專(zhuān)利名稱(chēng)：一種槽楔銅合金液態(tài)過(guò)濾凈化鑄造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高性能要求的大功率汽輪發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵構(gòu)件轉(zhuǎn)子(軸)槽楔銅合金的 制造裝置，尤其涉及其液態(tài)過(guò)濾凈化鑄造裝置。
背景技術(shù)：
汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽楔銅合金要用高強(qiáng)度高傳導(dǎo)性的銅合金制造，它的作用是鑲嵌在巨 大汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(軸)表面的縱向槽的上口部位，以壓緊槽內(nèi)的勵(lì)磁繞組導(dǎo)線和絕緣體， 其工作條件惡劣，要承受轉(zhuǎn)子以3000轉(zhuǎn)/分及其以上的速度高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生巨大離心力的作 用。為了防止甩脫，釀成重大安全事故，它必須有高的強(qiáng)度和塑性；要有高的電、熱傳 導(dǎo)性，這是因它們?cè)陔娏鳟a(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，特別是發(fā)電機(jī)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)， 在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流通過(guò)槽楔銅合金表面時(shí)，使其溫度迅速升高，使其綜合性 能降低；它們?cè)陂L(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，表面經(jīng)受高速、高壓、高溫蒸氣流的沖刷和腐蝕。 對(duì)300—1000MW大功率汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽楔銅合金除要滿(mǎn)足優(yōu)良的綜合力學(xué)性能要求 外，還必須具有耐高速、高溫、高壓氣流的沖蝕，要保證這些性能要求，必須保證合金內(nèi) 部成分均勻、組織致密，嚴(yán)格控制內(nèi)部微觀缺陷的形成，不允許內(nèi)部存在微小的氣孔、疏 松、裂紋、夾雜、夾渣等缺陷存在。槽楔銅合金要經(jīng)數(shù)十道工序的冷、熱加工，尤其合金 在鑄造過(guò)程中形成的夾雜、夾渣和超過(guò)一定尺寸的化合物，在后續(xù)的加工過(guò)程中不能得到 大的改善和消除將發(fā)展成為微裂紋源，疲勞斷裂源和腐蝕、點(diǎn)蝕源，不僅影響材料的致密 性，而且降低合金的綜合性能，成為價(jià)值昂貴的發(fā)電機(jī)組的重大隱患。
公開(kāi)號(hào)為CN2550092Y、名稱(chēng)為"鑄造定量過(guò)濾澆口杯"的專(zhuān)利公開(kāi)了一種澆注裝置， 其過(guò)濾網(wǎng)放置在澆口杯的底部，對(duì)鐵水過(guò)濾凈化；該裝置的缺陷是過(guò)濾不徹底，懸浮物和 夾渣不能完全清除。申請(qǐng)?zhí)枮?0051012301LX，名稱(chēng)為"大容量汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子銅合金槽 楔及其制備方法"的專(zhuān)利采用底注開(kāi)放式澆注系統(tǒng)，但并未對(duì)該底注開(kāi)放式澆注系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)作詳細(xì)公開(kāi)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種制造槽楔銅合金液態(tài)過(guò)濾凈 化鑄造裝置，可使銅合金液得到進(jìn)一步凈化，減少銅合金的疲勞斷裂和應(yīng)力腐蝕斷裂源， 提高銅合金的綜合性能。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是由鑄造裝置和過(guò)濾凈化裝置組成，鑄造裝置包括鑄 錠、冒口和鑄錠，過(guò)濾凈化裝置設(shè)置在鑄錠下部，過(guò)濾凈化裝置由澆杯、垂直澆杯底部的
3直澆道、水平設(shè)置的橫澆道和垂直鑄錠底部的內(nèi)澆道連通組成。直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道 的截面積之比為1: 1.65—1.78: 1.45—1.55。
在橫澆道前端設(shè)置一個(gè)暗集渣包，在暗集渣包后依次設(shè)置三道陶瓷濾網(wǎng)在橫繞道上； 其中第二道陶瓷濾網(wǎng)的網(wǎng)孔小于第一道陶瓷濾網(wǎng)的網(wǎng)孔，第三道陶瓷濾網(wǎng)的網(wǎng)孔小于第二 道陶瓷濾網(wǎng)的網(wǎng)孔。
本實(shí)用新型的有益效果是
1、 本實(shí)用新型適用多種高強(qiáng)度高導(dǎo)電性的槽楔銅合金的凈化處理，特別適用于含化 學(xué)特性活潑，在高溫熔煉中易氧化形成夾雜、夾渣和超過(guò)一定尺寸的化合物的銅合金，銅 合金經(jīng)過(guò)三道不同孔隙率的陶瓷過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾凈化，合金內(nèi)部的氧化物、夾雜物、夾渣得到 有效的控制，合金的綜合性能得到顯著的提高。
2、 本實(shí)用新型銅合金液經(jīng)凈化處理后，內(nèi)部的疏松、夾雜、夾渣等微觀缺陷大為減 少，合金冷熱壓力加工性能提高，微裂紋發(fā)生得到有效控制，特別是在經(jīng)超聲波嚴(yán)格探傷
的合格率得到顯著提高，使成品合格率達(dá)到85%以上，合金的制造成本大為降低。


下面通過(guò)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中第一道陶瓷濾網(wǎng)5的正視圖； 圖3是圖1中第二道陶瓷濾網(wǎng)6的正視圖； 圖4是圖1中第三道陶瓷濾網(wǎng)7的正視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型由鑄造裝置和過(guò)濾凈化裝置兩部分組成。其中鑄造裝置包
括鑄錠9和與鑄錠9上端連通的冒口 10。過(guò)濾凈化裝置設(shè)置在鑄錠9外部，過(guò)濾凈化裝 置由澆杯l、垂直澆杯1底部的直澆道2、水平設(shè)置的橫澆道4和垂直鑄錠9底部的內(nèi)澆 道8連通組成。直澆道2、橫澆道4和內(nèi)澆道8的截面之比為1: 1.65—1.78: 1.45—1.55。 在橫澆道4前端設(shè)置一個(gè)暗集渣包3，在暗集渣包3后依次設(shè)置三道陶瓷濾網(wǎng)5、 6、 7在 橫澆道4上。如圖2 4所示，三道陶瓷濾網(wǎng)中的第二道陶瓷濾網(wǎng)6的網(wǎng)孔小于第一道陶 瓷濾網(wǎng)5的網(wǎng)孔，第三道陶瓷濾網(wǎng)7的網(wǎng)孔小于第二道陶瓷濾網(wǎng)6的網(wǎng)孔。具體是第一 道陶瓷濾網(wǎng)5的孔隙率為78%—88%、第二道陶瓷濾網(wǎng)6的孔隙率為65%—75%、第三道陶 瓷濾網(wǎng)為7的孔隙率為65%—75%。
本實(shí)用新型的工作方法是將不同成分的槽楔銅合金在中頻感應(yīng)爐中熔煉后澆入澆 杯l中，澆注過(guò)程中，銅液按圖1中箭頭所指的方向從直澆道2沖入底部凹坑，流注入橫澆道4的前端，向上翻騰，此時(shí)浮在銅液面上比重較輕的浮渣以及形成的夾雜上浮集中到
暗集渣包3內(nèi)，使在銅液中的浮渣、夾雜不堵塞第一道陶瓷濾網(wǎng)5的網(wǎng)孔；銅液再通過(guò)第
二道陶瓷濾網(wǎng)6和第三道陶瓷濾網(wǎng)7進(jìn)一步過(guò)濾后經(jīng)內(nèi)澆道8注入鑄錠9內(nèi)，此過(guò)程中， 銅液先經(jīng)過(guò)孔徑比較大的第一道陶瓷濾網(wǎng)5使尺寸較大的浮渣和夾雜得到阻擋和過(guò)濾，再 經(jīng)較細(xì)小的第二道陶瓷濾網(wǎng)6，使銅液得到過(guò)濾網(wǎng)吸附凈化，最后通過(guò)孔徑更細(xì)小的和第 三道陶瓷濾網(wǎng)7，使銅液再次過(guò)濾凈化，流入鑄錠9鐵模內(nèi)鑄造成形。經(jīng)超聲波探傷該槽 楔銅合金的合格率由原來(lái)的30%左右提高到85%以上。
下面通過(guò)3個(gè)實(shí)施例再詳細(xì)描述本實(shí)用新型。 實(shí)施例l:
參照?qǐng)Dl，將液態(tài)槽楔銅合金采用非真空中頻感應(yīng)爐熔煉后澆入澆杯l中，澆注裝置 中的直澆道2、橫澆道4和內(nèi)澆道8的截面積比例為1: 1.65: 1.45，設(shè)第一道陶瓷濾網(wǎng) 5的的孔隙率為78%，第二道陶瓷濾網(wǎng)6的孔隙率為65%，第三道陶瓷濾網(wǎng)7的孔隙率為 60%。銅液從澆杯1通過(guò)直澆道2，使熔渣和夾雜物上浮流入橫澆道4前端時(shí)，上浮集中到 暗集渣包3，銅液再經(jīng)過(guò)三道陶瓷濾網(wǎng)的過(guò)濾和吸附，流入鑄錠9鐵模內(nèi)鑄造成形，經(jīng)超 聲波探傷槽楔銅合金的合格率達(dá)到85%。 實(shí)施例2:
將液態(tài)槽楔銅合金采用非真空中頻感應(yīng)爐熔煉后澆入燒杯1中，澆注裝置中的直澆道 2、橫澆道5和內(nèi)澆道8的截面比例為1: 1.70: 1.50，設(shè)第一道陶瓷濾網(wǎng)5的孔隙率為 83%，第二道陶瓷濾網(wǎng)6的網(wǎng)的孔隙率為69%，第三道陶瓷濾網(wǎng)7的孔隙率為57%。銅液從 澆杯1通過(guò)直澆道2，使熔渣和夾雜物上浮流入橫澆道4前端時(shí)，上浮集中到暗集渣包3， 銅液再經(jīng)過(guò)三道陶瓷濾網(wǎng)的過(guò)濾和吸附，流入鑄錠9鐵模內(nèi)鑄造成形，鑄錠成材率高，與 不經(jīng)濾網(wǎng)凈化銅合金比，力學(xué)性能顯著提高，超聲波探傷合格率為90%。 實(shí)施例3:
將液態(tài)槽楔銅合金采用非真空中頻感應(yīng)爐熔煉后澆入燒杯1中，澆注裝置中的直澆道 2、橫澆道5和內(nèi)澆道8的截面比例為1: 1.78: 1.55,設(shè)第一道陶瓷濾網(wǎng)5的孔隙率為 88%，第二道陶瓷濾網(wǎng)6的孔隙率為75%，第三道陶瓷濾網(wǎng)7的孔隙率為55%。銅液從澆杯 l通過(guò)直澆道2，使熔渣和夾雜物上浮流入橫澆道4前端時(shí)，翻騰集中到暗集渣包3，銅 液再經(jīng)過(guò)三道陶瓷濾網(wǎng)的過(guò)濾和吸附，流入鑄錠9鐵模內(nèi)鑄造成形，經(jīng)超聲波探傷槽楔銅 合金的合格率達(dá)到88%。
權(quán)利要求1. 一種槽楔銅合金液態(tài)過(guò)濾凈化鑄造裝置，由鑄造裝置和過(guò)濾凈化裝置組成，鑄造裝置包括鑄錠(9)和冒口(10)，其特征是過(guò)濾凈化裝置設(shè)置在鑄錠(9)外部，過(guò)濾凈化裝置由澆杯(1)、垂直澆杯(1)底部的直澆道(2)、水平設(shè)置的橫澆道(4)和垂直鑄錠(9)底部的內(nèi)澆道(8)連通組成，直澆道(2)、橫澆道(4)和內(nèi)澆道(8)的截面積之比為11.65～1.781.45～1.55。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種槽楔銅合金液態(tài)過(guò)濾凈化鑄造裝置，其特征是在橫澆道(4)前端設(shè)置一個(gè)暗集渣包(3)，在暗集渣包(3)后依次設(shè)置三道陶瓷濾網(wǎng)(5、 6、 7)在橫澆道(4)上；其中第二道陶瓷濾網(wǎng)(6)的網(wǎng)孔小于第一道陶瓷濾網(wǎng)(5)的網(wǎng)孔， 弟二追陶i^源網(wǎng)W)的網(wǎng)扎小卞弟一追陶1S源RI 、W HMRI孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種槽楔銅合金液態(tài)過(guò)濾凈化鑄造裝置，其特征是所述第 一道陶瓷濾網(wǎng)(5)的孔隙率為78% 88%，第二道陶瓷濾網(wǎng)(6)的孔隙率為65% 75%， 第三道陶瓷濾網(wǎng)(7)的孔隙率為55% 60%。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種槽楔銅合金液態(tài)過(guò)濾凈化鑄造裝置，由鑄造裝置和過(guò)濾凈化裝置組成，鑄造裝置包括鑄錠和冒口，過(guò)濾凈化裝置設(shè)置在鑄錠外部，過(guò)濾凈化裝置由澆杯、垂直澆杯底部的直澆道、水平設(shè)置的橫澆道和垂直鑄錠底部的內(nèi)澆道連通組成，直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道的截面積之比為1∶1.65～1.78∶1.45～1.55。在橫澆道前端設(shè)置一個(gè)暗集渣包，在暗集渣包后依次設(shè)置三道陶瓷濾網(wǎng)在橫澆道上；其中第二道陶瓷濾網(wǎng)的網(wǎng)孔小于第一道陶瓷濾網(wǎng)的網(wǎng)孔，第三道陶瓷濾網(wǎng)的網(wǎng)孔小于第二道陶瓷濾網(wǎng)的網(wǎng)孔。本實(shí)用新型成品合格率達(dá)到85％以上，降低了合金的制造成本。
文檔編號(hào)B22D35/04GK201279582SQ20082021650
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者孫景明, 孫爰俊, 惠 李, 王冀恒, 謝春生, 遲永強(qiáng), 金云學(xué) 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)