专利名称：一种槽楔铜合金液态过滤净化铸造装置及加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及高性能要求的大功率汽轮发电机组关键构件转子(轴)槽楔铜合金的制造 装置，尤其涉及其液态过滤净化铸造装置及液态过滤净化铸造的加工工艺。
背景技术：
汽轮发电机转子槽楔铜合金要用高强度高传导性的铜合金制造，它的作用是镶嵌在巨 大汽轮发电机转子(轴)表面的纵向槽的上口部位，以压紧槽内的励磁绕组导线和绝缘体， 其工作条件恶劣，要承受转子以3000转/分及其以上的速度高速运转产生巨大离心力的作 用。为了防止甩脱，酿成重大安全事故，它必须有高的强度和塑性；要有高的电、热传 导性，这是因它们在电流产生负序旋转磁场的作用下，特别是发电机发生不对称短路时， 在转子表面产生较大的感应电流通过槽楔铜合金表面时，使其温度迅速升高，使其综合性 能降低；它们在长期连续运转状态下，表面经受高速、高压、高温蒸气流的冲刷和腐蚀。 对300—1000MW大功率汽轮发电机转子槽楔铜合金除要满足优良的综合力学性能要求 外，还必须具有耐高速、高温、高压气流的冲蚀，要保证这些性能要求，必须保证合金内 部成分均匀、组织致密，严格控制内部微观缺陷的形成，不允许内部存在微小的气孔、疏 松、裂纹、夹杂、夹渣等缺陷存在。槽楔铜合金要经数十道工序的冷、热加工，尤其合金 在铸造过程中形成的夹杂、夹渣和超过一定尺寸的化合物，在后续的加工过程中不能得到 大的改善和消除将发展成为微裂纹源，疲劳断裂源和腐蚀、点蚀源，不仅影响材料的致密 性，而且降低合金的综合性能，成为价值昂贵的发电机组的重大隐患。
公开号为CN2550092Y、名称为"铸造定量过滤浇口杯"的专利公开了一种浇注装置， 其过滤网放置在浇口杯的底部，对铁水过滤净化；该装置的缺陷是过滤不彻底，悬浮物和 夹渣不能完全清除。申请号为200510123011.乂，名称为"大容量汽轮发电机转子铜合金槽 楔及其制备方法"的专利采用底注开放式浇注系统，但并未对该底注开放式浇注系统的结 构作详细公开。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了 一种制造槽楔铜合金液态过滤净化铸 造装置及其加工工艺，可使铜合金液得到进一步净化，减少铜合金的疲劳断裂和应力腐蚀 断裂源，提高铜合金的综合性能。
本发明装置采用的技术方案是由铸造装置和过滤净化装置组成，铸造装置包括铸 锭、冒口和铸锭，过滤净化装置设置在铸锭下部，过滤净化装置由浇杯、垂直浇杯底部的
直浇道、水平设置的横浇道和垂直铸锭底部的内浇道连通组成。直浇道、横浇道和内浇道 的截面积之比为1: 1.65 1.78: 1.45 1.55。
在横浇道前端设置一个暗集渣包，在暗集渣包后依次设置三道陶瓷滤网在横绕道上； 其中第二道陶瓷滤网的网孔小于第一道陶瓷滤网的网孔，第三道陶瓷滤网的网孔小于第二 道陶瓷滤网的网孔。
本发明加工工艺方法为
A、 将不同成分的槽楔铜合金在中频感应炉中熔炼后浇入浇杯中，从直浇道冲入其底 部凹坑，流注入横浇道的前端；
B、 浮在铜液面上比重较轻的浮渣以及形成的夹杂上浮集中到暗集渣包内，
c、铜液依次经第一道陶瓷滤网、第二道陶瓷滤网和第三道陶瓷滤网的网孔过滤后经
内浇道注入铸锭铁模内铸造成形。 本发明的有益效果是-
1、 本发明适用多种高强度高导电性的槽楔铜合金的净化处理，特别适用于含化学特 性活泼，在高温烙炼中易氧化形成夹杂、夹渣和超过一定尺寸的化合物的铜合金，铜合金 经过三道不同孔隙率的陶瓷过滤网过滤净化，合金内部的氧化物、夹杂物、夹渣得到有效 的控制，合金的综合性能得到显著的提高。
2、 本发明铜合金液经净化处理后，内部的疏松、夹杂、夹渣等微观缺陷大为减少，
合金冷热压力加工性能提高，微裂纹发生得到有效控制，特别是在经超声波严格探伤的合
格率得到显著提高，使成品合格率达到85%以上，合金的制造成本大为降低。
下面通过附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明装置的结构示意图2是图1中第一道陶瓷滤网5的正视图3是图1中第二道陶瓷滤网6的正视图4是图1中第三道陶瓷滤网7的正视图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明由铸造装置和过滤净化装置两部分组成。其中铸造装置包括铸锭
9和与铸锭9上端连通的冒口 10。过滤净化装置设置在铸锭9外部，过滤净化装置由浇杯 1、垂直浇杯1底部的直浇道2、水平设置的横浇道4和垂直铸锭9底部的内浇道8连通 组成。直浇道2、横浇道4和内浇道8的截面之比为1: 1.65 1.78: 1.45 1.55。在横 浇道4前端设置一个暗集渣包3，在暗集渣包3后依次设置三道陶瓷滤网5、 6、 7在横浇
道4上。如图2 4所示，三道陶瓷滤网中的第二道陶瓷滤网6的网孔小于第一道陶瓷滤 网5的网孔，第三道陶瓷滤网7的网孔小于第二道陶瓷滤网6的网孔。具体是第一道陶 瓷滤网5的孔隙率为78% 88%、第二道陶瓷滤网6的孔隙率为65% 75%、第三道陶瓷滤 网为7的孔隙率为65% 75%。
本发明的铜合金液态过滤净化铸造加工工艺方法是将不同成分的槽楔铜合金在中 频感应炉中熔炼后浇入浇杯1中，浇注过程中，铜液按图1中箭头所指的方向从直浇道2 冲入底部凹坑，流注入横浇道4的前端，向上翻腾，此时浮在铜液面上比重较轻的浮渣以 及形成的夹杂上浮集中到暗集渣包3内，使在铜液中的浮渣、夹杂不堵塞第一道陶瓷滤网 5的网孔；铜液通过第二道陶瓷滤网6和第三道陶瓷滤网7过滤后经内浇道8注入铸锭9 内，此过程中，铜液先经过孔径比较大的第一道陶瓷滤网5使尺寸较大的浮渣和夹杂得到 阻挡和过滤，再经较细小的第二道陶瓷滤网6，使铜液得到过滤网吸附净化，最后通过孔 径更细小的和第三道陶瓷滤网7，使铜液再次过滤净化，流入铸锭9铁模内铸造成形。经 超声波探伤该槽楔铜合金的合格率由原来的30%左右提高到85%以上。
下面通过3个实施例再详细描述本发明。 实施例1:
参照图l，将液态槽楔铜合金采用非真空中频感应炉熔炼后浇入浇杯l中，浇注装置 中的直浇道2、横浇道4和内浇道8的截面积比例为1: 1.65: 1.45，设第一道陶瓷滤网 5的的孔隙率为78%，第二道陶瓷滤网6的孔隙率为65%，第三道陶瓷滤网7的孔隙率为 60%。铜液从浇杯1通过直浇道2，使熔渣和夹杂物上浮流入横浇道4前端时，上浮集中到 暗集渣包3，铜液再经过三道陶瓷滤网的过滤和吸附，流入铸锭9铁模内铸造成形，经超 声波探伤槽楔铜合金的合格率达到85%。 实施例2:
将液态槽楔铜合金采用非真空中频感应炉熔炼后浇入烧杯1中，浇注装置中的直浇道
2、横浇道5和内浇道8的截面比例为1: 1.70: 1.50，设第一道陶瓷滤网5的孔隙率为
83%，第二道陶瓷滤网6的网的孔隙率为69%，第三道陶瓷滤网7的孔隙率为57%。铜液从 浇杯1通过直浇道2，使熔渣和夹杂物上浮流入横浇道4前端时，上浮集中到暗集渣包3， 铜液再经过三道陶瓷滤网的过滤和吸附，流入铸锭9铁模内铸造成形，铸锭成材率高，与 不经滤网净化铜合金比，力学性能显著提高，超声波探伤合格率为90%。 实施例3:
将液态槽楔铜合金采用非真空中频感应炉熔炼后浇入烧杯1中，浇注装置中的直浇道 2、横浇道5和内浇道8的截面比例为1: 1.78: 1.55,设第一道陶瓷滤网5的孔隙率为
88%,第二道陶瓷滤网6的孔隙率为75%，第三道陶瓷滤网7的孔隙率为55%。铜液从浇杯 l通过直浇道2，使熔渣和夹杂物上浮流入横浇道4前端时，翻腾集中到暗集渣包3，铜 液再经过三道陶瓷滤网的过滤和吸附，流入铸锭9铁模内铸造成形，经超声波探伤槽楔铜 合金的合格率达到88%。
权利要求
1. 一种槽楔铜合金液态过滤净化铸造装置，由铸造装置和过滤净化装置组成，铸造装置包括铸锭(9)和冒口(10)，其特征是过滤净化装置设置在铸锭(9)外部，过滤净化装置由浇杯(1)、垂直浇杯(1)底部的直浇道(2)、水平设置的横浇道(4)和垂直铸锭(9)底部的内浇道(8)连通组成，直浇道(2)、横浇道(4)和内浇道(8)的截面积之比为11.65～1.781.45～1.55。
2. 根据权利要求1所述的一种槽楔铜合金液态过滤净化铸造装置，其特征是在横浇道(4)前端设置一个暗集渣包(3),在暗集渣包(3)后依次设置三道陶瓷滤网(5、 6、 7)在横浇道(4)上；其中第二道陶瓷滤网(6)的网孔小于第一道陶瓷滤网(5)的网孔， 第三道陶瓷滤网(7)的网孔小于第二道陶瓷滤网(6)的网孔。
3. 根据权利要求2所述的一种槽楔铜合金液态过滤净化铸造装置，其特征是所述第 一道陶瓷滤网(5)的孔隙率为78% 88%，第二道陶瓷滤网(6)的孔隙率为65% 75%， 第三道陶瓷滤网(7)的孔隙率为55% 60%。
4. 一种槽楔铜合金液态过滤净化铸造加工工艺，其特征是该工艺方法为A、 将不同成分的槽楔铜合金在中频感应炉中熔炼后浇入浇杯(1)中，从直浇道(2) 冲入其底部凹坑，流注入横浇道(4)的前端；B、 将浮在铜液面上比重较轻的浮渣以及形成的夹杂上浮集中到暗集渣包(3)内，C、 将铜液依次经第一道陶瓷滤网(5)、第二道陶瓷滤网(6)和第三道陶瓷滤网(7) 的网孔过滤后经内浇道(8)注入铸锭(9)铁模内铸造成形。
全文摘要
本发明公开了一种槽楔铜合金液态过滤净化铸造装置及加工工艺，由铸造装置和过滤净化装置组成，过滤净化装置设置在铸锭下部，由浇杯、垂直浇杯底部的直浇道、水平设置的横浇道和垂直铸锭底部的内浇道连通组成；直浇道、横浇道和内浇道的截面积之比为1∶1.65～1.78∶1.45～1.55。将不同成分的槽楔铜合金在中频感应炉中熔炼后浇入浇杯中，从直浇道冲入其底部凹坑，流注入横浇道的前端；浮在铜液面上比重较轻的浮渣以及形成的夹杂上浮集中到暗集渣包内，铜液依次经第一道陶瓷滤网、第二道陶瓷滤网和第三道陶瓷滤网的网孔过滤后经内浇道注入铸锭铁模内铸造成形。本发明成品合格率达到85％以上，降低了合金的制造成本。
文档编号B22D35/00GK101391300SQ20081019526
公开日2009年3月25日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者孙景明, 孙爰俊, 惠 李, 王冀恒, 谢春生, 迟永强, 金云学 申请人:江苏科技大学