汽轮机再热阀体工艺优化研究

汽轮机再热阀体工艺优化研究

1再热劳动参数设置发动机装置是发动机的重要部件，可以承受高温高压。本文所述再热阀体是国内某汽轮机厂用于600MW汽轮机机组的重要部件,铸件内外质量都要求苛刻,其结构较复杂。需要进行100%UT和MT,表面50mm厚度的UT等级高于其它厚度,管口要求进行RT探伤,尺寸要求严格。近年来,二重生产的汽轮机阀体产品不断增加,成为新的经济增长点之一。但是再热阀体铸件还存在如下问题,使得阀体的生产周期长,制约了阀体生产的发展。(1)质量不稳定,内部UT缺陷较多。(2)外皮增肉多,清理切割量大、型线清理难度大,常在切割增肉时产生新的裂纹,外观质量差。(3)收得率和钢水利用率低,切屑率高。针对以上存在的问题,我们对再热阀体进行了工艺优化对比研究。2对于芯体表面砂子原来采用的是平撞平浇方案,见图1。采用平撞平浇方案有以下缺点:(1)外皮增肉量很大,上箱面的型线(R圆角)基本上是修出来的,常出现多挖现象,焊补量很大,外观质量较差。(2)上箱面的内外由于气体不易排出,常出现大面积的气孔缺陷;由于主芯采用平撞平下,芯盒用对开式,芯子的上箱面及圆角部位的砂子紧实度不够,会出现粘砂现象。(3)阀体壁上的补缩主要是设置周向增肉增加补缩斜度,但是由于补缩距离大,几乎每件在离增肉较远的位置都会出现UT缺陷。3工艺改进后的方案模拟结果为了解决原工艺出现的问题,我们对工艺进行了优化,决定采用立撞立浇方案。在大管口端面设置圈冒口,在壁上设置补缩斜度进行补缩,在内腔设置暗冒口以保证环形带的质量,见图2所示。为了更好地了解新工艺的效果,我们运用MAGMA凝固模拟软件进行温度场模拟,用FEEDING(填充率)和NTYAMA(致密度)判据进行缺陷判断,模拟结果见图3所示。由图3可知,优化方案的模拟结果良好。该方案有以下优点:(1)在外皮上没有任何增肉,型线及圆角铸造成型,还可以避免因切割出现的裂纹,外观质量好。(2)气孔缺陷较平撞平浇方案少得多,但是部分件在侧面的横管子上面由于排气不畅,仍有气孔。(3)UT缺陷也少得多,工艺创新后其效果非常明显。新工艺方案不仅可以保证铸件内部质量,而且外观质量好,型线易于保证,还可以避免该类材质在切割中易产生的裂纹。由于采用了与以往完全不同的新工艺,所以在前期生产中,重点关注了工艺改进后造型对阀体铸件质量的影响,主要是型腔的出气,砂型的紧实度及圆角处的砂型。采用新工艺后,芯子采用立撞立下,其紧实度及圆角部位的成型较原工艺芯子平撞平下的方案好得多。从外观看,外皮和内腔的质量较以前有较大的改善,气孔也较以前的方案少。其内部UT缺陷也较以往少得多。4立撞击立浇方案的不足(1)工艺优化方案的钢液利用率比原方案提高2%,切屑率降低5%。(2)工艺优化方案的毛坯切割面积几乎没有,其毛坯切割量及清理时间远少于平撞平浇方案,还可避免因切割而产生裂纹的危险。(3)平撞平浇方案较为突出的问题是外皮增肉切割清理量大,外皮型线不易保证,最为严重的是圆角部位,常出现切割增肉时多挖现象,焊补量大。立撞立浇方案则完全避免上述缺陷。立撞立浇方案生产的铸件外观质量远好于平撞平浇的。(4)立撞立浇方案的UT缺陷比平撞平浇方案减少50%以上。因此,立撞立浇方案的内部质量好于平撞平浇,减少了焊条消耗量,缩短了生产周期。5提高了生产质量通过对再热阀体的工艺优化和生产验证,可得出如下结论:(1)采用立撞立浇方案其内外质量都优于原平撞平浇方案,减少了焊条消耗量,降低了生