浅谈混流式水轮机叶片铸造控制过程

辉精英

浅谈混流式水轮机叶片铸造控制过程  
2008-07-13  

作　　者：苏兰金



内容摘要





        叶片作为水轮机转轮上的重要部件之一，承受着水流的冲击带动转轮转动，其性能直接影响整台机组的运行。混流式水轮机转轮上的叶片特点是形状不规则、壁薄，且须经超声波和磁粉探伤检测，材质多为06Cr13Ni4Mo，所以其铸造过程是有别于其它普通铸件的。现就自己的经历做一些总结：



        一、主要工艺方案分析



        1、分型线：由于叶片形状不规则，没有平面，故采用曲面分型（即假胎造型）。分型面随叶片外边沿线随形，叶片正面朝下，背面朝上。这样保证在打磨加工时，正面用样板检查的基准性强。



        2、浇冒口的配置：由于叶片壁厚整体较薄，而上表面较广，不能单纯从顺序凝固考虑。应采用顺序凝固与同时凝固相结合。从叶片最薄处－―出水边开设横、内浇口。内浇口应考虑薄而宽，使钢液既能有充分的流道，又不会使叶片局部过热，产生裂纹。但内浇口的尺寸不易把握，往往在浇口与叶片连接处会产生纵向裂纹。根据这种现象的出现，有两种解决方案：（1）在内浇口与叶片连接处前20－30mm处横向设置一条比内浇口宽度稍长的拉筋。此拉筋不能太厚，一般采用3－5mm足可，高度方向可采用中间高两边低逐渐消失的渐开形。（2）内浇口采用缝隙式，这样浇口与叶片收缩一致就不会产生裂纹。采用第（1）种方案时，若拉筋处容易产生粘砂，所以应特别注意过渡圆角。拉筋可在热处理后刨去，采用第（2）种方案，钢液消耗更多，而且去除相对困难，但它充型平稳，质量更好。冒口可考虑在靠近进水边最厚处横向放置，一只腰圆形冒口即可。冒口尺寸确定可按叶片重量估算，取叶片重量的1/3-1/2.需要注意的是冒口尽量往长方向发展，别太高、太宽，若太宽的话会将叶片型线掩盖过多，不易清理成形，而太高的话无多大意义，造成浪费。



        3、缩尺的确定：型线检验样板是按叶片成品制作，不会包括缩尺，而模型制作时不可能再做样板。这可考虑将缩尺计算出后单独加在叶片四周，并随形过渡。这样叶片铸造成形后用样板检查是很合适的。缩尺根据情况一般设定为1.8－2％。



        二、其它控制要点：



        1、由于叶片上表面较广，若直接平行浇注，其液面上升速度不够，容易产生冷隔和表面粘砂现象。因此采用倾斜浇注，在合箱时将叶片进水边抬高，一般可抬高30o－35o， 这样既提高充型速度又使钢液上升平稳。



        2、切割冒口时需留5－10mm的余量，此余量在热处理后刨去，并按型线修整圆滑。冒口切割后用石棉布盖住保温使其缓冷，避免产生裂纹。在整个操作过程禁止吹风和溅水。



        3、热处理时装炉也是重要控制环节。叶片不可堆积平摞于台车上，需进水边朝上出水边朝下立放，并且两叶片之间留30－50mm间隙，或者采用专用胎具放置，避免叶片变形。叶片摆放方向于火口喷发方向平行，不可与之垂直，防止叶片受热不均匀而产生变形。热处理工艺采用1000℃正火＋600℃回火。



        每个企业的文化和所形成的习惯不一样，所以在铸造过程中控制手段和所抓重点也不尽相同。以上仅是个人的些许经验总结，望各位指教。