一种大型阀壳类铸钢件的浇注系统

摘要

本发明提供了一种大型阀壳类铸钢件的浇注系统，结构包括：依次连接的浇口杯、直浇道、缓流横浇道、横浇道、内浇道。其中，所述缓流横浇道为一级横浇道，通过竖直引流浇道与其上方的二级横浇道连接，该二级横浇道的纵截面为V字型，二级横浇道的末端通过竖直引流浇道与其上端的三级横浇道连接，该三级横浇道的纵截面为V字型，所述内浇道与三级横浇道垂直连接，方向竖直向上，三级横浇道的末端依次连接导渣浇道、变径浇道，以及与变径浇道垂直连接且竖直向上的集渣浇道，本发明使钢水充型过程平稳，集渣效果显著，减低了铸件表面夹渣、夹杂缺陷的产生。

权利要求

1.一种大型阀壳类铸钢件的浇注系统，包括：依次连接的浇口杯、直浇道，缓流横浇道、横浇道、内浇道，其特征在于，所述浇注 系统由陶瓷材料制成，所述缓流横浇道为一级横浇道，通过竖直引流浇道与其上方的二级横浇道连接，该二级横浇道的纵截面为V字型；

二级横浇道的末端通过竖直引流浇道与其上端的三级横浇道连接，该三级横浇道的纵截面为V字型；

所述内浇道与三级横浇道垂直连接，方向竖直向上；

三级横浇道的末端依次连接导渣浇道、变径浇道，以及与变径浇道垂直连接且竖直向上的集渣浇道。

2.根据权利要求1所述的大型阀壳类铸钢件的浇注系统，其特征在于，所述二级横浇道和三级横浇道与水平面的夹角α为15～20°。

3.根据权利要求1所述的大型阀壳类铸钢件的浇注系统，其特征在于，所述内浇道设置在铸件底部厚壁位置处，且对应上型箱有补缩冒口的区域。

4.根据权利要求1所述的大型阀壳类铸钢件的浇注系统，其特征在于，所述导渣浇道与相邻的三级横浇道等径且在同一直线上，长度大于200mm。

5.根据权利要求1所述的大型阀壳类铸钢件的浇注系统，其特征在于，所述集渣浇道与明冒口的高度相同。

6.根据权利要求1所述的大型阀壳类铸钢件的浇注系统，其特征在于，所述变径浇道的长度为500mm～1000mm，最小截面面积为最大截面面积的45％～55％。

7.根据权利要求1所述的大型阀壳类铸钢件的浇注系统，其特征在于，所述直浇道、三级横浇道、内浇道的截面面积比为1:3:6。

说明书

一种大型阀壳类铸钢件的浇注系统

技术领域

[0001] 本发明涉及铸件的浇注系统，尤其涉及适用于大型阀壳类铸件的浇注系统。

背景技术

[0002] 调节阀壳类铸钢件是大型蒸汽轮机发电机的重要组成部分，通过调节阀开度的变化，可改变进入汽轮机的蒸汽流量及相关蒸汽参数，可控制汽轮机的启停及功率的变化。某高压主汽门调节阀壳铸件，单重22.8t，浇注重量达40t。铸件结构如图1所示，主要承担主汽门的蒸汽调节，工作环境为高温高压环境，最高要求的工作压力为300公斤，对铸件的质量要求很高，尤其是所有管口、保温搭子及吊耳等区域不能有夹渣和气孔等缺陷。因此，浇注系统必须尽可能减少浇注充型过程中钢液的飞溅，最大限度地减少钢液的紊流、卷气等问题，确保浇注系统中的杂物及最先进入浇注系统的钢液(即“首股钢液”)中的夹杂、渣物不要进入型腔，或者能够保证夹渣物顺利上浮到冒口，才能保证铸件无夹渣和气孔等缺陷。

[0003] 目前生产此类铸件，采用的浇注系统如图2所示，该浇注系统包括：依次连接的浇口杯1、直浇道2、缓流横浇道3、一级分流横浇道4、二级分流横浇道5、横浇道6、内浇道7，集渣包8，其中缓流横浇道3、一级分流横浇道4、二级分流横浇道5、横浇道6处于同一水平面内，一级分流横浇道4和横浇道5采用水平“二等分”的连接方式。实际浇注时，浇注的高合金钢液达40吨，该浇注系统为开放式浇注系统，首股进入浇注系统的钢液经过一级分流横浇道4及二级分流横浇道5的分流，进入二级分流横浇道5及横浇道6中的钢液越来越少，且位于浇道底部，横浇道短时间内不能充满，其内的钢液与空气接触氧化形成氧化渣。由于缓流横浇道3、一级分流横浇道4、二级分流横浇道5、横浇道6处于同一水平面内，钢水首先进入集渣包8内，待横浇道钢水充满后再进入内浇口7，由于钢液流速很大，高速撞击二级分流横浇道5，钢液在二级分流横浇道5中产生很大的飞溅，集渣包8中出现紊流现象，导致浇注初期进入集渣包8中的“首股钢液”被冲出，则“首股钢液”中的氧化渣、夹杂物通过内浇道进入型腔。

[0004] 技术人员对高速液流进入密闭空腔进行模拟试验发现：液流持续以较高速度(V>0.9m/s)进入密闭空腔时，空腔中会出现紊流现象，现有技术生产大型阀壳类铸钢所使用的浇注系统，其瞬时流速为1.15m/s，说明现有的浇注系统在钢水进入后确实存在紊流现象。
实际生产中，铸件落砂后对集渣包8进行取样分析，发现夹杂、夹渣物很少，而在铸件表面及冷铁底部发现大量的夹杂、夹渣物，这也说明集渣包8失去了集渣的作用，进入其内含有氧化渣、夹杂物的首股钢液因为紊流现象而飞溅出来，再经过内浇道进入型腔中。

发明内容

[0005] 为解决现有浇注系统生产大型阀壳类铸钢件所产生的技术弊端，本发明提供一种新的浇注系统，具体技术方案如下。

[0006] 一种大型阀壳类铸钢件的浇注系统，包括：依次连接的浇口杯、直浇道，缓流横浇道、横浇道、内浇道。其中，所述浇注系统由陶瓷材料制成，所述缓流横浇道为一级横浇道，通过竖直引流浇道与其上方的二级横浇道连接，该二级横浇道的纵截面为V字型，二级横浇道的末端通过竖直引流浇道与其上端的三级横浇道连接，该三级横浇道的纵截面为V字型，所述内浇道与三级横浇道垂直连接，方向竖直向上，三级横浇道的末端依次连接导渣浇道、变径浇道，以及与变径浇道垂直连接且竖直向上的集渣浇道。

[0007] 进一步地，所述二级横浇道和三级横浇道与水平面的夹角α为15～20°。

[0008] 进一步地，所述导渣浇道与相邻的三级横浇道等径且在同一直线上，长度大于200mm。

[0009] 进一步地，所述集渣浇道与明冒口的高度相同。

[0010] 进一步地，所述变径浇道的长度为500mm～1000mm，最小截面面积为最大截面面积的45％～55％。

[0011] 进一步地，所述直浇道、三级横浇道、内浇道的截面面积比为1:3:6。

[0012] 本发明的有益效果在于：1.缓流横浇道与二级横浇道，以及二级横浇道与三级横浇道之间通过竖直引流浇道连接，缓流横浇道、二级横浇道、三级横浇道的位置依次上升，当钢液流速过大时，由于飞溅进入竖直引流浇道的钢液受重力作用回落，起到降低流速和缓冲钢液的作用，经过两次竖直引流浇道的缓冲，最终进入三级横浇道的钢液不会再发生紊流现象；2.多级横浇道之间是逐级向上布局的，有利于浇道内氧化物、夹杂物的上浮；3.变径浇注系统有效缓冲了钢水在浇注系统内的紊流，降低钢水的瞬时流速；4.通过设置竖直向上、小截面的集渣浇道可以直接收集含有氧化物、夹杂物的第一股钢水，由于浇注系统没有紊流现象，则含有氧化物、夹杂物的第一股钢水不会再次流入型腔导致铸件的表面产生夹渣、气孔等缺陷。

[0013] 在钢水充型过程中，为了避免发生冲砂，以及保证冒口与补缩区域的温度梯度，避免因补缩区温度过高而出现缩松问题，将上述技术方案中内浇道设置在铸件底部厚壁位置处，且对应上型箱有补缩冒口的区域。

附图说明

[0014] 图1是本发明涉及的大型阀壳类铸钢件的剖面结构示意图；

[0015] 图2是现有浇注系统的结构示意图；

[0016] 图3是采用本发明浇注系统时铸件和浇注系统的结构示意图；

[0017] 图4是本发明浇注系统的结构示意图。

[0018] 图5是本发明二级横浇道和三级横浇道的纵截面形状示意图。

具体实施方式

[0019] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图，对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0020] 如图3和图4所示的一种大型阀壳类铸钢件的浇注系统，具体结构包括：依次连接的浇口杯1、直浇道2，缓流横浇道3、横浇道、内浇道12。其中，所述缓流横浇道3为一级横浇道，通过竖直引流浇道9与其上方的二级横浇道10连接，该二级横浇道10的纵截面为V字型，二级横浇道的末端通过竖直引流浇道9与其上端的三级横浇道11连接，该三级横浇道11的纵截面为V字型，所述内浇道12与三级横浇道11垂直连接，方向竖直向上，三级横浇道11的末端依次连接导渣浇道13、变径浇道14，以及与变径浇道14垂直连接且竖直向上的集渣浇道15。二级横浇道10和三级横浇道11与水平面的夹角α为15°，导渣浇道13与相邻的三级横浇道11等径且在同一直线上，长度为210mm，集渣浇道15与明冒口的高度相同，变径浇道14的长度为约500mm，最小截面面积为最大截面面积的45％，直浇道2、三级横浇道11、内浇道的截面面积比为1:3:6，该浇注系统整体由陶瓷管搭接而成。

[0021] 浇注时，钢水从浇口杯1进入，流经直浇道2、缓流横浇道3、竖直引流浇道9、二级横浇道10、竖直引流浇道9、三级横浇道11，钢水进入三级横浇道11时，钢水向两侧方向流动，含有氧化物、夹杂物的第一股钢水先流入集渣浇道15，待三级横浇道11被钢水充满后进入内浇道12，再进入铸型型腔。

[0022] 本发明浇注系统的工作原理：缓流横浇道3与二级横浇道10，以及二级横浇道10与三级横浇道11之间通过竖直引流浇道9连接，缓流横浇道3、二级横浇道10、三级横浇道11的位置依次上升，当钢液流速过大时，由于飞溅进入竖直引流浇道9的钢液受重力作用回落，起到降低流速和缓冲钢液的作用，经过两次竖直引流浇道9的缓冲，最终进入三级横浇道11的钢液不会再发生紊流现象；多级横浇道之间是逐级向上布局的，有利于浇道内氧化物、夹杂物的上浮；通过设置竖直向上、小截面的集渣浇道15可以直接收集含有氧化物、夹杂物的第一股钢水，由于浇注系统没有紊流现象，则含有氧化物、夹杂物的第一股钢水不会再次流入型腔导致铸件的表面产生夹渣、气孔等缺陷。内浇道12设置在铸件底部厚壁位置处，且对应上型箱有补缩冒口的区域，避免钢水充型过程中发生冲砂，同时避免因补缩区温度过高而出现缩松问题。

[0023] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明范围内。