一种U型提环类铸钢件的铸造方法

摘要

本发明公开了一种U型提环类铸钢件的铸造方法，在U型件的最厚处设置有一个大明冒口，在有孔的末端处设置有两个小冒口，在末端处设置有成型冷铁，在上表面设置有冒口补贴；采用水平造型，合箱后将砂箱倾斜10°~13°，使大明冒口置于铸件最高处；生产时严格控制浇注温度，浇注时先快后慢，等浇至大明冒口的1/3~1/2处时，停止浇注，在大明冒口中加入保温剂，改为从大明冒口浇注，浇满后点浇2～3次，随后的高温正火处理要严格控制温度和时间等。本发明的方法，节约了钢液，又为模型制作和造型过程提供便利，生产出的提环毛坯合格，保证了质量。

权利要求

1.一种U型提环类铸钢件的铸造方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1、设置工艺部位

1.1）提环（1）采用水平中间分型；

1.2）在提环（1）上下表面和两个圆孔（2）内圆表面添加相应的加工余量；

1.3）在两个圆孔（2）处设置砂芯及芯头（6），在提环（1）两个末端的圆弧处设置一道拉筋（3）；

1.4）在提环（1）最厚处设置一个大明冒口（10）；

1.5）在每个圆孔（2）处设置一个小冒口（11）；

1.6）在提环（1）末端区下底面分别设置一个成型冷铁B（14）；

1.7）在提环（1）上端面设置有一个整体形式的冒口补贴（12）；

1.8）安装阶梯型的浇注装置B（13）；

步骤2、实施铸造：

2.1）按上述的工艺设置，制作提环（1）的模型和芯盒；

2.2）在模型和芯盒中安装好大明冒口（10）、小冒口（11）、浇注装置B（13）和成型冷铁B（14）；

2.3）喷刷涂料，使用铸钢用呋喃树脂砂常用的锆英粉酒精快干涂料涂刷型腔3~4遍；

2.4）合箱，并将合好的砂箱倾斜10°~13°，并使得大明冒口（10）在铸件最高点处；

2.5）浇注，浇注温度控制在1570℃~1600℃，先从浇注装置B（13）处进行浇注，浇注时先快后慢，等浇至大明冒口（10）1/3~1/2处时，停止浇注，在大明冒口（10）中加入保温剂，改为从大明冒口（10）浇注，浇满后点浇2～3次；

2.6）开箱，8~12小时后开箱，采用振动清砂，对提环（1）表面的粘砂和成型冷铁B（14）用机械清除干净，紧接着切割开大明冒口（10）、小冒口（11）、冒口补贴（12）和浇注装置B（13），即成。

2.根据权利要求1所述的U型提环类铸钢件的铸造方法，其特征在于，所述的步骤

1.6）中，所述的成型冷铁B（14）的长度尺寸为从提环（1）最末端到提环（1）长度方向的

1/3~1/2范围内，该成型冷铁B（14）的厚度为提环（1）厚度的1/3~1/2，外形与提环边沿相当。

3.根据权利要求1所述的U型提环类铸钢件的铸造方法，其特征在于，所述的步骤

1.7）中，所述的冒口补贴（12）的宽度较提环（1）宽度每边小3~5mm，冒口补贴（12）的长度横贯提环（1）上端面。

说明书

一种U型提环类铸钢件的铸造方法

技术领域

[0001] 本发明属于机械设备制备技术领域，涉及一种U型提环类铸钢件的铸造方法。

背景技术

[0002] 提环是石油钻机游吊系统上重要的起吊零件（毛坯为铸钢件），属于低合金铸钢件，零件技术要求包括：①铸件表面进行磁粉探伤，应符合APASPEC 8C《钻井和采油提升设备规范》中第8.4.7条的规定，并达到PSL1级质量要求；②加工表面进行超声波探伤，应符合APA SPEC 8C《钻井和采油提升设备规范》中第8.4.8条的规定，并达到PSL1级质量要求。③提环两端圆环内孔处进行着色探伤，应符合GB9443-88标准B级的规定。

[0003] 提环外形类似U字型，材料属于低合金铸钢件，截面近似于方形（0.8≦宽厚比≦1.2），属于典型的U型杆状铸钢件，按常规的杆状铸钢件铸造方案：一般采用水平分型、水平造型、水平浇注、根据热节大小采用模数法计算冒口大小，再根据补缩距离设置冒口数量或冷铁，如图3和图5的两种方案。这两种方案铸造出来的提环，经超声波探伤检测，发现提环冒口之间的中心部分存在较大范围的内部组织缺陷，两个孔周围也存在探伤缺陷，一次探伤合格率几乎为零，严重影响产品质量。因此，研究新的解决现有技术铸造U型提环的心部存在组织缺陷的铸造工艺，势在必行。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种U型提环类铸钢件的铸造方法，解决了现有技术中U型提环类杆状铸钢件超声波探伤心部存在组织缺陷，影响探伤合格率的问题。

[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种U型提环类铸钢件的铸造方法，按照以下步骤实施：

[0006] 步骤1、设置工艺部位

[0007] 1.1）提环采用水平中间分型；

[0008] 1.2）在提环上下表面和两个圆孔内圆表面添加相应的加工余量；

[0009] 1.3）在两个圆孔处设置砂芯及芯头，在提环两个末端的圆弧处设置一道拉筋；

[0010] 1.4）在提环最厚处设置一个大明冒口；

[0011] 1.5）在每个圆孔处设置一个小冒口；

[0012] 1.6）在提环末端区下底面分别设置一个成型冷铁B；

[0013] 1.7）在提环上端面设置有一个整体形式的冒口补贴；

[0014] 1.8）安装阶梯型的浇注装置B；

[0015] 步骤2、实施铸造：

[0016] 2.1）按上述的工艺设置，制作提环的模型和芯盒；

[0017] 2.2）在模型和芯盒中安装好大明冒口、小冒口、浇注装置B和成型冷铁B；

[0018] 2.3）喷刷涂料，使用铸钢用呋喃树脂砂常用的锆英粉酒精快干涂料涂刷型腔3~4遍；

[0019] 2.4）合箱，并将合好的砂箱倾斜10°~13°，使得大明冒口在铸件最高点处；

[0020] 2.5）浇注，浇注温度控制在1570℃~1600℃，先从浇注装置B处进行浇注，浇注时先快后慢，等浇至大明冒口约1/3~1/2处时，停止浇注，在大明冒口中加入保温剂，改为从大明冒口浇注，浇满后点浇2～3次；

[0021] 2.6）开箱，8~12小时后开箱，采用振动清砂，对提环表面的粘砂和成型冷铁B用机械清除干净，紧接着切割开大明冒口、小冒口、冒口补贴和浇注装置B，即成。

[0022] 本发明的有益效果是，采用U型提环最厚处（即圆弧处）设置一个大明冒口、末端设置小冒口、冒口之间加补贴、末端设置冷铁、浇注时采用倾斜浇注相结合的铸造方案，现场生产时严格控制浇注温度、浇注方法和正火处理温度和时间。该方法的应用彻底解决了U型提环类杆状铸钢件超声波探伤心部存在组织缺陷的问题。同时节约了钢液，又为模型制作和造型过程提供便利，生产出的提环毛坯合格，保证了石油钻采游吊系统关键件的质量。

附图说明

[0023] 图1是本发明方法所要铸造的提环结构示意图；

[0024] 图2是图1的侧视图；

[0025] 图3是现有技术采用的提环铸造方案一；

[0026] 图4是图3的水平状态截面图；

[0027] 图5是现有技术采用的提环铸造方案二；

[0028] 图6是图5的水平状态截面图；

[0029] 图7是本发明方法采用的提环铸造方案三；

[0030] 图8是图7的水平状态截面图。

[0031] 图中，1.提环，2.圆孔，3.拉筋，4.保温冒口A，5.浇注装置A，6.砂芯及芯头，7.保温冒口B，8.保温冒口C，9.方块冷铁A，10.大明冒口，11.小冒口，12.冒口补贴，13.浇注装置B，14.成型冷铁B。

具体实施方式

[0032] 参照图1、图2，是本发明的U型提环类铸钢件的铸造方法，所要制作的提环1的结构示意图，提环1两个弯头的末端处分别设置有一个圆孔2。

[0033] 参照图3、图4，是现有技术的采用的提环铸造方案一：即采用水平造型，水平浇注，设置安装浇注装置A5，在提环1上均布4个大小相同的保温冒口A 4，设置拉筋3，圆孔2处设置砂芯及芯头6。

[0034] 参照图5、图6，是现有技术采用的提环铸造方案二：即采用水平造型，水平浇注，两圆孔2处分别设置有一个大小相同的保温冒口C 8，中间最厚处（即圆弧腰处）设置一个较大的保温冒口B 7，保温冒口B 7与两个保温冒口C 8中间部位分别设置有一块方块冷铁A 9（放置于提环1下底面处）。

[0035] 参照图7、图8，是本发明的U型提环类铸钢件的铸造方法，其提环铸造的工艺设置及制作全过程，按照以下步骤实施：

[0036] 步骤1、设置工艺部位

[0037] 1.1）考虑造型和模型制作方便，提环1采用水平中间分型；

[0038] 1.2）根据中国国标的相关规定，在需要加工的提环1上下表面和两个圆孔2内圆表面添加相应的加工余量；

[0039] 1.3）在两个圆孔2处设置砂芯及芯头6，在提环1两个末端的圆弧处设置一道拉筋3，防止凝固时发生变形，影响两圆孔2之间的定位尺寸大小；

[0040] 1.4）根据模数法或其它计算方法，在提环1最厚处（即圆弧腰处）设置一个大明冒口10（即顶部大腰圆明冒口）；

[0041] 1.5）提环1末端由于受两圆孔2影响易出现探伤缺陷，因此在每个圆孔2处设置一个小冒口11（即两个小腰圆保温冒口）；

[0042] 1.6）为了加速提环1末端区先凝固，达到理想的顺序凝固的目的，在提环1末端区下底面分别设置一个成型冷铁B 14，该成型冷铁B 14的长度尺寸为从提环1最末端到提环1长度方向1/3~1/2范围内，该成型冷铁B 14的厚度为提环1厚度的1/3~1/2，外形与提环边沿相当，如图7、图8；

[0043] 1.7）为了增加大明冒口10的补缩效果，在提环1上端面设置有一个整体形式的冒口补贴12，冒口补贴12的宽度较提环1宽度每边小3~5mm，冒口补贴12的长度横贯提环1上端面，尺寸、具体位置和形状如图8；

[0044] 1.8）安装阶梯型的浇注装置B 13，如图7、图8；

[0045] 步骤2、实施铸造：

[0046] 2.1）按工艺设计图纸，制作提环1的模型（带冒口补贴和拉筋）和芯盒；

[0047] 2.2）造型，采用水平造型，严格按工艺要求，在模型和芯盒中安装好大明冒口10、小冒口11、浇注装置B 13和成型冷铁B 14；

[0048] 2.3）喷刷涂料，采用手工涂刷，使用铸钢用呋喃树脂砂常用的锆英粉酒精快干涂料涂刷型腔3~4遍；

[0049] 2.4）合箱，并将合好的砂箱倾斜10°~13°（严格控制），注意大明冒口10一定要在铸件最高点处；

[0050] 2.5）浇注，浇注温度为1570℃~1600℃，先从浇注装置B 13处进行浇注，浇注时先快后慢，等浇至大明冒口10的1/3~1/2处时，停止浇注，在大明冒口10中加入保温剂，改为从大明冒口10浇注，浇满后点浇2～3次；

[0051] 2.6）开箱，8~12小时后开箱，采用振动清砂，对提环1表面的粘砂和成型冷铁B 14用机械清除干净，紧接着切割开所有冒口、冒口补贴12和浇注装置B 13，即成。

[0052] 步骤3、后续工艺处理：

[0053] 3.1）一次喷砂，对提环1进行喷砂（即打磨和修复）；

[0054] 3.2）正火处理，对提环1进行高温正火处理，正火温度控制在900℃~930℃，时间控制为3~6小时；

[0055] 3.3）二次喷砂，对提环1重新进行喷砂；对提环1进行粗加工。

[0056] 实施例1

[0057] 制作DG675大钩提环，图号AC675001-04，生产顺序号1109，探伤报告编号：Q/BOMCO J68-UT-BE012-2012，探伤结果：合格。

[0058] 实施例2

[0059] 制作DG450大钩提环，图号AC315003-01，生产顺序号1131、1132、1134共3件，探伤报告编号：Q/BOMCO G04.47-ZJ-E16-2011-11，探伤结果：全部合格。

[0060] 实施例3

[0061] 制作DG315大钩提环，图号AC315003-01，生产顺序号1133，一批共2件，探伤报告编号：Q/BOMCO J68-UT-BE014-2012，探伤结果：全部合格。

[0062] 生产顺序号1112、1106、1064、1102、1113、1108、1103、1110、1107共9件，探伤报告编号：Q/BOMCO G04.77-ZJ-E09-2011-11，探伤结果：全部合格。

[0063] 本发明方法制作的U型杆状铸钢件提环，采用一种斜浇加冷铁和增加冒口补贴的方案，主要包括设置砂箱倾斜角度、冷铁形状及尺寸、冒口补贴形状及尺寸、冒口类型、大小及数量等，生产时严格控制浇注温度、浇注方法和正火处理温度和时间等，使毛坯探伤合格率达98%以上，彻底解决了提环类U型杆状低合金铸钢件超声波探心部存在组织缺陷的技术难题。