[发明专利]一种槽楔铜合金液态过滤净化铸造装置及加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高性能要求的大功率汽轮发电机组关键构件转子(轴)槽楔铜合金的制造装置，尤其涉及其液态过滤净化铸造装置及液态过滤净化铸造的加工工艺。

背景技术

汽轮发电机转子槽楔铜合金要用高强度高传导性的铜合金制造，它的作用是镶嵌在巨大汽轮发电机转子(轴)表面的纵向槽的上口部位，以压紧槽内的励磁绕组导线和绝缘体，其工作条件恶劣，要承受转子以3000转/分及其以上的速度高速运转产生巨大离心力的作用。为了防止甩脱，酿成重大安全事故，它必须有高的强度和塑性；要有高的电、热传导性，这是因它们在电流产生负序旋转磁场的作用下，特别是发电机发生不对称短路时，在转子表面产生较大的感应电流通过槽楔铜合金表面时，使其温度迅速升高，使其综合性能降低；它们在长期连续运转状态下，表面经受高速、高压、高温蒸气流的冲刷和腐蚀。对300—1000MW大功率汽轮发电机转子槽楔铜合金除要满足优良的综合力学性能要求外，还必须具有耐高速、高温、高压气流的冲蚀，要保证这些性能要求，必须保证合金内部成分均匀、组织致密，严格控制内部微观缺陷的形成，不允许内部存在微小的气孔、疏松、裂纹、夹杂、夹渣等缺陷存在。槽楔铜合金要经数十道工序的冷、热加工，尤其合金在铸造过程中形成的夹杂、夹渣和超过一定尺寸的化合物，在后续的加工过程中不能得到大的改善和消除将发展成为微裂纹源，疲劳断裂源和腐蚀、点蚀源，不仅影响材料的致密性，而且降低合金的综合性能，成为价值昂贵的发电机组的重大隐患。

公开号为CN2550092Y、名称为“铸造定量过滤浇口杯”的专利公开了一种浇注装置，其过滤网放置在浇口杯的底部，对铁水过滤净化；该装置的缺陷是过滤不彻底，悬浮物和夹渣不能完全清除。申请号为200510123011.X，名称为“大容量汽轮发电机转子铜合金槽楔及其制备方法”的专利采用底注开放式浇注系统，但并未对该底注开放式浇注系统的结构作详细公开。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种制造槽楔铜合金液态过滤净化铸造装置及其加工工艺，可使铜合金液得到进一步净化，减少铜合金的疲劳断裂和应力腐蚀断裂源，提高铜合金的综合性能。

本发明装置采用的技术方案是：由铸造装置和过滤净化装置组成，铸造装置包括铸锭、冒口和铸锭，过滤净化装置设置在铸锭下部，过滤净化装置由浇杯、垂直浇杯底部的直浇道、水平设置的横浇道和垂直铸锭底部的内浇道连通组成。直浇道、横浇道和内浇道的截面积之比为：1：1.65～1.78：1.45～1.55。

在横浇道前端设置一个暗集渣包，在暗集渣包后依次设置三道陶瓷滤网在横绕道上；其中第二道陶瓷滤网的网孔小于第一道陶瓷滤网的网孔，第三道陶瓷滤网的网孔小于第二道陶瓷滤网的网孔。

本发明加工工艺方法为：

A、将不同成分的槽楔铜合金在中频感应炉中熔炼后浇入浇杯中，从直浇道冲入其底部凹坑，流注入横浇道的前端；

B、浮在铜液面上比重较轻的浮渣以及形成的夹杂上浮集中到暗集渣包内，

C、铜液依次经第一道陶瓷滤网、第二道陶瓷滤网和第三道陶瓷滤网的网孔过滤后经内浇道注入铸锭铁模内铸造成形。

本发明的有益效果是：

1、本发明适用多种高强度高导电性的槽楔铜合金的净化处理，特别适用于含化学特性活泼，在高温熔炼中易氧化形成夹杂、夹渣和超过一定尺寸的化合物的铜合金，铜合金经过三道不同孔隙率的陶瓷过滤网过滤净化，合金内部的氧化物、夹杂物、夹渣得到有效的控制，合金的综合性能得到显著的提高。

2、本发明铜合金液经净化处理后，内部的疏松、夹杂、夹渣等微观缺陷大为减少，合金冷热压力加工性能提高，微裂纹发生得到有效控制，特别是在经超声波严格探伤的合格率得到显著提高，使成品合格率达到85％以上，合金的制造成本大为降低。

附图说明

下面通过附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是图1中第一道陶瓷滤网5的正视图；

图3是图1中第二道陶瓷滤网6的正视图；

图4是图1中第三道陶瓷滤网7的正视图。

具体实施方式：