本發明涉及鑄造技術領域，特別涉及一種厚壁氣輪機高壓外缸進氣端鑄件的鑄造方法。

背景技術：

高壓外缸進氣端鑄件是超臨界凝氣式蒸汽輪機配套的耐熱鋼鑄件，無損檢測要求嚴格，不能有夾渣、縮松、裂紋等鑄造缺陷，其鑄件結構如圖1和圖2所示，包括缸體1，缸體1的一端設有與缸體同軸的法蘭端4，缸體1軸向中心偏下部位的直徑方向的兩外周設有水平橫管2，兩水平橫管的下方與缸體外壁的夾角處分別設有貓爪3。該高壓外缸進氣端鑄件結構有如下特點：

1）軸向斷面壁厚大，最大壁厚達536mm，凝固過程熱節多（熱節指在凝固過程中，鑄件內比周圍金屬凝固緩慢的節點或局部區域稱為熱節，此區域容易產生縮孔缺陷），不易設置冒口；

2）熱節分散且相對獨立，順序凝固差，液態補縮困難，容易產生縮松、縮孔等鑄造缺陷。

根據該鑄件的結構特點，其熱節主要分為法蘭端附近周部的熱節一，水平橫向管與缸體之間過渡角處的熱節二和熱節三，靠近貓爪一側的缸體出氣口處的口徑有臺階孔，該臺階孔的周部存在熱節四和貓爪根部因形狀向下彎，存在熱節五。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種上述厚壁氣輪機高壓外缸進氣端鑄件的鑄造方法，通過合理設置冒口、補貼和冷鐵結構以控制鑄件的凝固順序，提高冒口補縮能力，避免鑄造缺陷。

為實現本發明的目的，本發明提供一種厚壁氣輪機高壓外缸進氣端鑄件的鑄造方法，包括如下過程：

1）鑄造方向：澆注時，鑄件的法蘭端水平向上，貓爪端向下；

2）冒口和補貼設計：在法蘭端上側設置數個明冒口用于補縮熱節一，缸體出氣口端的臺階孔內部設置暗冒口用于補縮熱節四；在鑄件兩個水平橫管與缸體外壁連接處上方的過渡角處分別設置補貼一用于形成熱節一和熱節二的補縮通道；在所述暗冒口下方對應的臺階孔內設有補貼二，在貓爪與臺階孔外周的過渡角下方設置補貼三用于連通熱節四和熱節五的補縮通道，在暗冒口下側設置補貼四用于連通熱節四與暗冒口的補縮通道；

3）冷鐵的設計：在缸體內暗冒口外周對應熱節三上方的徑向設置一圈冷鐵一，缸體外與冷鐵一徑向對應的外周設置一圈冷鐵二，所述冷鐵一和冷鐵二用于提前關閉明冒口和暗冒口間的補縮通道。

本發明的鑄造方法中，根據鑄件結構特點和壁厚不均勻的特點，分別在鑄件的法蘭端上側設置明冒口，可以直接補縮法蘭端周向的熱節一，在熱節二上側設置補貼一用于連通熱節二和熱節一的補縮通道。在鑄件澆注方向的下部內側設置暗冒口，用于補縮臺階孔周圍的熱節三、熱節四和熱節五；在臺階孔與暗冒口之前通過補貼二連接形成補縮通道，補貼三用于形成貓爪根部的熱節五與熱節四的補縮通道，這樣就通過補貼二和補貼三形成了熱節三、熱節四、熱節五與暗冒口之間的補縮通道，以保證暗冒口對下部相對獨立的三個熱節區補縮。在暗冒口外周的缸體內外側分別設置一圈冷鐵一和冷鐵二，用于提前關閉明冒口和暗冒口間的補縮通道，以實現明冒口和暗冒口的分區補縮功能，并合理控制鑄件的凝固順序，同時保證明冒口對上部熱節一和熱節二的補縮能力。因此本發明的鑄造方法，通過多個補貼的配合使用形成一個明冒口的補縮通道和一個暗冒口的補縮通道，解決了缸體鑄件熱節多且分布散導致的鑄造縮松、縮孔等缺陷，通過冷鐵的合理設置，保證各冒口的補縮能力和鑄件的順序凝固，從而保證鑄件的質量。

為實現鑄件法蘭端的分區補縮，所述明冒口包括沿法蘭端上側的周向對稱分布的兩個明冒口一和兩個明冒口二，所述明冒口一位于水平橫管正上方對應的法蘭端上側，所述明冒口二分別位于兩明冒口一之間的法蘭端周向的上側。

進一步地，所述補貼一用于連通熱節二、熱節一和明冒口一之間的補縮通道。

為進一步實現良好的分區，所述法蘭端的缸體外，各相鄰的明冒口之間垂直方向分別設有冷鐵三。本結構的冷鐵三將相鄰的明冒口一和明冒口分沿垂直方向分區，可以進一步根據各冒口補縮區的熱節分布特點合理設置各明冒口的結構尺寸，以滿足補縮要求。

為保證暗冒口良好的補縮能力，所述暗冒口的高度高于水平橫管的高度。

附圖說明

圖1為厚壁氣輪機高壓外缸進氣端鑄件的結構圖。

圖2為厚壁氣輪機高壓外缸進氣端鑄件的熱節分部區。

圖3為本發明的厚壁氣輪機高壓外缸進氣端鑄件的鑄造工藝圖。

圖4為圖3的立體圖。

圖5為圖1的軸向剖面圖。

其中，1缸體；2水平橫管；3貓爪；4法蘭端；5熱節一；6熱節二；7熱節三，8熱節四；9熱節五；10a明冒口一；10b明冒口二；11補貼一；12冷鐵三；13補貼三；14冷鐵二；15暗冒口；16補貼二；17冷鐵一；18補貼四。

具體實施方式

本發明提供一種厚壁氣輪機高壓外缸進氣端鑄件的鑄造方法，如圖3—圖5所示，根據缸體然件的結構特點主要包括如下過程：

首先確定鑄件的鑄造方向：澆注時，鑄件的法蘭端4水平向上，貓爪3對應的一端向下。然后進行冒口和補貼設計：在法蘭端4上側設置數個明冒口用于補縮熱節一5，缸體1出氣口端的臺階孔內部設置暗冒口15用于直接補縮熱節四8；在鑄件兩個水平橫管2與缸體1外壁連接處上方的過渡角處分別設置補貼一11用于形成熱節一5和熱節二6的補縮通道；將暗冒口15下方對應的臺階孔鑄實相當于補貼二16，在貓爪3與臺階孔外周的過渡角下方設置補貼三13用于連通熱節四8和熱節五9的補縮通道，在暗冒口15下側與臺階孔上端周圍設置補貼四18用于連通熱節四與暗冒口的補縮通道；這樣，熱節三7、熱節四8和熱節五9的補縮通道通過補貼二16、補貼三13和補貼四18連通并通過暗冒口15補縮。最后進行冷鐵的設計：在缸體1內暗冒口15外周對應熱節三7上方設置一圈徑向冷鐵一17，缸體1與冷鐵一17徑向對應的外周設置一圈冷鐵二14，冷鐵一17和冷鐵二14用于提前關閉上部的明冒口和暗冒口15間的補縮通道，并且為保證暗冒口15的補縮效果，暗冒口15的高度需略高于水平橫管的高度。

本實施例中，因鑄件的法蘭端除法蘭結構外，外周還設有便于吊裝的吊把，并且吊把的方位與水平橫管的方位基本一致，因此明冒口進一步沿法蘭上側的周向對稱分為的兩個明冒口一10a和兩個明冒口二10b，其中明冒口一10a位于水平橫管2正上方對應的法蘭端上側，明冒口二10a分別位于兩明冒口一之間的法蘭端周向的上側，這樣可以實現分區補縮，保證鑄件的質量。為進一步保證分區補縮的效果，法蘭端4的缸體外，各相鄰的明冒口之間的垂直方向分別設有冷鐵三12。該冷鐵三12將相鄰的明冒口一10a和明冒口二10b分別沿垂直方向分區，可以進一步根據各冒口補縮區的熱節分布特點合理設置各明冒口的結構尺寸，以滿足補縮要求。

本發明的上述鑄造方法中，根據鑄件結構特點和壁厚不均勻的特點，分別在鑄件的法蘭端上側設置明冒口，可以直接補縮法蘭端周向的熱節一5，在熱節二6上側設置補貼一11用于連通熱節二6和熱節一5的補縮通道。在鑄件澆注方向的下部內側設置暗冒口15，用于補縮臺階孔周圍的熱節三7、熱節四8和熱節五9；在臺階孔與暗冒口15之前通過補貼二16連接形成補縮通道，補貼三13用于形成貓爪根部的熱節五9與熱節四8的補縮通道，這樣就通過補貼二16和補貼三13形成了熱節三7、熱節四8、熱節五9與暗冒口15之間的補縮通道，以保證暗冒口15對下部相對獨立的三個熱節區補縮。在暗冒口15外周的缸體內外側分別設置一圈內冷鐵和外冷鐵，用于提前關閉明冒口和暗冒口15間的補縮通道，以實現明冒口和暗冒口15的分區補縮功能，并合理控制鑄件的凝固順序，同時保證明冒口對上部熱節一5和熱節二6的補縮能力。因此本發明的鑄造方法，通過多個補貼的配合使用形成一個明冒口的補縮通道和一個暗冒口的補縮通道，解決了缸體鑄件熱節多且相互分布散導致的鑄造縮松、縮孔等缺陷，通過冷鐵的合理設置，保證各冒口的補縮能力和順序凝固，從而保證鑄件的質量。