高压阀体的工艺设计及铸造生产Word格式.doc

高压阀体的工艺设计及铸造生产Word格式.doc

《高压阀体的工艺设计及铸造生产Word格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高压阀体的工艺设计及铸造生产Word格式.doc（3页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

982×

981（图1），净重7.5t，材质牌号ZG25CrNiMo。

工作压力70Mpa，须进行105Mpa的水压强度试验，不得出现渗漏和明显变形等现象。

磁粉探伤按API16A规范、依ASTME-709规定进行检测，重点是内腔和法兰颈部表面；

超声波探伤执行GB7233-87Ⅱ级标准，探伤位置为所有加工面；

铸件不允许有任何铸造缺陷。

铸件尺寸精度要求达到CT8-CT10，铸件非加工表面粗糙度要求达到Ra≤25μm。

如此特殊结构大型低合金高压阀体，无论是造型还是冶炼生产难度都非常大。

1、铸造工艺设计

1.1铸件的铸造工艺性分析

该高压阀体属于厚大铸件，壁厚在250mm—350mm范围。

在厚实部位的心部非常容易产生缩孔或缩松；

铸件在收缩过程中会因型、芯阻碍作用产生铸造应力，很易出现裂纹；

砂芯的砂量大其定位、排气及芯铁强度都是待解决的问题，必须事先予以重视，想办法在工艺上进行解决。

图1铸件结构尺寸简图

1.2确定浇注位置和分型面

如图2所示，铸件较高，因此采用三箱造型，以上下平面为分型面，上箱为冒口，下箱为冷铁和浇口，中箱采取中间对开组芯造型。

这样，铸件的整体结构全部在中箱内，有利于保证铸件尺寸，形成自下而上的顺序凝固，以最大限度地消除内部缩松倾向。

1.3浇注系统

采用开放式浇注系统，内浇道底返进入，这样的浇注系统结构简单、可靠，便于清理，连续充型平稳，能获得轮廓完整清晰的铸件。

依经验选择直浇口2个（采用φ70瓷管）分布于两侧,其中一侧直浇口直接与铸件本体浇口相通,直浇道中心至壳体中心线900mm（上、中、下箱直浇道对正），横浇口1个（φ65瓷管），底返式内浇口4个（φ55瓷管）；

另一侧直浇口直接与冒口相通,横浇口（φ65瓷管）1个，内浇口（φ40瓷管）3个。

图2铸造工艺方案图

1.4冒口

在铸件厚大部位处放置保温明冒口400×

600×

875两个、460×

700×

875一个，经校验冒口的补缩能力足够。

1.5补贴

圆法兰颈上部设置200mm宽×

600mm长的补贴、下部增加20mm厚的随形防裂拉筋，方台端补贴为厚80mm×

长600mm，以增强垂直补缩距离。

1.6冷铁

圆法兰端面及方台端面处两侧下部放置140×

180×

δ100扇形随弧外冷铁共4块（圆法兰端面明冷铁2块，方端面隔砂暗冷铁2块）；

下箱冷铁共7块，其中明冷铁3块（中间250×

400×

δ150一块，两侧180×

δ130各一块），隔砂（砂层厚15—20mm）暗冷铁200×

160×

δ90共4块。

暗冷铁设置和使用，既起激冷作用又可防止收缩受阻，以免产生裂纹。

1.7砂芯

该铸件两个方孔510±

5、280-4+3、182+6-2不允许超出给定的公差范围。

因此，上下两半砂芯采用换活块的方式共用一个芯盒，用φ90×

20的厚壁钢管开设排气孔并缠绕草绳做芯铁，以加强排气、增大退让性，方孔上部与下部均不留芯头，只在圆孔轴向两端预留300mm芯头进行定位，以保证型腔尺寸准确，。

2、铸造生产控制

2.1模样的制作

模样采用半实样，冒口补贴及拉筋为活块；

加工余量为10mm；

铸造收缩率为2%；

起模斜度2.5°

；

分型负数10mm（便于合箱调整壁厚）。

2.2造型方法

造型材料选用福建平潭天然硅砂，粒度40—70目，含泥量≤0.5%，水分≤0.5%，SiO2含量大于97%。

使用型砂表面强度高、流动性好、退让性好、铸件表面光滑的新型水玻璃酯硬化砂。

混砂设备使用悬臂式混砂机，型砂（80%再生砂+20%新砂）+3%水玻璃+0.5%有机酯固化剂；

芯砂（60%再生砂+40%新砂）+3%水玻璃+0.5%有机酯固化剂。

在型腔表面和砂芯表面铺设15mm厚的铬铁矿砂，其余地方刷锆英粉醇基涂料2—3遍以防粘砂。

2.3合箱

首先将内腔砂芯按正确位置组合好，其次码放中箱砂芯（注意方向），检查铸件尺寸保证壁厚上下一致，确保上箱浇冒口和下箱冷铁位置与中箱对正，在芯头部位塞好石棉绳防止跑火并引草绳至箱外以便排气。

2.4冶炼浇注

ZG25CrNiMo化学成分为（%）：

C0.26—0.30，Si0.20—0.35，Mn0.80—1.00，Cr0.60—1.00，Ni0.50—0.95，Mo0.20—0.30，Cu≤0.18，P≤0.025，S≤0.025。

给定的化学成分范围窄，P、S含量低。

冶炼时加强脱硫除磷，贵金属镍、钼铁合金的加入量一定控制在给定的范围内，准确配料，以确保铸件材质合格。

熔炼设备为15吨电弧炉，铸件毛坯包括浇冒口总重为13.5t，一炉浇一件，浇注温度为1580℃。

钢液脱氧一定要干净彻底，以防产生气孔。

先浇通工件的底返式浇口，待冒口中钢水上来高度接近其内浇口后，及时加保温剂，移动浇包继续浇注另一侧通冒口的浇口，直到浇满为止。

不用点冒口补缩，钢水消耗少，补缩效率高，且保证铸件的化学成分不变。

2.5清理

铸件浇注成型在砂型内保温四天后开箱、回收冷铁，将型腔内芯砂清理干净，切除浇冒口及补贴与拉筋，取出芯铁。

2.6热处理工艺

铸件必须经过一次高温正火940—950℃保温12小时，然后出炉空冷。

二次细化晶粒正火880—900℃保温10小时，然后出炉空冷。

粗加工检验合格后进行调质热处理，其中淬火850±

10℃保温8小时，然后迅速出炉水淬；

回火660—680℃保温10小时，然后出炉空冷。

铸件经调质热处理后，机械性能应达到：

σ0.2≥517MPa，σb≥655MPa，ψ≥35%,δ≥18%,AKV-29℃≥21J，表面硬度HB210—234。

2.7铸件的补焊

该厚大的铸件在浇注充型过程中对型腔烘烤时间过长，因此在铸件的顶部易产生局部小块落砂或夹砂缺陷。

铸件铸造缺陷的补焊，执行ASME《锅炉压力容器规范》。

调质前外表面用J757Ni焊条、内腔和通孔用J857Cr焊条，调质后全部使用GQC焊丝（保护气体为80%氩气+20%二氧化碳）。

铸件表面8mm以下的缺陷用普通焊丝补焊，大于8mm的用规定焊材补焊。

对于较大的缺陷剖净后均匀预热烘烤300—350℃以上，磨净表面气刨渗碳层，再分层焊补。

对补焊处均匀预热并覆盖石棉布保温冷却至常温再修磨，直至探伤检验合格为止。

2.8生产验证

依照该工艺铸造的特殊结构大型高压阀体低合金铸钢件，外观光洁耐看，表面美观。

经机加工做水压试验无渗漏和变形缺陷、磁粉探伤无裂纹。

我公司生产的产品已经出口国外且使用效果良好，无论是内在质量还是外在质量都得到了用户的好评。

3、结束语

特殊结构大型高压阀体低合金铸钢件的铸造生产，采取中箱组芯造型铸造工艺，来保证铸件尺寸精度，此工艺方案合理可行；

正确运用保温冒口、补贴、保温覆盖剂、冷铁，可获得组织致密的铸件，力学性能达到技术条件要求。

作者简介：

贾泽春1962年4月生人大学文化工程师多年从事铸造理论研究与工艺设计工作，在全国知名刊物多次发表有价值的学术论文，曾两次荣获秦皇岛市政府嘉奖。

地址：

秦皇岛市海港区海阳路299号电话13780339917邮编066000E-mail:

Ligm1963@