專利名稱：一種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防變形的鑄造方法，尤其是涉及一種超大型混流式水輪機(jī)葉片防
變形的鑄造方法。
背景技術(shù)：
目前70萬千瓦水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的主要核心部件大型水輪機(jī)葉片采用約65噸超低碳不銹鋼一次性澆注成型，是混流式葉片技術(shù)指標(biāo)要求最高的大型葉片。由于葉片輪廓尺寸大，其輪廓尺寸為5245mmX4705mm，翹曲高度2406mm，壁厚從379mm 30mm差異顯著，幾何形狀復(fù)雜，鑄造及熱處理過程中變形明顯，故防變形技術(shù)的研究已成為葉片制造的核心難點(diǎn)之一，其制造技術(shù)長(zhǎng)期為國(guó)外少數(shù)幾家大公司所壟斷。 針對(duì)大型葉片鑄造生產(chǎn)中的變形問題，國(guó)內(nèi)尚無有效的辦法和措施。國(guó)內(nèi)普遍采取加大加工量的方法同種類型葉片加工量42mm 55mm，從而造成葉片毛坯件"肥頭大耳"，工藝出品率低，毛凈重比高、鑄造成本高。同時(shí)增加了葉片后續(xù)加工的工作量和加工成本，降低了加工效率，延長(zhǎng)了葉片的制造周期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝方法獨(dú)特、能降低了加工量、降低了毛凈重比、縮短生產(chǎn)周期、降低了成本、解決了葉片生產(chǎn)制造的變形問題和葉片加工量過大導(dǎo)致的"肥頭大耳"問題的一種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方法。
為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明通過如下方式實(shí)現(xiàn) —種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方法，包括制作模具、造型、合箱、澆注、落砂、清理和熱處理，其特征是上述制作模具是采用鋼木網(wǎng)狀框架為骨料，骨料內(nèi)填充樹脂，并依型線制作支撐，采用三箱T型組箱，實(shí)樣造型、平造立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用立式裝爐方法使用U型支撐工裝，冒口切割預(yù)留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口頸兩側(cè)設(shè)有保證葉片豎直方向的卡具； 制作和水輪機(jī)葉片線型和翹曲完全重合的胎板，在造型時(shí)將葉片放置在所述胎板上流砂操作； 在工藝設(shè)計(jì)工序建模時(shí)在變形區(qū)域依次遞增反變形量，根據(jù)葉片的變形趨勢(shì)，設(shè)計(jì)十字交叉的防變形拉筋，防變形拉筋設(shè)置位置為從葉片上冠、下環(huán)面和出水邊相交的尖點(diǎn)開始延伸到上冠、下環(huán)面和進(jìn)水邊相交的尖點(diǎn)；
所述反變形量橫向?yàn)? 45mm、縱向?yàn)? 40mm ;所述鋼筋骨架的結(jié)構(gòu)采用隨葉片型線，厚度50mm的鋼板為箱帶，用# 30的螺桿把合在砂箱梆子上作為主骨架，每500mm布置一根，采用120mmX 120mm，厚度為8mm的方鋼作為輔骨架焊接在箱帶之間，每500mm放置一根。
本發(fā)明有如下效果
1)工藝方法獨(dú)特本發(fā)明提供的一種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方 法，包括制作模具、造型、合箱、澆注、落砂、清理和熱處理，其特征是上述制作模具是采用 鋼木網(wǎng)狀框架為骨料，骨料內(nèi)填充樹脂，并依型線制作支撐，采用三箱T型組箱，實(shí)樣造型、 平造立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用 立式裝爐方法使用U型支撐工裝，冒口切割預(yù)留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口 頸兩側(cè)設(shè)有保證葉片豎直方向的卡具。 2)最大程度的減小葉片在凝固和熱處理過程中的變形傾向本發(fā)明采用模擬軟 件對(duì)葉片的三維模型的凝固收縮，變形傾向進(jìn)行模擬研究控制，根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，在變 形區(qū)域依次遞增反變形量0 45mm和0 40mm，根據(jù)葉片的變形趨勢(shì)，設(shè)計(jì)十字交叉的防 變形拉筋形成一種相對(duì)穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)，最大程度的減小葉片在凝固和熱處理過程中的變 形傾向。 3)消除模具本身輪廓尺寸過大在放置和運(yùn)輸過程中因重力差導(dǎo)致的變形本發(fā)
明提供的方法模具采用鋼木網(wǎng)狀框架為骨料，樹脂填充，保證模具的剛度。依型線制作專門
的支撐，消除模具本身輪廓尺寸過大在放置和運(yùn)輸過程中因重力差導(dǎo)致的變形。 4)保證了砂箱的剛性，增加了型砂的強(qiáng)度，減少了葉片在凝固收縮過程因砂型的
型壁位移而產(chǎn)生的變形本發(fā)明提供的方法采用三箱T型組箱，實(shí)樣造型、平造立澆、組合
砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置特制的鋼筋骨架。保證了砂箱的剛性，增
加了型砂的強(qiáng)度，減少了葉片在凝固收縮過程因砂型的型壁位移而產(chǎn)生的變形。 5)本發(fā)明熱處理采用立式裝爐方法使用專用U型支撐工裝，確保葉片一直處于基
本自由的狀態(tài)，沒有預(yù)應(yīng)力的施加，可以達(dá)到高溫自由伸張、降溫自由回復(fù)到原狀態(tài)，冒口
切割預(yù)留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口頸兩側(cè)設(shè)有保證葉片豎直方向的卡具。 6)降低了毛凈重比，縮短生產(chǎn)周期，降低了成本本發(fā)明提供的70萬千瓦水輪機(jī)
轉(zhuǎn)輪葉片制造防變形技術(shù)，如表l所示降低了加工量，降低了毛凈重比，縮短生產(chǎn)周期，降
低了成本，解決了葉片生產(chǎn)制造的變形問題和葉片加工量過大導(dǎo)致的"肥頭大耳"問題。
表1葉片放變形技術(shù)采取前后的加工量、毛凈重對(duì)比表
謝水"F 縱顛舒 加工量 42~55mm 36mm
毛凈重比 1.65 1.4

圖1為本發(fā)明模具的鋼木網(wǎng)狀框架結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明十字防變形拉筋安裝示意圖；
圖3為本發(fā)明三箱T型組箱造型法示意圖；
圖4為本發(fā)明立式裝爐法。
具體實(shí)施例方式
—種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方法，包括制作模具、造型、合箱、澆 注、落砂、清理和熱處理，其特征是上述制作模具是采用如圖1所示的鋼木網(wǎng)狀框架為骨 料，骨料內(nèi)填充樹脂，并依型線制作支撐，如圖3所示采用三箱T型組箱，實(shí)樣造型、平造 立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用如圖 4所示的立式裝爐方法使用U型支撐工裝，冒口切割預(yù)留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉 片，冒口頸兩側(cè)設(shè)有保證葉片豎直方向的卡具。 制作和水輪機(jī)葉片線型和翹曲完全重合的胎板，在造型時(shí)將葉片放置在所述胎板 上流砂操作。 工藝設(shè)計(jì)工序建模時(shí)在變形區(qū)域依次遞增反變形量，根據(jù)葉片的變形趨勢(shì)，如圖2 所示設(shè)計(jì)十字交叉的防變形拉筋，防變形拉筋設(shè)置位置從葉片上冠、下環(huán)面和出水邊相 交的尖點(diǎn)開始延伸到上冠、下環(huán)面和進(jìn)水邊相交的尖點(diǎn)，如圖2所示
所述反變形量橫向?yàn)? 45mm、縱向?yàn)? 40mm。 所述鋼筋骨架的結(jié)構(gòu)采用隨葉片型線，厚度50mm的鋼板為箱帶，主要受力件，用 # 30的螺桿把合在砂箱梆子上作為主骨架，每500mm布置一根。采用120mmX 120mm，厚度 為8mm的方鋼作為輔骨架焊接在箱帶之間，每500mm放置一根。
權(quán)利要求
一種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方法，包括制作模具、造型、合箱、澆注、落砂、清理和熱處理，其特征是上述制作模具是采用鋼木網(wǎng)狀框架為骨料，骨料內(nèi)填充樹脂，并依型線制作支撐，采用三箱T型組箱，實(shí)樣造型、平造立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用立式裝爐方法使用U型支撐工裝，冒口切割預(yù)留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口頸兩側(cè)設(shè)有保證葉片豎直方向的卡具。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方法，其特征是 制作和水輪機(jī)葉片線型和翹曲完全重合的胎板，在造型時(shí)將葉片放置在所述胎板上流砂操 作。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方法，其特征是 在工藝設(shè)計(jì)工序建模時(shí)在變形區(qū)域依次遞增反變形量，根據(jù)葉片的變形趨勢(shì)，設(shè)計(jì)十字交 叉的防變形拉筋，防變形拉筋設(shè)置位置為從葉片上冠、下環(huán)面和出水邊相交的尖點(diǎn)開始延 伸到上冠、下環(huán)面和進(jìn)水邊相交的尖點(diǎn)。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方法，其特征是所述反變形量橫向?yàn)? 45mm、縱向?yàn)? 40mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方法，其特征是 所述鋼筋骨架的結(jié)構(gòu)采用隨葉片型線，厚度50mm的鋼板為箱帶，用# 30的螺桿把合在砂箱 梆子上作為主骨架，每500mm布置一根，采用120mmX 120mm，厚度為8mm的方鋼作為輔骨架 焊接在箱帶之間，每500mm放置一根。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防變形的鑄造方法，尤其是涉及一種超大型混流式水輪機(jī)葉片防變形的鑄造方法，包括制作模具、造型、合箱、澆注、落砂、清理和熱處理，其特征是上述制作模具是采用鋼木網(wǎng)狀框架為骨料，骨料內(nèi)填充樹脂，并依型線制作支撐，采用三箱T型組箱，實(shí)樣造型、平造立澆、組合砂箱、樹脂自硬砂，面砂采用鉻鐵礦砂，型砂里放置有鋼筋骨架，熱處理采用立式裝爐方法使用U型支撐工裝，冒口切割預(yù)留平整冒口頸，方向朝下用來支撐葉片，冒口頸兩側(cè)設(shè)有保證葉片豎直方向的卡具；工藝方法獨(dú)特、能降低了加工量、降低了毛凈重比、縮短生產(chǎn)周期、降低了成本、解決了葉片生產(chǎn)制造的變形問題和葉片加工量過大導(dǎo)致的“肥頭大耳”問題。
文檔編號(hào)B22C9/22GK101716653SQ20091011768
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者彭凡, 扈廣麒, 潘鳳英, 閆新飛, 馬進(jìn) 申請(qǐng)人:寧夏共享鑄鋼有限公司;寧夏共享集團(tuán)有限責(zé)任公司