[发明专利]一种大型水电推力头的生产方法

说明书

本发明公开了一种大型水电推力头的生产方法，所述生产方法包括铸造工艺设计、浇注、热处理步骤。本发明通过浇注模型的设计、配料的选择，采用正火、正火冷却、回火、回火冷却的热处理方式，从而提高铸件力学性能和保证铸件性能的均匀性；通过编制最优的铸造工艺，冒口、型芯的设计及造型材料的选择，避免裂纹、缩孔、缩松缺陷产生，满足铸件无损检测及性能要求。本发明生产方法生产的大型水电推力头机械性能为Rm：520‑600MPa，Reh：300‑350MPa，断后延伸率As：15‑30%，断面收缩率Z：30‑50%，Kv≥39J(0℃)；无损检测：磁粉探伤、超声波探伤合格率达95%以上。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种大型水电推力头的生产方法。

背景技术

近年来，随着世界经济、技术的快速发展，铸造业也获得了高速发展，中国铸件的市场占有率保持世界第一，各类铸件的产量都得以持续增长，2018年产量达到4935多万吨，占全球总产量的约三分之一（29.5%），其中水电产品仅占总产量的2.4%，我国在铸件整体水平方面与发达国家相比仍有较大差距，主要表现在高性能铸件的服役性差、大型铸件的出品率低和返修率高；造成产品成本居高不下，原材料消耗浪费严重。随着全球制造市场的形成和发展，我国的铸造产业面临着日益激烈的竞争和严峻的挑战。

水电用产品推力头，用于安装镜板，将轴向力从主轴传递给推力轴承镜板的部件，推力头的质量直接影响整个机组的稳定性，对产品质量及性能要求极高。大型水电推力头产品，直径通常达到4500～5000mm，壁厚变化梯度大，该类产品主要存在两个技术难点：（1）性能要求，如何提高水电铸件的性能及使用寿命，以适应水电铸件技术飞速发展的需要是当前急需解决的问题；（2）探伤要求，由于大型水电推力头铸件各部分热节分布不均，需采取措施减少铸件内部缺陷，避免产生裂纹等，探伤要求执行水电行业标准，满足性能指标和保证探伤质量是行业共性技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大型水电推力头的生产方法。本发明通过浇注模型的设计、配料选择，采用特殊的热处理方式，优化铸造工艺，避免裂纹、缩孔、缩松缺陷产生，满足水电铸件无损检测及性能要求。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种大型水电推力头的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：

（1）铸造工艺设计：浇注模型采用组芯暗冒口设计，所述浇注模型包括：铸件1，中间整体芯2，墙芯3，墙芯芯头4，暗冒口5，透气芯棒6，排气孔7，盖芯8，铸件冒口9；其中，中间整体芯2、墙芯3围出铸件1型腔，墙芯3用墙芯芯头4固定，盖芯8连接中间整体芯2、墙芯3，墙芯3中设有暗冒口5，透气芯棒6、排气孔7在墙芯3、暗冒口5、盖芯8中连通，在盖芯8中设有铸件冒口9；

在暗冒口5上方插入透气芯棒6，铸件1中间设置一块整体中间芯2，外侧墙芯3设置6-8块；每块墙芯3中采用易于起模的泡沫模型制作暗冒口5；

（2）浇注：控制浇注的钢液化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.21～0.23%，Si：0.45～0.60%，Mn：1.30～1.50%，Ni：0.20～0.30%，Cr：0.20～0.30%，其余为Fe和不可避免的杂质；浇注温度1545～1560℃；

（3）热处理：采用正火、正火冷却、回火、回火冷却的热处理方式：

所述正火：将浇冒口清理后的大型水电推力头铸件送入热处理炉升温，铸件以30～50℃/h的升温速度加热到650～700℃保温4～6h，然后以40～60℃/h的升温速度加热到910～930℃，正火保温时间根据大型水电推力头最大壁厚按1h/25mm计算；

所述正火冷却：正火保温结束后，铸件出炉，采用8～10台风机，在风机吹风口处喷洒水雾，使冷风和水雾一起均匀吹到铸件上，使整个铸件冷速加快，保证温降速率30-50/h冷却至300～350℃；