电渣熔铸大花导叶的研制

论文摘要

为了提高水轮机机组的整体寿命,采用了电渣熔铸工艺生产机组的主要过流部件—导叶,导叶的材质采用超低碳马氏体不锈钢0Crl3Ni4Mo。由于传统的电渣产品都是形状简单的圆形铸件,而导叶的结构比较复杂,所以在电渣熔铸导叶生产设计过程中,遇到了一系列的问题。由于导叶与传统电渣铸件结构的不同,传统的经验公式不再适用,引入了等效圆和等效面积的概念,使经验公式适用于复杂的产品设计。还引入了换箱概念以解决没有电渣熔铸导叶所需要的足够的公用型腔的问题,我们将导叶结晶器设计为上下结构。将用电渣熔铸方法制造的大花导叶的试块与砂型铸造试块同炉热处理,对上述两试样进行化学成分、非金属夹杂物、机械性能、超声波汽蚀、金相组织等项目对比试验分析,可以看出采用电渣熔铸工艺生产的大花导叶有害元素S含量降低大约为30%以上,钢水纯净,组织致密,成份稳定。导叶内部无缩松、夹杂、气孔、裂纹等铸造缺陷,夹杂物分布均匀、细小,达到GB1056-89 1-2级水平,比以往砂型铸造导叶提高1个等级。在电渣熔铸导叶生产过程中,开发了异型件熔铸的生产工艺和异型结晶器的设计技术,掌握了电极的尺寸确定、以及生产过程中渣制度和电制度的控制技术。对水轮机过流部件进行喷丸处理,测量了喷丸影响层显微硬度、X射线衍射半高宽度和屈服强度等参量的沿层深分布、并计算了相应的晶块尺寸、微观应变和位错密度的等微观结构参量。结果表明,该影响层以显微硬度和屈服强度表征的组织强化效应显著、显微硬度和屈服强度提高是由于晶块细化、微观应变和位错密度增大造成的。喷丸影响层不同部位的显微硬度与条件屈服点之比约为3.37；研究成果生产的大花导叶化学成分、力学性能、无损探伤、夹杂物、高低倍检测等主要技术指标均达到或超过了用户技术协议的要求,大花导叶的生产实践表明,本课题的研究成果可以用于实际生产。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 电渣熔铸的发展情况
• 1.2.1 国外电渣冶金发展情况
• 1.2.2 我国的电渣冶金发展概况
• 1.3 喷丸强化的发展
• 1.4 0Cr13Ni4Mo水轮机导叶的应用现状
• 1.5 喷丸强化在水轮机导叶上的应用
• 1.6 课题要解决的主要问题
• 第2章 电渣熔铸水轮机导叶的工艺设计
• 2.1 电渣熔铸原理
• 2.1.1 电渣熔铸基本过程
• 2.1.2 电极熔化
• 2.1.3 熔滴的形成和过渡
• 2.1.4 熔池形状
• 2.2 传统电渣熔铸工艺的制定
• 2.2.1 电渣工艺制定的原则及分类
• 2.2.2 电渣熔铸条件参数的选择
• 2.2.3 电渣熔铸基本控制参数的制定
• 2.3 大花导叶工艺设计
• 2.3.1 条件参数设计
• 2.3.2 大花导叶基本控制参数的制定
• 第3章 水轮机导叶的喷丸强化工艺设计
• 3.1 喷丸设备及工艺参数
• 3.1.1 喷丸机
• 3.1.2 喷丸强化工艺参数
• 3.2 喷丸表面强化机制
• 3.2.1 残余应力场对疲劳行为的影响
• 3.2.2 粗糙度对疲劳行为的影响
• 3.3. 喷丸效应的度量
• 3.3.1. 喷丸强度及其选择和影响因素
• 3.3.2 表面覆盖率和粗糙度及其影响因素
• 3.4 南沙电站导叶喷丸强化工艺设计
• 第4章 电渣熔铸导叶质量检验与性能的研究
• 4.1 导叶的热处理及性能检验
• 4.1.1 热处理工艺的制定
• 4.1.2 检验结果
• 4.1.3 大花导叶质量检验
• 4.1.4 大花导叶力学性能检验
• 4.1.5 大花导叶低倍检验
• 4.1.6 南沙导叶夹杂物检验
• 4.2 喷丸强化对导叶的作用
• 4.2.1 喷丸影响层的显微硬度和X射线衍射线半高宽
• 4.2.2 喷丸影响层的屈服强度
• 4.2.3 喷丸影响层的微观结构参量
• 第5章 课题结论
• 参考文献
• 致谢
• 论文包含图、表、公式及文献