一种薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注系统技术方案

本发明专利技术涉及一种薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注系统，包括浇口杯、垂直方向的直浇道、水平方向的缓流横浇道、所述缓流横浇道末端沿型腔两侧对称分支为两股一级分流浇道，每股一级分流浇道末端沿型腔底侧外周对称分支为两股二级分流浇道，所述二级分流浇道的末端分别连接横浇道，所述横浇道包括沿型腔底部径向水平设置的横浇道一和与横浇道一外端垂直连接的横浇道二，所述横浇道一靠近径向内端垂直连接有椭圆形的内浇道，各所述随圆形内浇道连接一整体式环形内浇道，所述整体式环形内浇道与铸钢件型腔底部连通，所述横浇道二靠近两端处分别垂直连接有圆形内浇道，所述圆形内浇道垂直向上延伸至铸件型腔中部厚度最厚处的下侧并与型腔连通。

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注系统
本专利技术涉及铸造
，特别涉及一种薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注系统。
技术介绍
本公司为某水电厂商制造的水轮机转轮上冠铸件，如图1所示，单重15300kg，顶部最大直径3440mm，底部最小直径500mm，高度1800mm，底部最小壁厚30mm，铸件底部到顶部轮廓的锥度约为70°，并且铸件最厚处位于高度方向的中部，该铸件所有区域均为UT2级要求，质量要求很高，尤其是过流面区域需要焊接叶片，不允许有夹渣和气孔等缺陷。因此，浇注系统必须保证在浇注充型过程中无冲砂，能够最大限度地减少钢液的倒流、紊流、卷气等问题，能够减少夹渣物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。现有的浇注系统是采用中间注入法的全陶瓷浇注系统，即内浇口位于铸件的中间部分，浇注系统包括浇口杯、直浇道、缓流横浇道、横浇道和内浇口。横浇道为整体圆形结构，内浇口直接由横浇道引出通道型腔，横浇道的集渣能力差。实际浇注时，浇注钢液量大，内浇口的进流速度不均匀，平均进流速度0.65m/s，但是有部分内浇口的进流速度仅有0.3m/s左右，有些内浇口的进流速度则高达1m/s左右，过高的进流速度导致内浇口周围的砂型冲刷严重，同时由于内浇口进流速度偏差大，易产生紊流现象。浇注时低于内浇口高度的铸件部分会发生倒流现象，易造成卷气和卷渣问题。实际生产的铸件过流面及上端面检测时均发现夹渣和气孔类缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足提供一种薄壁锥形水轮机上冠铸钢件浇注系统，以解决该类铸钢件浇注充型过程中冲砂、倒流和卷气问题，从而提高铸钢件的质量和合格率。本专利技术的目的是这样实现的，一种薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注系统，所述铸钢件的型腔呈上大下小的锥型，并且铸钢件最小壁厚位于型腔的底侧，铸钢件最厚壁厚位于锥高的中部，所述浇注系统依次包括浇口杯、垂直方向的直浇道、水平方向的缓流横浇道、所述缓流横浇道末端沿型腔两侧对称分支为两股一级分流浇道，每股一级分流浇道末端沿型腔底侧外周对称分支为两股二级分流浇道，所述二级分流浇道的末端分别连接横浇道，所述横浇道包括沿型腔底部径向水平设置的横浇道一和与横浇道一外端垂直连接的横浇道二，所述横浇道一靠近径向内端垂直连接有椭圆形的内浇道，各所述随圆形内浇道连接一整体式环形内浇道，所述整体式环形内浇道与铸钢件型腔底部连通，所述横浇道二靠近两端处分别垂直连接有圆形内浇道，所述圆形内浇道垂直向上延伸至铸件型腔中部厚度最厚处的下侧并与型腔连通。本专利技术的薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注系统，钢水经直浇道到缓流横浇道实现一定的减速后，一分为二分别进入一级分流浇道后再次一分为二分别进入二级分流浇道，再从二级分流浇道分别进行横浇道一中，然后流经横浇道一的钢水分流成两股，一股经椭圆形内浇道汇集到整体式环形内浇道从薄壁型腔底部的进入型腔，另一股钢水流向横浇道二再分流成两股分别进入圆形内浇道向上从型腔中部的厚度最厚处进入型腔内进行充型浇注。本专利技术的浇注系统中，钢水经过两级分流浇道的缓冲作用，进一步减小钢水的流动动能，从而降低进入内浇道钢水的流速，避免横浇道中上浮的渣杂被高速液流带入内浇道，并避免钢水进入型腔时产生喷溅和冲刷砂型，浇注充型时，钢液分别从铸件底部壁厚最薄处和中间壁厚最厚处两个位置进流，有效提高冒口的温度，保证铸件的温度梯度有利于顺序凝固，同时，减少整体式环形内浇道和底部壁厚最薄区域的钢液进流量，减小该区域钢液对砂型的冲刷。为便于净化浇道内的铁水，所述横浇道一径向内侧的末端设有集渣包，所述横浇道二的两端也设有集渣包；所述集渣包采用耐火材料制成。本结构中，在靠近内浇道位置的横浇道末端设置集渣包，用于收集最先冲刷缓流横浇道，一级分流浇道，二级分流浇道和横浇道的第一股钢液，避免浇注系统中的夹杂物通过椭圆形内浇道、圆形内浇道和整体式环形内浇道进入型腔。为进一步减少浇注夹质，所述浇注系统的各浇道采用陶瓷材管制成。为进一步精确控制各内浇道钢水进入型腔的充型速度，并有效防止充型钢水发生倒流、卷气，所述直浇道的流通截面积为S1，所述一级分流浇道的流通截面积之和为S2，所述二级分流浇道的流通截面积之和为S3，所述横浇道一的流通截面积和为S4，所述椭圆形内浇道的流通截面积和为S5，所述圆形内浇道的流通截面积各为S6，S1：S2：S3：S4：S5：S6=1：1.6：3.5：3.1：3.1：3.1。为进一步优化本专利技术，所述椭圆形内浇道和圆形内浇道内金属液的进流速度为0.45~0.5m/s。作为本专利技术的进一步改进，所述圆形内浇道的内径为100mm，所述椭圆形内浇道与横浇道连接部分的截面直径为120mm。附图说明图1为本专利技术的薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的结构示意图。图2为本专利技术的薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注系统结构示意图。图3为本专利技术的薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注示意图。其中，1铸钢件；2直浇道；3缓浇横浇道；4集渣包；5横浇道二；6一级分流浇道；7二级分流浇道；8横浇道一；9椭圆形内浇道；10圆形内浇道；11整体式环形内浇道；12浇口杯。具体实施方式如图1为采用本专利技术浇注系统的薄壁锥形水轮机上冠铸钢件，图2和图3所示为本专利技术的薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注系统，该铸钢件的型腔呈上大下小的锥型，并且铸钢件最小壁厚位于型腔的底侧，铸钢件最厚壁厚位于锥高的中部，本专利技术的浇注系统依次包括浇口杯12、垂直方向的直浇道2、水平方向的缓流横浇道3、缓流横浇道3末端沿型腔两侧对称分支为两股一级分流浇道6，每股一级分流浇道6末端沿型腔底侧外周对称分支为两股二级分流浇道7，二级分流浇的末端分别连接横浇道，本专利技术的横浇道包括沿型腔底部径向水平设置的横浇道一8和与横浇道一8外端垂直连接的横浇道二5，横浇道一5靠近径向内端垂直连接有椭圆形的内浇道9，各随圆形内浇道9连接一整体式环形内浇道11，整体式环形内浇道11与铸钢件型腔底部连通，横浇道二5靠近两端处分别垂直连接有圆形内浇道10，圆形内浇道10垂直向上延伸至铸件型腔中部厚度最厚处的下侧并与型腔连通。为便于净化浇道内的铁水，横浇道一8径向内侧的末端设有集渣包4，横浇道二5的两端也设有集渣包5；该集渣包5采用耐火材料制成。本结构中，在靠近内浇道位置的横浇道末端设置集渣包，用于收集最先冲刷缓流横浇道3，一级分流浇道6，二级分流浇道7和横浇道的第一股钢液，避免浇注系统中的夹杂物通过椭圆形内浇道9、圆形内浇道10和整体式环形内浇道11进入型腔。为进一步减少浇注夹质，浇注系统的各浇道采用陶瓷材管制成。为进一步精确控制各内浇道钢水进入型腔的充型速度，并有效防止充型钢水发生倒流、卷气，所述直浇道的流通截面积为S1，一级分流浇道6的流通截面积之和为S2，二级分流浇道7的流通截面积之和为S3，横浇道一8的流通截面积和为S4，椭圆形内浇道9的流通截面积和为S5，圆形内浇道10的流通截面积各为S6，S1：S2：S3：S4：S5：S6=1：1.6：3.5：3.1：3.1：3.1；进一步的，圆形内浇道的内径为100mm，所述椭圆形内浇道与横浇道连接部分的截面直径为120mm。本专利技术的浇注系统中，通过前段各浇道尺寸和结构的控制，可实现铁水椭圆形内浇道9和圆形内浇道10内金属液的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注系统，其特征在于，所述铸钢件的型腔呈上大下小的锥型，并且铸钢件最小壁厚位于型腔的底侧，铸钢件最厚壁厚位于锥高的中部，所述浇注系统依次包括浇口杯、垂直方向的直浇道、水平方向的缓流横浇道、所述缓流横浇道末端沿型腔两侧对称分支为两股一级分流浇道，每股一级分流浇道末端沿型腔底侧外周对称分支为两股二级分流浇道，所述二级分流浇道的末端分别连接横浇道，所述横浇道包括沿型腔底部径向水平设置的横浇道一和与横浇道一外端垂直连接的横浇道二，所述横浇道一靠近径向内端垂直连接有椭圆形的内浇道，各所述随圆形内浇道连接一整体式环形内浇道，所述整体式环形内浇道与铸钢件型腔底部连通，所述横浇道二靠近两端处分别垂直连接有圆形内浇道，所述圆形内浇道垂直向上延伸至铸件型腔中部厚度最厚处的下侧并与型腔连通。

【技术特征摘要】
1.一种薄壁锥形水轮机上冠铸钢件的浇注系统，所述铸钢件的型腔呈上大下小的锥型，并且铸钢件最小壁厚位于型腔的底侧，铸钢件最厚壁厚位于锥高的中部，所述浇注系统依次包括浇口杯、垂直方向的直浇道、水平方向的缓流横浇道、所述缓流横浇道末端沿型腔两侧对称分支为两股一级分流浇道，每股一级分流浇道末端沿型腔底侧外周对称分支为两股二级分流浇道，所述二级分流浇道的末端分别连接横浇道，所述横浇道包括沿型腔底部径向水平设置的横浇道一和与横浇道一外端垂直连接的横浇道二，所述横浇道一靠近径向内端垂直连接有椭圆形的内浇道，各所述椭圆形内浇道连接一整体式环形内浇道，所述整体式环形内浇道与铸钢件型腔底部连通，所述横浇道二靠近两端处分别垂直连接有圆形内浇道，所述圆形内浇道垂直向上延伸至铸件型腔中部厚度最厚处的下侧并与型腔连通，其特征在于，所述直浇道的流通截面积为S1，所述一级分流浇道的流通截面积之和为S2，所述二级分流浇道...

【专利技术属性】
技术研发人员：程亚军，罗永健，杨建，唐钟雪，
申请(专利权)人：共享铸钢有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64