核電用地漏的氣孔缺陷分析及改進(jìn)

牛德良

（哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

核電用地漏的氣孔缺陷分析及改進(jìn)

牛德良

（哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

本文針對(duì)核電用地漏典型廢品原因進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果制訂了相應(yīng)改進(jìn)措施，分析結(jié)果表明，影響氣孔的因素眾多，面砂粒度、厚度、干燥程度、澆注系統(tǒng)、鋼液溫度計(jì)成分、澆注速度等均對(duì)氣孔產(chǎn)生較大影響。為消除上述因素的影響，分別針對(duì)原因制定措施，盡量減小上述原因?qū)饪椎挠绊憽?/p>

核電；地漏；氣孔

1 緒論

AP1000核電用的鑄造地漏在國(guó)外發(fā)展已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間，其鑄造工藝和施工水平都領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)的鑄造行業(yè)。國(guó)內(nèi)對(duì)于同類(lèi)鑄造產(chǎn)品缺陷分析已有較長(zhǎng)時(shí)間的研究，本文對(duì)地漏氣孔缺陷的研究，為今后地漏鑄造成品率的進(jìn)一步提高提供了理論依據(jù)，為物項(xiàng)檢驗(yàn)人員的駐廠(chǎng)監(jiān)造、物項(xiàng)驗(yàn)收提供了檢測(cè)依據(jù)。

2 研發(fā)背景

AP1000核電使用的地漏，是依據(jù)美國(guó)西屋公司提供的設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)規(guī)格書(shū)進(jìn)行生產(chǎn)鑄造，主要預(yù)埋在核島各層樓板底板，做下水管道接口使用，在三代核電的污水排泄方面，有著重要的作用。

本文對(duì)核電用地漏在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣孔研究分析，旨在避免后續(xù)同類(lèi)其他的鑄造產(chǎn)生同樣問(wèn)題，改進(jìn)地漏的鑄造工藝，提高地漏的鑄造水平的同時(shí)，為物項(xiàng)的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收提供指導(dǎo)依據(jù)

3 地漏氣孔廢品的原因分析及對(duì)策

地漏在焊接使用的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有密集型氣孔，此類(lèi)氣孔主要集中在地漏的腰部接口處，呈蜂窩狀，氣孔大部分呈球形光滑孔洞，直徑約0.5～1mm左右，屬于侵入性氣孔。產(chǎn)品出廠(chǎng)前經(jīng)過(guò)了噴砂處理，致使氣孔在噴砂過(guò)程中被堵塞，導(dǎo)致在現(xiàn)場(chǎng)接收時(shí)，驗(yàn)收人員肉眼更無(wú)法觀察到表面氣孔缺陷。在焊后PT過(guò)程中得以清晰顯現(xiàn)。

3.1 影響地漏產(chǎn)生的氣孔廢品的原因分析

氣孔集中部位位于鑄件上端熱節(jié)處，原因?yàn)樵跐仓^(guò)程中產(chǎn)生大量的氣體沒(méi)有排出型腔，此處為熱節(jié)，最終凝固區(qū)域，氣孔在此位置聚集不能有效排出導(dǎo)致的集中侵入性氣孔。

3.1.1 澆注系統(tǒng)對(duì)氣孔的影響

此鑄件為頂注式，分為四個(gè)內(nèi)澆口進(jìn)入鑄件，由于為頂注，鋼液卷氣嚴(yán)重，在澆注過(guò)程中不能有效排出，加之鑄件為薄壁件，上端凝固較快，氣體聚集在轉(zhuǎn)角的熱節(jié)處形成密集的氣孔。

內(nèi)澆口數(shù)量較少，造成鋼液在鑄型中溫差較大，當(dāng)冷的鋼液進(jìn)入鑄型后易產(chǎn)生氣孔缺陷；如圖1所示。

圖1 澆注系統(tǒng)

3.1.2 澆注溫度及澆注速度對(duì)氣孔的影響

由于此鑄件為鑄鋼件，鋼液比較鐵液碳含量低很多，流動(dòng)性能較鐵液要差，澆注過(guò)程中要求鋼液具有很高的澆注溫度及澆注速度才能完成較好的充型，所以澆注溫度偏低或者澆注速度偏慢使鋼液溫度下降過(guò)快是導(dǎo)致侵入性氣孔產(chǎn)生的直接原因；澆注系統(tǒng)的澆注速度能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，但是澆注溫度對(duì)于此類(lèi)薄壁件要求控制較高，當(dāng)溫度低于1560℃時(shí)氣孔產(chǎn)生的幾率較大。

3.1.3 制殼工藝及烘干工藝對(duì)氣孔的影響

產(chǎn)生氣孔的主要?dú)怏w來(lái)源為砂型及空氣，型殼極易吸潮，型殼含水量對(duì)氣孔影響巨大，鋼液的精煉除氣也至關(guān)重要，當(dāng)型殼在烘干后放置10min以上時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的氣孔。

3.1.4 透氣性對(duì)氣孔的影響

對(duì)氣孔缺陷的影響因素?zé)o外乎為發(fā)氣及排氣的過(guò)程，型殼的排氣對(duì)氣孔影響較大，關(guān)鍵在于在澆注過(guò)程中型內(nèi)的氣壓變化，或者說(shuō)是氣壓平衡問(wèn)題即澆注過(guò)程中發(fā)氣與排氣同時(shí)進(jìn)行，如果型腔的排氣好，型內(nèi)的氣體能夠有效排出，氣孔自然解決，而型砂粒度是決定型腔排氣的關(guān)鍵，在選用型砂粒度時(shí)盡量選擇工藝要求下限，既能提高型腔強(qiáng)度又能有效排氣。

3.1.5 模殼焙燒對(duì)氣孔的影響

從殼模焙燒的角度分析，是由于殼模在焙燒過(guò)程中，未能按照設(shè)定時(shí)間和溫度進(jìn)行焙燒，導(dǎo)致有水分殘留在殼模內(nèi)，澆注過(guò)程水分不能及時(shí)排出，導(dǎo)致氣孔缺陷產(chǎn)生。

3.2 消除氣孔的對(duì)策對(duì)策

3.2.1 針對(duì)澆注系統(tǒng)的改進(jìn)

對(duì)澆注系統(tǒng)分析認(rèn)為澆注系統(tǒng)中內(nèi)澆口數(shù)量過(guò)小而且分布對(duì)稱(chēng)，相對(duì)集中，設(shè)計(jì)為雨淋式澆注系統(tǒng)，使型腔內(nèi)的鋼液溫度趨于均衡，有利于氣體的排出；澆注系統(tǒng)為半開(kāi)放式，更改為封閉式，提升澆注速度，減少溫度降低，有利于氣體在鑄件沒(méi)有凝固時(shí)順利排出型腔。

3.2.2 澆注溫度及化學(xué)成分的控制

熔煉時(shí)間要求小于30min；出爐澆注溫度1560～1580℃；預(yù)脫氧劑入量0.1～0.2%錳鐵、0.1～0.15%硅鐵；終脫氧劑加入量0.2～0.3%硅鈣；材質(zhì)按照國(guó)標(biāo)：C≤0.22～0.28，Si≤0.37，Mn≤0.5，S、P≤0.04。

3.2.3 制殼工藝及烘干工藝的控制

焙燒溫度1050～1150℃，保溫時(shí)間＞30min；焙燒爐內(nèi)溫度1050～1150℃，型殼保溫時(shí)間大于30min，焙燒好的型殼應(yīng)為白色或薔薇色；焙燒爐要與熔化爐配合，確保澆注時(shí)型殼燒好，并保持高溫，澆注時(shí)要求型殼從焙燒爐中叉出至澆注不得超過(guò)10s。

3.2.4 型腔透氣性控制措施

型腔透氣性主要體現(xiàn)在制殼工藝控制參數(shù)的控制要求：室溫22±2℃、濕度 50～65%；脫蠟參數(shù)：水溫度 168±2℃為宜、氣壓 0.65～0.8MPa，時(shí)間 12～20s。

4 結(jié)論

核電用地漏作為國(guó)家引進(jìn)的AP1000核電項(xiàng)目滋生出來(lái)的產(chǎn)物，在鑄造使用初期階段，仍具有較大的鑄造發(fā)展空間，只有采取有效的生產(chǎn)控制管理，并嚴(yán)格控制好鑄件的熔煉溫度，殼模的焙燒時(shí)間，針對(duì)存在的問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件，嚴(yán)格控制工藝中的每道工序，防止鑄造缺陷的產(chǎn)生，即可生產(chǎn)出完全合格鑄鋼件產(chǎn)品。

[1]黃漢云.SCS10 不銹、耐蝕鑄鋼皮下氣孔的解決.熱加工工藝，2006，35（13）.

[2]徐興衛(wèi).泵殼鑄件鑄造缺陷及防止.鑄造技術(shù)，2009，30（11）.

[3]蔣智慧，韓振中.鑄鐵件常見(jiàn)鑄造缺陷的防止方法.現(xiàn)代鑄鐵，2005，25（6）.

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1004-7344（2016）12-0267-01

2016-4-10