真空电渣重熔制备双合金汽轮机转子钢锭的装置及方法

摘要

本发明提供一种真空电渣重熔制备双合金汽轮机转子钢锭的装置及方法，该装置用于制备直径处于1.0m~1.8m范围内的汽轮机转子钢锭，包括由两根直径相同而成分不同的子电极焊接而成的双合金串接式自耗电极，双合金串接式自耗电极与导电杆焊接固定，且双合金串接式自耗电极插入结晶器中。采用本发明的装置及方法制备双合金汽轮机转子钢锭可省去制备联轴器和焊接等工序，且一体化制备可减小汽轮机转子长度，因而降低生产成本，缩短生产周期。制备相同规格的汽轮机转子，一体化制备比分段制备可减少材料费至少10%，减少机加费至少20%。一体化双合金汽轮机转子解决了因使用联轴器或者焊接工艺而带来的轴不对称问题，能在更高的转速下稳定运行，提高汽轮机发电效率。

主权项

一种制备双合金汽轮机转子钢锭的方法，采用一种真空电渣重熔制备双合金汽轮机转子钢锭的装置，用于制备直径处于1.0m~1.8m范围内的汽轮机转子钢锭，该装置包括结晶器、导电杆、立柱、底水箱、导电横臂、真空罩、真空泵；所述导电横臂套在立柱上，导电杆固定在导电横臂上，结晶器放在底水箱上，结晶器上方安装有真空罩，真空罩与结晶器之间有耐高温的密封垫，真空泵通过管道连接至真空罩；还包括由两根直径相同而成分不同的子电极焊接而成的双合金串接式自耗电极，双合金串接式自耗电极与导电杆焊接固定，且双合金串接式自耗电极插入结晶器中；其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：根据汽轮机转子运行环境，确定高中压缸中汽轮机转子材料和低压缸中汽轮机转子材料；步骤2：准备两根直径相同而成分不同的子电极，两根子电极的成分分别与高中压缸中汽轮机转子材料和低压缸中汽轮机转子材料相同，两根子电极的一端均沿45°角切削倒角；步骤3：将两根子电极同轴对齐，在倒角处把两电极焊接形成双合金串接式自耗电极；步骤4：把导电杆固定在导电横臂上，将制备好的双合金串接式自耗电极焊接在导电杆上；步骤5：将配比好的渣料加入到化渣炉内，通电将固态渣料熔化成液态熔渣；步骤6：降低导电横臂，将双合金串接式自耗电极插入至结晶器中，接通结晶器和底水箱冷却水循环系统；步骤7：当液态熔渣被加热至1700℃~1800℃时，注入到结晶器中；步骤8：随着液态熔渣液面上升，当双合金串接式自耗电极接触到液态熔渣时接通交流电源，导电杆、双合金串接式自耗电极、液态熔渣和底水箱组成通电回路，当电流达到4kA~6kA时停止注入液态熔渣；步骤9：在结晶器上方安装真空罩，启动真空泵，排除真空罩和结晶器内的气体，使绝对真空度处于0.026kPa~60.75kPa范围内；步骤10：双合金串接式自耗电极在液态熔渣内逐渐熔化并滴落，金属液滴穿过液态熔渣在结晶器内形成金属熔池，在冷却水作用下开始凝固；步骤11：当双合金串接式自耗电极的第一根子电极熔化了60%~80%的长度后，电流线性减小到停止注入液态熔渣时的电流的50%~70%，直至当前子电极全部熔化；此过程中，熔速减小，金属熔池逐渐变浅，此时金属熔池中液态金属的成分均为第一根子电极成分；步骤12：当双合金串接式自耗电极的另一根子电极开始熔化时，在其前20%~40%的长度内，电流线性增加到停止注入液态熔渣时的电流，而后电流保持不变直至当前子电极全部熔化，此过程中，熔速增大，金属熔池中液态金属的成分逐渐转变为另一根子电极的成分；步骤13：待双合金串接式自耗电极全部熔化后，关闭交流电源，保持真空泵继续运行，结晶器和底水箱内的冷却水继续循环直至双合金汽轮机转子钢锭完全冷却。