專利名稱：一種u型提環(huán)類鑄鋼件的鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種U型提環(huán)類鑄鋼件的鑄造方法。
背景技術(shù)：
提環(huán)是石油鉆機(jī)游吊系統(tǒng)上重要的起吊零件(毛坯為鑄鋼件)，屬于低合金鑄鋼件，零件技術(shù)要求包括①鑄件表面進(jìn)行磁粉探傷，應(yīng)符合APASPEC 8C《鉆井和采油提升設(shè)備規(guī)范》中第8. 4. 7條的規(guī)定，并達(dá)到PSLl級質(zhì)量要求；②加工表面進(jìn)行超聲波探傷,應(yīng)符合APA SPEC 8C《鉆井和采油提升設(shè)備規(guī)范》中第8. 4. 8條的規(guī)定，并達(dá)到PSLl級質(zhì)量要求。③提環(huán)兩端圓環(huán)內(nèi)孔處進(jìn)行著色探傷，應(yīng)符合GB9443-88標(biāo)準(zhǔn)B級的規(guī)定。
提環(huán)外形類似U字型，材料屬于低合金鑄鋼件，截面近似于方形(O. 8 =寬厚比^ I. 2)，屬于典型的U型桿狀鑄鋼件，按常規(guī)的桿狀鑄鋼件鑄造方案一般采用水平分型、水平造型、水平澆注、根據(jù)熱節(jié)大小采用模數(shù)法計算冒口大小，再根據(jù)補(bǔ)縮距離設(shè)置冒口數(shù)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(huán)，經(jīng)超聲波探傷檢測，發(fā)現(xiàn)提環(huán)冒口之間的中心部分存在較大范圍的內(nèi)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(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，研究新的解決現(xiàn)有技術(shù)鑄造U型提環(huán)的心部存在組織缺陷的鑄造工藝，勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種U型提環(huán)類鑄鋼件的鑄造方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中U型提環(huán)類桿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(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種U型提環(huán)類鑄鋼件的鑄造方法，按照以下步驟實(shí)施步驟I、設(shè)置工藝部位I. I)提環(huán)采用水平中間分型；I. 2)在提環(huán)上下表面和兩個圓孔內(nèi)圓表面添加相應(yīng)的加工余量；I. 3)在兩個圓孔處設(shè)置砂芯及芯頭，在提環(huán)兩個末端的圓弧處設(shè)置一道拉筋；I. 4)在提環(huán)最厚處設(shè)置一個大明冒口；I.5)在每個圓孔處設(shè)置一個小冒口；I. 6)在提環(huán)末端區(qū)下底面分別設(shè)置一個成型冷鐵B ；I. 7)在提環(huán)上端面設(shè)置有一個整體形式的冒口補(bǔ)貼；I. 8)安裝階梯型的澆注裝置B ;步驟2、實(shí)施鑄造2. I)按上述的工藝設(shè)置，制作提環(huán)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)噴刷涂料，使用鑄鋼用呋喃樹脂砂常用的鋯英粉酒精快干涂料涂刷型腔3 4遍;
2. 4)合箱，并將合好的砂箱傾斜10° 13°，使得大明冒口在鑄件最高點(diǎn)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(jìn)行澆注，澆注時先快后慢，等澆至大明冒口約1/3 1/2處時，停止?jié)沧ⅲ诖竺髅翱谥屑尤氡貏?，改為從大明冒口澆注，澆滿后點(diǎn)澆2 3次；2. 6)開箱，8 12小時后開箱，采用振動清砂，對提環(huán)表面的粘砂和成型冷鐵B用機(jī)械清除干凈，緊接著切割開大明冒口、小冒口、冒口補(bǔ)貼和澆注裝置B，即成。本發(fā)明的有益效果是，采用U型提環(huán)最厚處(即圓弧處)設(shè)置一個大明冒口、末端設(shè)置小冒口、冒口之間加補(bǔ)貼、末端設(shè)置冷鐵、澆注時采用傾斜澆注相結(jié)合的鑄造方案，現(xiàn)場生產(chǎn)時嚴(yán)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(yīng)用徹底解決了 U型提環(huán)類桿狀鑄鋼件超聲波探傷心部存在組織缺陷的問題。同時節(jié)約了鋼液，又為模型制作和造型過程提供便利，生產(chǎn)出的提環(huán)毛坯合格，保證了石油鉆采游吊系統(tǒng)關(guān)鍵件的質(zhì)量。


圖I是本發(fā)明方法所要鑄造的提環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的側(cè)視圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)采用的提環(huán)鑄造方案一；圖4是圖3的水平狀態(tài)截面圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)采用的提環(huán)鑄造方案二 ；圖6是圖5的水平狀態(tài)截面圖；圖7是本發(fā)明方法采用的提環(huán)鑄造方案三；圖8是圖7的水平狀態(tài)截面圖。圖中，I.提環(huán)，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(bǔ)貼，13.澆注裝置B，14.成型冷鐵B。
具體實(shí)施例方式參照圖I、圖2，是本發(fā)明的U型提環(huán)類鑄鋼件的鑄造方法，所要制作的提環(huán)I的結(jié)構(gòu)示意圖，提環(huán)I兩個彎頭的末端處分別設(shè)置有一個圓孔2。參照圖3、圖4，是現(xiàn)有技術(shù)的采用的提環(huán)鑄造方案一即采用水平造型，水平澆注，設(shè)置安裝澆注裝置A5，在提環(huán)I上均布4個大小相同的保溫冒口 A 4，設(shè)置拉筋3，圓孔2處設(shè)置砂芯及芯頭6。參照圖5、圖6，是現(xiàn)有技術(shù)采用的提環(huán)鑄造方案二 即采用水平造型，水平澆注，兩圓孔2處分別設(shè)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(shè)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(shè)置有一塊方塊冷鐵A 9 (放置于提環(huán)I下底面處)。參照圖7、圖8，是本發(fā)明的U型提環(huán)類鑄鋼件的鑄造方法，其提環(huán)鑄造的工藝設(shè)置及制作全過程，按照以下步驟實(shí)施步驟I、設(shè)置工藝部位I. I)考慮造型和模型制作方便，提環(huán)I采用水平中間分型；
I. 2)根據(jù)中國國標(biāo)的相關(guān)規(guī)定，在需要加工的提環(huán)I上下表面和兩個圓孔2內(nèi)圓表面添加相應(yīng)的加工余量；I. 3)在兩個圓孔2處設(shè)置砂芯及芯頭6，在提環(huán)I兩個末端的圓弧處設(shè)置一道拉筋3，防止凝固時發(fā)生變形，影響兩圓孔2之間的定位尺寸大??；I. 4)根據(jù)模數(shù)法或其它計算方法，在提環(huán)I最厚處(即圓弧腰處)設(shè)置一個大明冒口 10 (即頂部大腰圓明冒口)；I. 5)提環(huán)I末端由于受兩圓孔2影響易出現(xiàn)探傷缺陷，因此在每個圓孔2處設(shè)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(huán)I末端區(qū)先凝固，達(dá)到理想的順序凝固的目的，在提環(huán)I末端區(qū)下底面分別設(shè)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(huán)I最末端到提環(huán) I長度方向1/3 1/2范圍內(nèi)，該成型冷鐵B 14的厚度為提環(huán)I厚度的1/3 1/2，外形與提環(huán)邊沿相當(dāng)，如圖7、圖8 ;I. 7)為了增加大明冒口 10的補(bǔ)縮效果，在提環(huán)I上端面設(shè)置有一個整體形式的冒口補(bǔ)貼12，冒口補(bǔ)貼12的寬度較提環(huán)I寬度每邊小3 5_，冒口補(bǔ)貼12的長度橫貫提環(huán)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(shí)施鑄造2. I)按工藝設(shè)計圖紙，制作提環(huán)I的模型(帶冒口補(bǔ)貼和拉筋)和芯盒；2. 2)造型，采用水平造型，嚴(yán)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)噴刷涂料，采用手工涂刷，使用鑄鋼用呋喃樹脂砂常用的鋯英粉酒精快干涂料涂刷型腔3 4遍；2. 4)合箱，并將合好的砂箱傾斜10° 13° (嚴(yán)格控制)，注意大明冒口 10 —定要在鑄件最聞點(diǎn)處；2. 5)澆注，澆注溫度為1570°C 1600°C，先從澆注裝置B 13處進(jìn)行澆注，澆注時先快后慢，等澆至大明冒口 10的1/3 1/2處時，停止?jié)沧ⅲ诖竺髅翱?10中加入保溫劑，改為從大明冒口 10澆注，澆滿后點(diǎn)澆2 3次；2. 6)開箱，8 12小時后開箱，采用振動清砂，對提環(huán)I表面的粘砂和成型冷鐵B 14用機(jī)械清除干凈，緊接著切割開所有冒口、冒口補(bǔ)貼12和澆注裝置B 13，即成。步驟3、后續(xù)工藝處理3. I) 一次噴砂，對提環(huán)I進(jìn)行噴砂(即打磨和修復(fù));3. 2)正火處理，對提環(huán)I進(jìn)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(huán)I重新進(jìn)行噴砂；對提環(huán)I進(jìn)行粗加工。實(shí)施例I制作DG675大鉤提環(huán)，圖號AC675001-04，生產(chǎn)順序號1109，探傷報告編號Q/BOMCO J68-UT-BE012-2012，探傷結(jié)果合格。實(shí)施例2制作DG450大鉤提環(huán)，圖號AC315003-01，生產(chǎn)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(jié)果全部合格。實(shí)施例3制作DG315大鉤提環(huán)，圖號AC315003-01，生產(chǎn)順序號1133，一批共2件，探傷報告編號Q/B0MC0 J68-UT-BE014-2012，探傷結(jié)果全部合格。生產(chǎn)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(jié)果全部合格。本發(fā)明方法制作的U型桿狀鑄鋼件提環(huán)，采用一種斜澆加冷鐵和增加冒口補(bǔ)貼的方案，主要包括設(shè)置砂箱傾斜角度、冷鐵形狀及尺寸、冒口補(bǔ)貼形狀及尺寸、冒口類型、大小及數(shù)量等，生產(chǎn)時嚴(yán)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(dá)98%以上，徹底解決了提環(huán)類U型桿狀低合金鑄鋼件超聲波探心部存在組織缺陷的技術(shù)難題。
權(quán)利要求
1. 一種U型提環(huán)類鑄鋼件的鑄造方法，其特征在于，按照以下步驟實(shí)施 步驟I、設(shè)置工藝部位 I. I)提環(huán)(I)采用水平中間分型； I. 2)在提環(huán)(I)上下表面和兩個圓孔(2)內(nèi)圓表面添加相應(yīng)的加工余量； I. 3)在兩個圓孔(2)處設(shè)置砂芯及芯頭(6)，在提環(huán)(I)兩個末端的圓弧處設(shè)置一道拉筋(3)； I. 4)在提環(huán)(I)最厚處設(shè)置一個大明冒口( 10); I. 5)在每個圓孔(2)處設(shè)置一個小冒口(11); I. 6)在提環(huán)(I)末端區(qū)下底面分別設(shè)置一個成型冷鐵B (14); I. 7)在提環(huán)(I)上端面設(shè)置有一個整體形式的冒口補(bǔ)貼(12); · 1.8)安裝階梯型的澆注裝置B (13)； 步驟2、實(shí)施鑄造 ·2.I)按上述的工藝設(shè)置，制作提環(huán)(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)噴刷涂料，使用鑄鋼用呋喃樹脂砂常用的鋯英粉酒精快干涂料涂刷型腔3 4遍；·2. 4)合箱，并將合好的砂箱傾斜10° 13°，并使得大明冒口( 10)在鑄件最高點(diǎn)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(jìn)行澆注，澆注時先快后慢，等澆至大明冒口( 10) 1/3^1/2處時，停止?jié)沧?，在大明冒? 10)中加入保溫劑，改為從大明冒口( 10)澆注，澆滿后點(diǎn)澆2 3次； ·2. 6)開箱，8 12小時后開箱，采用振動清砂，對提環(huán)(I)表面的粘砂和成型冷鐵B (14)用機(jī)械清除干凈，緊接著切割開大明冒口(10)、小冒口(11)、冒口補(bǔ)貼(12)和澆注裝置B(13)，即成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的U型提環(huán)類鑄鋼件的鑄造方法，其特征在于，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(huán)(I)最末端到提環(huán)(I)長度方向的·1/3 1/2范圍內(nèi)，該成型冷鐵B (14)的厚度為提環(huán)(I)厚度的1/3 1/2，外形與提環(huán)邊沿相當(dāng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的U型提環(huán)類鑄鋼件的鑄造方法，其特征在于，所述的步驟·1.7)中，所述的冒口補(bǔ)貼(12)的寬度較提環(huán)(I)寬度每邊小3 5mm，冒口補(bǔ)貼(12)的長度橫貫提環(huán)(I)上端面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種U型提環(huán)類鑄鋼件的鑄造方法，在U型件的最厚處設(shè)置有一個大明冒口，在有孔的末端處設(shè)置有兩個小冒口，在末端處設(shè)置有成型冷鐵，在上表面設(shè)置有冒口補(bǔ)貼；采用水平造型，合箱后將砂箱傾斜10°~13°，使大明冒口置于鑄件最高處；生產(chǎn)時嚴(yán)格控制澆注溫度，澆注時先快后慢，等澆至大明冒口的1/3~1/2處時，停止?jié)沧?，在大明冒口中加入保溫劑，改為從大明冒口澆注，澆滿后點(diǎn)澆2～3次，隨后的高溫正火處理要嚴(yán)格控制溫度和時間等。本發(fā)明的方法，節(jié)約了鋼液，又為模型制作和造型過程提供便利，生產(chǎn)出的提環(huán)毛坯合格，保證了質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者李繼峰, 李保峰, 馬崇峰 申請人:寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司