一種u型提環類鑄鋼件的鑄造方法

2023-11-03 05:07:17 2

專利名稱：一種u型提環類鑄鋼件的鑄造方法
技術領域：
本發明屬於機械設備製備技術領域，涉及一種U型提環類鑄鋼件的鑄造方法。
背景技術：
提環是石油鑽機遊吊系統上重要的起吊零件(毛坯為鑄鋼件)，屬於低合金鑄鋼件，零件技術要求包括①鑄件表面進行磁粉探傷，應符合APASPEC 8C《鑽井和採油提升設備規範》中第8. 4. 7條的規定，並達到PSLl級質量要求；②加工表面進行超聲波探傷,應符合APA SPEC 8C《鑽井和採油提升設備規範》中第8. 4. 8條的規定，並達到PSLl級質量要求。③提環兩端圓環內孔處進行著色探傷，應符合GB9443-88標準B級的規定。
提環外形類似U字型，材料屬於低合金鑄鋼件，截面近似於方形(O. 8 =寬厚比^ I. 2)，屬於典型的U型杆狀鑄鋼件，按常規的杆狀鑄鋼件鑄造方案一般採用水平分型、水平造型、水平澆注、根據熱節大小採用模數法計算冒口大小，再根據補縮距離設置冒口數量或冷鐵，如圖3和圖5的兩種方案。這兩種方案鑄造出來的提環，經超聲波探傷檢測，發現提環冒口之間的中心部分存在較大範圍的內部組織缺陷，兩個孔周圍也存在探傷缺陷，一次探傷合格率幾乎為零，嚴重影響產品質量。因此，研究新的解決現有技術鑄造U型提環的心部存在組織缺陷的鑄造工藝，勢在必行。

發明內容
本發明的目的是提供一種U型提環類鑄鋼件的鑄造方法，解決了現有技術中U型提環類杆狀鑄鋼件超聲波探傷心部存在組織缺陷，影響探傷合格率的問題。本發明所採用的技術方案是，一種U型提環類鑄鋼件的鑄造方法，按照以下步驟實施步驟I、設置工藝部位I. I)提環採用水平中間分型；I. 2)在提環上下表面和兩個圓孔內圓表面添加相應的加工餘量；I. 3)在兩個圓孔處設置砂芯及芯頭，在提環兩個末端的圓弧處設置一道拉筋；I. 4)在提環最厚處設置一個大明冒口；I.5)在每個圓孔處設置一個小冒口；I. 6)在提環末端區下底面分別設置一個成型冷鐵B ；I. 7)在提環上端面設置有一個整體形式的冒口補貼；I. 8)安裝階梯型的澆注裝置B ;步驟2、實施鑄造2. I)按上述的工藝設置，製作提環的模型和芯盒；2. 2)在模型和芯盒中安裝好大明冒口、小冒口、澆注裝置B和成型冷鐵B ；2. 3)噴刷塗料，使用鑄鋼用呋喃樹脂砂常用的鋯英粉酒精快幹塗料塗刷型腔3 4遍;
2. 4)合箱，並將合好的砂箱傾斜10° 13°，使得大明冒口在鑄件最高點處；2. 5)澆注，澆注溫度控制在1570°C 1600°C，先從澆注裝置B處進行澆注，澆注時先快後慢，等澆至大明冒口約1/3 1/2處時，停止澆注，在大明冒口中加入保溫劑，改為從大明冒口澆注，澆滿後點澆2 3次；2. 6)開箱，8 12小時後開箱，採用振動清砂，對提環表面的粘砂和成型冷鐵B用機械清除乾淨，緊接著切割開大明冒口、小冒口、冒口補貼和澆注裝置B，即成。本發明的有益效果是，採用U型提環最厚處(即圓弧處)設置一個大明冒口、末端設置小冒口、冒口之間加補貼、末端設置冷鐵、澆注時採用傾斜澆注相結合的鑄造方案，現場生產時嚴格控制澆注溫度、澆注方法和正火處理溫度和時間。該方法的應用徹底解決了 U型提環類杆狀鑄鋼件超聲波探傷心部存在組織缺陷的問題。同時節約了鋼液，又為模型製作和造型過程提供便利，生產出的提環毛坯合格，保證了石油鑽採遊吊系統關鍵件的質量。


圖I是本發明方法所要鑄造的提環結構示意圖；圖2是圖I的側視圖；圖3是現有技術採用的提環鑄造方案一；圖4是圖3的水平狀態截面圖；圖5是現有技術採用的提環鑄造方案二 ；圖6是圖5的水平狀態截面圖；圖7是本發明方法採用的提環鑄造方案三；圖8是圖7的水平狀態截面圖。圖中，I.提環，2.圓孔，3.拉筋，4.保溫冒口 A，5.澆注裝置A，6.砂芯及芯頭，7.保溫冒口 B，8.保溫冒口 C，9.方塊冷鐵A，10.大明冒口，11.小冒口，12.冒口補貼，13.澆注裝置B，14.成型冷鐵B。
具體實施例方式參照圖I、圖2，是本發明的U型提環類鑄鋼件的鑄造方法，所要製作的提環I的結構示意圖，提環I兩個彎頭的末端處分別設置有一個圓孔2。參照圖3、圖4，是現有技術的採用的提環鑄造方案一即採用水平造型，水平澆注，設置安裝澆注裝置A5，在提環I上均布4個大小相同的保溫冒口 A 4，設置拉筋3，圓孔2處設置砂芯及芯頭6。參照圖5、圖6，是現有技術採用的提環鑄造方案二 即採用水平造型，水平澆注，兩圓孔2處分別設置有一個大小相同的保溫冒口 C 8，中間最厚處(即圓弧腰處)設置一個較大的保溫冒口 B 7，保溫冒口 B 7與兩個保溫冒口 C 8中間部位分別設置有一塊方塊冷鐵A 9 (放置於提環I下底面處)。參照圖7、圖8，是本發明的U型提環類鑄鋼件的鑄造方法，其提環鑄造的工藝設置及製作全過程，按照以下步驟實施步驟I、設置工藝部位I. I)考慮造型和模型製作方便，提環I採用水平中間分型；
I. 2)根據中國國標的相關規定，在需要加工的提環I上下表面和兩個圓孔2內圓表面添加相應的加工餘量；I. 3)在兩個圓孔2處設置砂芯及芯頭6，在提環I兩個末端的圓弧處設置一道拉筋3，防止凝固時發生變形，影響兩圓孔2之間的定位尺寸大小；I. 4)根據模數法或其它計算方法，在提環I最厚處(即圓弧腰處)設置一個大明冒口 10 (即頂部大腰圓明冒口)；I. 5)提環I末端由於受兩圓孔2影響易出現探傷缺陷，因此在每個圓孔2處設置一個小冒口 11 (即兩個小腰圓保溫冒口)；I. 6)為了加速提環I末端區先凝固，達到理想的順序凝固的目的，在提環I末端區下底面分別設置一個成型冷鐵B 14，該成型冷鐵B 14的長度尺寸為從提環I最末端到提環 I長度方向1/3 1/2範圍內，該成型冷鐵B 14的厚度為提環I厚度的1/3 1/2，外形與提環邊沿相當，如圖7、圖8 ;I. 7)為了增加大明冒口 10的補縮效果，在提環I上端面設置有一個整體形式的冒口補貼12，冒口補貼12的寬度較提環I寬度每邊小3 5_，冒口補貼12的長度橫貫提環I上端面，尺寸、具體位置和形狀如圖8 ；I. 8)安裝階梯型的澆注裝置B 13，如圖7、圖8;步驟2、實施鑄造2. I)按工藝設計圖紙，製作提環I的模型(帶冒口補貼和拉筋)和芯盒；2. 2)造型，採用水平造型，嚴格按工藝要求，在模型和芯盒中安裝好大明冒口 10、小冒口 11、澆注裝置B 13和成型冷鐵B 14;2. 3)噴刷塗料，採用手工塗刷，使用鑄鋼用呋喃樹脂砂常用的鋯英粉酒精快幹塗料塗刷型腔3 4遍；2. 4)合箱，並將合好的砂箱傾斜10° 13° (嚴格控制)，注意大明冒口 10 —定要在鑄件最聞點處；2. 5)澆注，澆注溫度為1570°C 1600°C，先從澆注裝置B 13處進行澆注，澆注時先快後慢，等澆至大明冒口 10的1/3 1/2處時，停止澆注，在大明冒口 10中加入保溫劑，改為從大明冒口 10澆注，澆滿後點澆2 3次；2. 6)開箱，8 12小時後開箱，採用振動清砂，對提環I表面的粘砂和成型冷鐵B 14用機械清除乾淨，緊接著切割開所有冒口、冒口補貼12和澆注裝置B 13，即成。步驟3、後續工藝處理3. I) 一次噴砂，對提環I進行噴砂(即打磨和修復);3. 2)正火處理，對提環I進行高溫正火處理，正火溫度控制在900°C、30°C，時間控制為3飛小時；3. 3) 二次噴砂，對提環I重新進行噴砂；對提環I進行粗加工。實施例I製作DG675大鉤提環，圖號AC675001-04，生產順序號1109，探傷報告編號Q/BOMCO J68-UT-BE012-2012，探傷結果合格。實施例2製作DG450大鉤提環，圖號AC315003-01，生產順序號1131、1132、1134共3件，探傷報告編號Q/BOMCO G04.47-ZJ-E16-2011-11，探傷結果全部合格。實施例3製作DG315大鉤提環，圖號AC315003-01，生產順序號1133，一批共2件，探傷報告編號Q/B0MC0 J68-UT-BE014-2012，探傷結果全部合格。生產順序號1112、1106、1064、1102、1113、1108、1103、1110、1107 共 9 件，探傷報告編號Q/B0MC0 G04. 77-ZJ-E09-2011-11，探傷結果全部合格。本發明方法製作的U型杆狀鑄鋼件提環，採用一種斜澆加冷鐵和增加冒口補貼的方案，主要包括設置砂箱傾斜角度、冷鐵形狀及尺寸、冒口補貼形狀及尺寸、冒口類型、大小及數量等，生產時嚴格控制澆注溫度、澆注方法和正火處理溫度和時間等，使毛坯探傷合格
率達98%以上，徹底解決了提環類U型杆狀低合金鑄鋼件超聲波探心部存在組織缺陷的技術難題。
權利要求
1. 一種U型提環類鑄鋼件的鑄造方法，其特徵在於，按照以下步驟實施 步驟I、設置工藝部位 I. I)提環(I)採用水平中間分型； I. 2)在提環(I)上下表面和兩個圓孔(2)內圓表面添加相應的加工餘量； I. 3)在兩個圓孔(2)處設置砂芯及芯頭(6)，在提環(I)兩個末端的圓弧處設置一道拉筋(3)； I. 4)在提環(I)最厚處設置一個大明冒口( 10); I. 5)在每個圓孔(2)處設置一個小冒口(11); I. 6)在提環(I)末端區下底面分別設置一個成型冷鐵B (14); I. 7)在提環(I)上端面設置有一個整體形式的冒口補貼(12); · 1.8)安裝階梯型的澆注裝置B (13)； 步驟2、實施鑄造 ·2.I)按上述的工藝設置，製作提環(I)的模型和芯盒； ·2. 2 )在模型和芯盒中安裝好大明冒口( 10 )、小冒口( 11)、澆注裝置B (13 )和成型冷鐵B (14)；·2. 3)噴刷塗料，使用鑄鋼用呋喃樹脂砂常用的鋯英粉酒精快幹塗料塗刷型腔3 4遍；·2. 4)合箱，並將合好的砂箱傾斜10° 13°，並使得大明冒口( 10)在鑄件最高點處；·2. 5)澆注，澆注溫度控制在1570°C 1600°C，先從澆注裝置B (13)處進行澆注，澆注時先快後慢，等澆至大明冒口( 10) 1/3^1/2處時，停止澆注，在大明冒口( 10)中加入保溫劑，改為從大明冒口( 10)澆注，澆滿後點澆2 3次； ·2. 6)開箱，8 12小時後開箱，採用振動清砂，對提環(I)表面的粘砂和成型冷鐵B (14)用機械清除乾淨，緊接著切割開大明冒口(10)、小冒口(11)、冒口補貼(12)和澆注裝置B(13)，即成。
2.根據權利要求I所述的U型提環類鑄鋼件的鑄造方法，其特徵在於，所述的步驟1.6)中，所述的成型冷鐵B(14)的長度尺寸為從提環(I)最末端到提環(I)長度方向的·1/3 1/2範圍內，該成型冷鐵B (14)的厚度為提環(I)厚度的1/3 1/2，外形與提環邊沿相當。
3.根據權利要求I所述的U型提環類鑄鋼件的鑄造方法，其特徵在於，所述的步驟·1.7)中，所述的冒口補貼(12)的寬度較提環(I)寬度每邊小3 5mm，冒口補貼(12)的長度橫貫提環(I)上端面。
全文摘要
本發明公開了一種U型提環類鑄鋼件的鑄造方法，在U型件的最厚處設置有一個大明冒口，在有孔的末端處設置有兩個小冒口，在末端處設置有成型冷鐵，在上表面設置有冒口補貼；採用水平造型，合箱後將砂箱傾斜10°~13°，使大明冒口置於鑄件最高處；生產時嚴格控制澆注溫度，澆注時先快後慢，等澆至大明冒口的1/3~1/2處時，停止澆注，在大明冒口中加入保溫劑，改為從大明冒口澆注，澆滿後點澆2～3次，隨後的高溫正火處理要嚴格控制溫度和時間等。本發明的方法，節約了鋼液，又為模型製作和造型過程提供便利，生產出的提環毛坯合格，保證了質量。
文檔編號B22C9/08GK102921899SQ201210406120
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者李繼峰, 李保峰, 馬崇峰 申請人:寶雞石油機械有限責任公司