控制水轮机不锈钢铸件裂纹缺陷的措施

水轮机不锈钢铸件产生裂纹缺陷的原因分析根据生产实际情况，分析铸件结构、成分、工艺及出现的缺陷，水轮机不锈钢铸件产生裂纹缺陷的原因主要有以下几个方面：

(1)铸件结构复杂，壁厚不均匀，在凝固和冷却过程中产生的内应力大，特别是在热节处。由于铸件结构复杂，壁厚过渡不均匀，同时为质量工艺上采取了内外两层冒口系统，这些都造成了铸件内应力加大。若不采取相应的措施，极易产生裂纹。

(2)钢水中元素(如S，P)、夹杂物、H，O，N等含量偏多。有资料表明钢水中元素和夹杂物及气体含量也是造成铸件裂纹的重要原因。

(3)铸造工艺设计不合理，冒口补贴及浇注系统设置不当，使铸件产生缩孔、缩松、气孔、砂眼等缺陷，都易造成铸件基体的割裂和应力集中，从而使铸件产生裂纹。

(4)生产过程中没有严格执行工艺，如保温时间不足，过早开箱等会影响铸件固态收缩，造成应力释放，产生裂纹。

(5)铸件在落砂、转运、切割、清理等过程中操作不当也会增加铸件内应力，造成铸件裂纹。

预防不锈钢铸件产生裂纹缺陷的措施

铸件内应力主要是由于液态收缩和固态收缩受阻而产生的，此外在铸件打箱、气割浇冒口以及吹、刨、焊、磨等铸件精整过程和后序机加工过程中都会增加内应力。不锈钢铸件本身材质就比较脆弱，裂纹倾向大，若内应力越大，铸件产生裂纹的可能性就越大。因此，实际生产过程中采取的措施来减少和其内应力。通过在实践中不断摸索、分析、研究、总结，主要采取以下措施和方法来预防不锈钢铸件裂纹缺陷的产生：

(1)铸造工艺设计要考虑铸件的结构、形状、大小、壁厚及其过渡等影响铸件液态和固态收缩的因素，选择适当的工艺参数，防止缩孔缩松等铸造缺陷。铸件的浇冒口系统设计要合理，若要采用冷铁等工艺措施，其安放的部位要合理，既要铸件内部组织的致密性，又要尽量避免应力集中的情况产生。

(2)冶炼过程中，尽量降低P，S等元素的含量，降低N，H，O等气体和夹杂物含量。在实际生产中，通过采用低磷钢中间合金，起到了较好的效果。

(3)通过适当延长铸件在砂型中的保温时间，主要是控制开箱温度低于70℃，铸件在砂型中充分完成液态和固态收缩，避免外力因素造成应力集中的情况发生。

(4)在铸件落砂清理过程中，严禁打箱时向砂型和铸件浇水，严禁采用撞箱等较强外力冲击方式落砂，从而避免外力和铸件内应力相互作用产生裂纹。

(5)根据铸件条件选择适当的热割浇冒口工艺方式，热割起始温度不低于300℃。操作时，气割具和吹氧管不能在铸件表面局部停留时间过长，需振动切割。重要件割后及时用石棉布盖住割口或进炉热处理。对于上冠及轴流式叶片一类结构复杂、工艺上采取措施的铸件，我们采用二次热割的方式，的避免了裂纹产生。

(6)开箱后要及时进行热处理。一方面，由于铸件在铸态下组织脆弱，若不及时进行热处理，铸件极有可能在生产现场受到其他工件或外力碰撞受损造成裂纹；另一方面，还要根据铸件的结构和较大壁厚确定铸件在热处理过程中的保温时间，铸件温度均匀，以使其应力充分释放，避免裂纹缺陷产生。生产实际中，根据不同铸件分别采用6h，8h，10h，12h保温。

(7)在对不锈钢铸件进行缺陷处理时，凝固过程符合顺序凝固的原则，没有出现孤立的液相区，同时也看到铸件较终凝固的区域全部集中在冒口内部，距铸件本体有距离。同时也说明了外冷铁设计的合理性。

冶炼与浇注

冶炼钢液要求精炼(LH)，钢水纯净度，严格控制钢液中P，S含量以及气体的含量。浇注采用两层内浇道，3包合浇并配合补浇冒口三次。浇注以低温快浇为原则，浇注温度1540一1548℃，且以下限为宜，浇注时间不超过2.5min。以上措施的目的是使冒口与铸件结合体的然后凝固区域尽量远离铸件本体，减少夹杂，以及减小偏析、缩松对铸件组织与力学性能的影响。