国内大型高质量铸件成型控制技术又有新突破

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大型高质量铸件的成型控制技术是大型装备乃至高档数控机床制造的关键技术与基础。在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项的支持下,由中国第一重型机械集团公司牵头承担的“大型高质量铸件的材料冶炼与成型控制技术”课题取得了重大突破。

它围绕能源、冶金、数控机床等重大装备大型铸件和大型特大型钢锭的生产工艺,研究大型铸件的成型控制、材料冶炼、成分优化以及锻件所需钢锭的冶炼技术,研究工艺优化、计算机模拟仿真分析及质量控制等共性技术,开发出大型铸件及钢锭的高质量、精确成型的成套工艺技术。该课题在新型呋喃树脂和慢速固化剂及呋喃树脂砂生产大型铸钢件质量控制技术,转子用钢超纯化冶炼技术,大型铸件数字化无模组装制造技术,数字化加工技术和无模组装工艺,不锈钢铸件快捷制造技术,利用计算机流场、温度场、应力场模拟技术,差异化学成分的多包合浇技术及超大型钢锭浇注用上端包等技术研发方面实现了重大突破。

日前,课题研究成果已在10000吨级超大型钢锭、1000吨级不锈钢铸件、1000吨以上轧钢机架等5种以上典型产品上实现示范应用,在国家重大水电工程项目“向家坝10000MW水轮机组”、CPR10000堆型的方家山核电项目、福清核电项目、红沿河核电项目、AP10000堆型的咸宁核电项目、海洋核电项目、三门核电等项目中得到了成功应用。防止了我国冶金、能源行业生产装备中迫切都要配套的大型铸锻件相关瓶颈技术,为高档数控机床重大专项主机提供了关键共性技术支持,推动了我国装备制造业的健康快速发展。

其中,中国一重开发出的特大钢锭多包合浇差异成分控制技术,通过5包合浇,每炉钢的化学成分差异控制,防止了大钢锭成分偏析间题报告 ,C偏析控制在0.01%以内,超过国外指标;

钢水超纯净冶炼及控制技术,使钢水超纯净度达到或超过国外指标; 1000吨椭圆形上端包及控流技术,将传统上端包的圆形或槽形实物变为椭圆形上端包,其内设置挡墙、挡坝,使夹杂物上浮率达96%,可用于10000吨级钢锭,该技术为世界首创; 

保温冒口及其计算软件,提高了材料利用率和冒口的补缩速率; 大型铸钢件用呋喃树脂及慢速固化剂,防止了铸件下皮 渗硫、裂纹间题报告 ,提高了型砂可使用时间,防止了大型铸钢件造型(芯)时操作时间过低的间题报告 ,防止大型砂型(芯)分层、影响实物质量,通过模拟铸件变形,在制造木模时加以反变形量实现近终形铸造; 

大型铸件数字化无模组装制造技术,利用数字化加工技术和无模组装工艺,对大型、错综复杂、精密铸件进行快速试制与生产,满足大型高质量铸件的成型控制要求,防止了火电、核电转子用钢的超纯化关键技术,保证了高温高压下使用的转子材料不产生回火脆性;

整体芯杆技术防止了常规芯杆及耐火材料无法在高温下长时间工作间题报告 。

大型高质量铸件的材料冶炼与成型控制技术课题技术成果目前已得到广泛应用及推广,并实现规模化生产。 其中,中国一重采用呋喃树脂砂生产大型铸钢件技术已实现产业化,10000吨以下铸件完正采用呋喃树脂砂实现规模生产,使铸件的下皮 质量和尺寸精度大幅提高。已应用生产轧制设备机架等全套铸件,水轮机转轮上冠、下环、叶片不锈钢铸件,船用铸件,压力机横梁类铸件,核电不锈钢泵壳铸件,火电及核电用汽轮机缸体类铸件等。优质耐火材料已在一重核电锻件钢锭的冶炼和浇注过程中得到产业化应用,在核电水室封头、整体项盖、锥形筒形等产品中使用效果良好。

核电大型锻件所用大型及超大型钢锭已得到普遍应用,新型优质耐火材料研究成果和超超临界用超纯转子实现产业化,缩短了制造周期。超纯净转子钢冶炼工艺在冶炼超超临界超纯转子及百万千瓦核电转子中得到应用,生产出国内首件百万千瓦核电常规岛低压整锻转子,填补了国内空白。

水轮机转轮用叶片、大直径上冠、超大直径下环及轧制设备用大型机架、锻压设备用重型横梁等高端铸钢件在生产中成功应用。不锈钢铸件快速打箱技术已在铸造中实现产业化应用,水轮机叶片铸造变形控制技术已实现产业化应用。超大型钢锭浇注用上端包及差异化学成分的多包合浇技术已形成批量化生产。

此外,课题研究成果还实现了大型铸件及钢锭溶于 过程的数值模拟及质量控制,为1.7万~1.7万吨自由锻造压力机等重要装备的大型横梁、工作缸、大型模锻模具提供了超大型优质铸件及锻件产品。

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