[發明專利]大型型面段鑄件的階梯式補縮鑄造工藝

有效

• 申請號: 202011574680.X
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112872297B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 陸鈺珍;郝宏達;陳文鑫;董霞;王軍剛;張娜;范相輝;顧振軍
• 申請（專利權）人: 蘭州高壓閥門有限公司
• 主分類號: B22C9/08
• 分類號: B22C9/08;B22C9/24
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 馬英

一種大型型面段鑄件的階梯式補縮鑄造工藝，在型面段的中間喇叭狀薄壁回轉體的型面過渡段設置若干個第Ⅱ階梯冒口，與設置在大、小法蘭端的第Ⅲ階梯冒口、第Ⅰ階梯冒口形成從下往上階梯式補縮定向凝固的方式；并設置了左、右對稱布置的倒F字形澆注系統，下面的內澆道均從小法蘭邊緣按順時針方向注入；上面的內澆道均從大法蘭的邊緣沿順時針方向注入；澆注時鋼水先注入下法蘭端，當澆注到大法蘭端時，鋼水就從上面的內澆道繼續注入，形成階梯式澆注。本發明中三級階梯冒口形成的階梯式補縮定向凝固，有效控制金屬液凝固順序，使產生的縮松轉化為集中縮孔，并使集中縮孔轉移至冒口內，徹底消除縮孔縮松缺陷，獲得結構致密且金屬組織健全的優質毛坯。

技術領域

本發明屬于鑄造技術領域，具體涉及一種大型型面段鑄件的階梯式補縮鑄造工藝。

背景技術

調壓閥是國家風洞試驗的關鍵設備，而型面段是調壓閥中壓力調節的關鍵部件。其結構是兩端不同直徑的法蘭由中間喇叭狀的薄壁回轉體連接而成，特點是大口徑薄壁，兩端法蘭間的高度為700～1100mm，例如:DN2000調壓閥的型面段鑄件的兩端法蘭間高度為:836mm；對于這種大口徑薄壁殼體鑄鋼件，縮孔和縮松是鑄造工藝中經常出現的鑄造缺陷。對公稱尺寸≥DN800的（注：這里的公稱尺寸指型面段小法蘭端內徑尺寸，直徑越大，高度越高）型面段鑄件，其使用中受應用介質工況的沖擊大，所以對零件強度和剛度要求非常高。其一，若按照GB/T?12224標準中鑄件射線探傷或超聲波探傷規定，只需探傷兩端法蘭根部的3倍最小壁厚tm或70mm的環帶區,見圖1。按此要求設計了型面段鑄造工藝為：只在型面段的大、小法蘭端設計有冒口。此種工藝下所澆注的鑄件僅在口徑DN400及以下的鑄件是合格的?？趶酱笥贒N500時，鑄件中間喇叭狀過渡段因為鑄件壁薄受到鑄型冷卻自己先凝固，無法形成順序凝固的通道，造成了“卡脖子”區域，所以,無法得到上面大法蘭的冒口鋼水的補縮。根據筒形薄壁鑄件凝固特征，最后在筒形薄壁鑄件的中間部位出現“軸線縮孔”或“軸線縮松”。因為，鑄件的喇叭狀中間部位出現了大面積的縮孔、縮松缺陷,?又遠遠超過了鑄件允許的補焊面積和補焊處數，所以,鑄件報廢，損失慘重。

其二，用戶要求對鑄件全區域表面100%進行射線探傷或磁粉探傷，這種無損檢測要求超出標準規定的范圍。

其三，這種要求高質量無缺陷的鑄鋼件，必須保證“鑄造工藝出品率”≤45%，計算方法為鑄造工藝出品率:

N=100%×[鑄件質量/（鑄件質量+冒口質量+澆道質量）]。

對于口徑DN2000閥門的型面段鑄件單重13.3噸，按照其工藝出品率≤45%反算，需近30噸鋼水才夠澆注，鑄造廠用三臺10噸鋼爐同時冶煉鋼水，澆一個型面段鑄件，其鑄造成本近三十萬，又射線探傷成本約二十萬，費用大約五十多萬；購買型面段的廠家，只承擔一次檢測費用。所以，這種大型鑄件報廢,會造成嚴重的損失。

發明內容

本發明提供一種大型型面段鑄件的階梯式補縮鑄造工藝，以解決上述大口徑薄壁回轉類殼體經常出現鑄造缺陷的難題，保證此類鑄件形成結構致密且金屬組織健全的優質毛坯。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種大型型面段鑄件的階梯式補縮鑄造工藝，該型面段由兩端的大、小法蘭及連接大小法蘭的中間喇叭狀薄壁回轉體構成，在型面段的中間喇叭狀薄壁回轉體的型面過渡段設置有若干個第Ⅱ階梯冒口，冒口的厚度為≥3.0倍壁厚，冒口高度為2.5×冒口的厚度；與設置在小法蘭端的第Ⅰ階梯冒口與大法蘭端的第Ⅲ階梯冒口依次形成從下往上階梯式補縮定向凝固的方式；對于該冒口結構設置了左、右對稱布置的倒F字形澆注系統，下面的內澆道均從小法蘭邊緣按順時針方向注入；上面的內澆道均從大法蘭的邊緣沿順時針方向注入；澆注時鋼水先注入下法蘭端，當澆注到大法蘭端時，鋼水就從上面的內澆道繼續注入，形成階梯式澆注。

所述第Ⅰ階梯冒口、第Ⅱ階梯冒口和第Ⅲ階梯冒口之間均錯位布置。

所述第Ⅰ階梯冒口和第Ⅱ階梯冒口均設計為保溫暗冒口，第Ⅲ階梯冒口均設計為保溫明冒口。