結構，錐臺母線斜角3～5°，冒口高度是下口直徑的1.0～1.5倍。

所述的核主泵殼體鑄造過程中冒口的高效補縮方法，明冒口的耐火層為漂珠、耐火粘土、硅酸鋁微珠、稻谷灰、酚醛樹脂、三聚氰胺與水復合而成，按重量百分比計，漂珠占40～45wt％，耐火粘土占4～5wt％，硅酸鋁微珠20～25wt％，稻谷灰4～5wt％，酚醛樹脂12～15wt％，三聚氰胺1.5～2.5wt％，其余用水調節。

所述的核主泵殼體鑄造過程中冒口的高效補縮方法，明冒口的絕熱層外面涂水玻璃粘結劑，再用型砂固定層將其固定，形成整體復合冒口。

所述的核主泵殼體鑄造過程中冒口的高效補縮方法，暗冒口為復合冒口，并且冒口為三層結構：內層為耐火發熱層，中間為絕熱保溫層，外層是型砂固定層，絕熱保溫層外面涂水玻璃粘結劑，再用型砂固定層將其固定，形成整體復合冒口。