控制水輪機(jī)不銹鋼鑄件裂紋缺陷的措施

水輪機(jī)不銹鋼鑄件產(chǎn)生裂紋缺陷的原因分析根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，分析鑄件結(jié)構(gòu)、成分、工藝及出現(xiàn)的缺陷，水輪機(jī)不銹鋼鑄件產(chǎn)生裂紋缺陷的原因主要有以下幾個(gè)方面：

(1)鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均勻，在凝固和冷卻過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大，特別是在熱節(jié)處。由于鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚過渡不均勻，同時(shí)為質(zhì)量工藝上采取了內(nèi)外兩層冒口系統(tǒng)，這些都造成了鑄件內(nèi)應(yīng)力加大。若不采取相應(yīng)的措施，極易產(chǎn)生裂紋。

(2)鋼水中元素(如S，P)、夾雜物、H，O，N等含量偏多。有資料表明鋼水中元素和夾雜物及氣體含量也是造成鑄件裂紋的重要原因。

(3)鑄造工藝設(shè)計(jì)不合理，冒口補(bǔ)貼及澆注系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)，使鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔、砂眼等缺陷，都易造成鑄件基體的割裂和應(yīng)力集中，從而使鑄件產(chǎn)生裂紋。

(4)生產(chǎn)過程中沒有嚴(yán)格執(zhí)行工藝，如保溫時(shí)間不足，過早開箱等會(huì)影響鑄件固態(tài)收縮，造成應(yīng)力釋放，產(chǎn)生裂紋。

(5)鑄件在落砂、轉(zhuǎn)運(yùn)、切割、清理等過程中操作不當(dāng)也會(huì)增加鑄件內(nèi)應(yīng)力，造成鑄件裂紋。

預(yù)防不銹鋼鑄件產(chǎn)生裂紋缺陷的措施

鑄件內(nèi)應(yīng)力主要是由于液態(tài)收縮和固態(tài)收縮受阻而產(chǎn)生的，此外在鑄件打箱、氣割澆冒口以及吹、刨、焊、磨等鑄件精整過程和后序機(jī)加工過程中都會(huì)增加內(nèi)應(yīng)力。不銹鋼鑄件本身材質(zhì)就比較脆弱，裂紋傾向大，若內(nèi)應(yīng)力越大，鑄件產(chǎn)生裂紋的可能性就越大。因此，實(shí)際生產(chǎn)過程中采取的措施來減少和其內(nèi)應(yīng)力。通過在實(shí)踐中不斷摸索、分析、研究、總結(jié)，主要采取以下措施和方法來預(yù)防不銹鋼鑄件裂紋缺陷的產(chǎn)生：

(1)鑄造工藝設(shè)計(jì)要考慮鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、大小、壁厚及其過渡等影響鑄件液態(tài)和固態(tài)收縮的因素，選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，防止縮孔縮松等鑄造缺陷。鑄件的澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)要合理，若要采用冷鐵等工藝措施，其安放的部位要合理，既要鑄件內(nèi)部組織的致密性，又要盡量避免應(yīng)力集中的情況產(chǎn)生。

(2)冶煉過程中，盡量降低P，S等元素的含量，降低N，H，O等氣體和夾雜物含量。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過采用低磷鋼中間合金，起到了較好的效果。

(3)通過適當(dāng)延長(zhǎng)鑄件在砂型中的保溫時(shí)間，主要是控制開箱溫度低于70℃，鑄件在砂型中充分完成液態(tài)和固態(tài)收縮，避免外力因素造成應(yīng)力集中的情況發(fā)生。

(4)在鑄件落砂清理過程中，嚴(yán)禁打箱時(shí)向砂型和鑄件澆水，嚴(yán)禁采用撞箱等較強(qiáng)外力沖擊方式落砂，從而避免外力和鑄件內(nèi)應(yīng)力相互作用產(chǎn)生裂紋。

(5)根據(jù)鑄件條件選擇適當(dāng)?shù)臒岣顫裁翱诠に嚪绞剑瑹岣钇鹗紲囟炔坏陀?00℃。操作時(shí)，氣割具和吹氧管不能在鑄件表面局部停留時(shí)間過長(zhǎng)，需振動(dòng)切割。重要件割后及時(shí)用石棉布蓋住割口或進(jìn)爐熱處理。對(duì)于上冠及軸流式葉片一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝上采取措施的鑄件，我們采用二次熱割的方式，的避免了裂紋產(chǎn)生。

(6)開箱后要及時(shí)進(jìn)行熱處理。一方面，由于鑄件在鑄態(tài)下組織脆弱，若不及時(shí)進(jìn)行熱處理，鑄件極有可能在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)受到其他工件或外力碰撞受損造成裂紋；另一方面，還要根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和較大壁厚確定鑄件在熱處理過程中的保溫時(shí)間，鑄件溫度均勻，以使其應(yīng)力充分釋放，避免裂紋缺陷產(chǎn)生。生產(chǎn)實(shí)際中，根據(jù)不同鑄件分別采用6h，8h，10h，12h保溫。

(7)在對(duì)不銹鋼鑄件進(jìn)行缺陷處理時(shí)，凝固過程符合順序凝固的原則，沒有出現(xiàn)孤立的液相區(qū)，同時(shí)也看到鑄件較終凝固的區(qū)域全部集中在冒口內(nèi)部，距鑄件本體有距離。同時(shí)也說明了外冷鐵設(shè)計(jì)的合理性。

冶煉與澆注

冶煉鋼液要求精煉(LH)，鋼水純凈度，嚴(yán)格控制鋼液中P，S含量以及氣體的含量。澆注采用兩層內(nèi)澆道，3包合澆并配合補(bǔ)澆冒口三次。澆注以低溫快澆為原則，澆注溫度1540一1548℃，且以下限為宜，澆注時(shí)間不超過2.5min。以上措施的目的是使冒口與鑄件結(jié)合體的然后凝固區(qū)域盡量遠(yuǎn)離鑄件本體，減少夾雜，以及減小偏析、縮松對(duì)鑄件組織與力學(xué)性能的影響。