汽輪機(jī)再熱閥體工藝優(yōu)化研究

汽輪機(jī)再熱閥體工藝優(yōu)化研究

1再熱勞動(dòng)參數(shù)設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)裝置是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，可以承受高溫高壓。本文所述再熱閥體是國內(nèi)某汽輪機(jī)廠用于600MW汽輪機(jī)機(jī)組的重要部件,鑄件內(nèi)外質(zhì)量都要求苛刻,其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。需要進(jìn)行100%UT和MT,表面50mm厚度的UT等級(jí)高于其它厚度,管口要求進(jìn)行RT探傷,尺寸要求嚴(yán)格。近年來,二重生產(chǎn)的汽輪機(jī)閥體產(chǎn)品不斷增加,成為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)之一。但是再熱閥體鑄件還存在如下問題,使得閥體的生產(chǎn)周期長,制約了閥體生產(chǎn)的發(fā)展。(1)質(zhì)量不穩(wěn)定,內(nèi)部UT缺陷較多。(2)外皮增肉多,清理切割量大、型線清理難度大,常在切割增肉時(shí)產(chǎn)生新的裂紋,外觀質(zhì)量差。(3)收得率和鋼水利用率低,切屑率高。針對(duì)以上存在的問題,我們對(duì)再熱閥體進(jìn)行了工藝優(yōu)化對(duì)比研究。2對(duì)于芯體表面砂子原來采用的是平撞平澆方案,見圖1。采用平撞平澆方案有以下缺點(diǎn):(1)外皮增肉量很大,上箱面的型線(R圓角)基本上是修出來的,常出現(xiàn)多挖現(xiàn)象,焊補(bǔ)量很大,外觀質(zhì)量較差。(2)上箱面的內(nèi)外由于氣體不易排出,常出現(xiàn)大面積的氣孔缺陷;由于主芯采用平撞平下,芯盒用對(duì)開式,芯子的上箱面及圓角部位的砂子緊實(shí)度不夠,會(huì)出現(xiàn)粘砂現(xiàn)象。(3)閥體壁上的補(bǔ)縮主要是設(shè)置周向增肉增加補(bǔ)縮斜度,但是由于補(bǔ)縮距離大,幾乎每件在離增肉較遠(yuǎn)的位置都會(huì)出現(xiàn)UT缺陷。3工藝改進(jìn)后的方案模擬結(jié)果為了解決原工藝出現(xiàn)的問題,我們對(duì)工藝進(jìn)行了優(yōu)化,決定采用立撞立澆方案。在大管口端面設(shè)置圈冒口,在壁上設(shè)置補(bǔ)縮斜度進(jìn)行補(bǔ)縮,在內(nèi)腔設(shè)置暗冒口以保證環(huán)形帶的質(zhì)量,見圖2所示。為了更好地了解新工藝的效果,我們運(yùn)用MAGMA凝固模擬軟件進(jìn)行溫度場模擬,用FEEDING(填充率)和NTYAMA(致密度)判據(jù)進(jìn)行缺陷判斷,模擬結(jié)果見圖3所示。由圖3可知,優(yōu)化方案的模擬結(jié)果良好。該方案有以下優(yōu)點(diǎn):(1)在外皮上沒有任何增肉,型線及圓角鑄造成型,還可以避免因切割出現(xiàn)的裂紋,外觀質(zhì)量好。(2)氣孔缺陷較平撞平澆方案少得多,但是部分件在側(cè)面的橫管子上面由于排氣不暢,仍有氣孔。(3)UT缺陷也少得多,工藝創(chuàng)新后其效果非常明顯。新工藝方案不僅可以保證鑄件內(nèi)部質(zhì)量,而且外觀質(zhì)量好,型線易于保證,還可以避免該類材質(zhì)在切割中易產(chǎn)生的裂紋。由于采用了與以往完全不同的新工藝,所以在前期生產(chǎn)中,重點(diǎn)關(guān)注了工藝改進(jìn)后造型對(duì)閥體鑄件質(zhì)量的影響,主要是型腔的出氣,砂型的緊實(shí)度及圓角處的砂型。采用新工藝后,芯子采用立撞立下,其緊實(shí)度及圓角部位的成型較原工藝芯子平撞平下的方案好得多。從外觀看,外皮和內(nèi)腔的質(zhì)量較以前有較大的改善,氣孔也較以前的方案少。其內(nèi)部UT缺陷也較以往少得多。4立撞擊立澆方案的不足(1)工藝優(yōu)化方案的鋼液利用率比原方案提高2%,切屑率降低5%。(2)工藝優(yōu)化方案的毛坯切割面積幾乎沒有,其毛坯切割量及清理時(shí)間遠(yuǎn)少于平撞平澆方案,還可避免因切割而產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)。(3)平撞平澆方案較為突出的問題是外皮增肉切割清理量大,外皮型線不易保證,最為嚴(yán)重的是圓角部位,常出現(xiàn)切割增肉時(shí)多挖現(xiàn)象,焊補(bǔ)量大。立撞立澆方案則完全避免上述缺陷。立撞立澆方案生產(chǎn)的鑄件外觀質(zhì)量遠(yuǎn)好于平撞平澆的。(4)立撞立澆方案的UT缺陷比平撞平澆方案減少50%以上。因此,立撞立澆方案的內(nèi)部質(zhì)量好于平撞平澆,減少了焊條消耗量,縮短了生產(chǎn)周期。5提高了生產(chǎn)質(zhì)量通過對(duì)再熱閥體的工藝優(yōu)化和生產(chǎn)驗(yàn)證,可得出如下結(jié)論:(1)采用立撞立澆方案其內(nèi)外質(zhì)量都優(yōu)于原平撞平澆方案,減少了焊條消耗量,降低了生