CN103691879B - 一种石油机械防喷器铸钢件的铸造工艺 - Google Patents

一种石油机械防喷器铸钢件的铸造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种石油机械防喷器铸钢件的铸造工艺，通过钢的冶炼、铸造、热处理过程制备防喷器铸钢件，其特征在于铸造过程采取内腔为整体芯，全部使用铬铁矿树脂砂；补缩为集中补缩，设置1个大冒口，增加外冷铁，满足铸件的顺序凝固要求。保证了铸件的致密，表面平整光洁没有一点粘砂，各部尺寸达标。

Description

一种石油机械防喷器铸钢件的铸造工艺
技术领域
本发明属于金属铸造技术领域，涉及一种石油机械防喷器铸钢件的铸造工艺。
背景技术
石油机械防喷器主要用在油田和石油钻采企业。它是石油及天然气钻井工程中必备的安全装置，其具有防止钻井时井喷以及处理其他复杂情况的功能,既可在井内无钻柱时关闭空井筒，又可在井内有钻柱时关闭套管与钻柱间的环形空间。因此保证防喷器铸钢件的质量关系重大国内外石油装备市场对钻采安全要求越来越高，而防喷器铸件要求耐高压、防腐蚀、耐冲击、安全性好、可靠性高等特点，国内生产防喷器壳体的铸造厂极少，而且多年来一直存在表面和内部质量问题，不能满足防喷器铸钢件的要求。防喷器铸钢件壳体是主要的关键件，一般壁厚在200-400mm之间，由于壁厚厚，结构复杂，现有铸造工艺经常产生壳体闸板内腔粘砂（非加工面）不易清理，难以达到粗糙度要求，表面UT探伤不过关，铸件补缩不好，内部疏松打压不过关。
发明内容
技术方案
一种石油机械防喷器铸钢件的铸造工艺，通过钢的冶炼、铸造、热处理过程制备防喷器铸钢件，其特征在于铸造过程采取内腔为整体芯，全部使用铬铁矿树脂砂；补缩为集中补缩，设置1个大冒口，增加外冷铁，满足铸件的顺序凝固要求。
钢的冶炼：用电炉冶炼方法进行冶炼，严格控制各种元素含量；其中有害元素磷、硫的控制，在氧化期进行加入石灰深脱磷并吹入氩气操作，控制最终含磷量达到0.020（wt）%以下，含硫量达到0.015(wt)%以下，并且避免深脱磷后的钢水过氧化问题；氧化时采用的吹氧温度为1520-1540℃，吹氧压力为0.5-0.55MPa。
铸造过程时浇注温度为1550～1560℃。
热处理采取扩散退火、正火、淬火等进行热处理。
扩散退火的温度为1050～1150℃，保温时间为12～13h。
发明的突出效果
本发明采取内腔砂芯由分体芯改为整体芯，全部使用铬铁矿树脂砂，解决了壳体闸板内腔的粘砂问题；改原来分散补缩为集中补缩，将原来3个冒口改为1个大冒口，增加了外冷铁，满足了铸件的顺序凝固要求，保证了铸件的致密。表面平整光洁没有一点粘砂，各部尺寸达标。铸钢件性能检测结果都达到表1性能要求：
表1铸钢件性能
项目 屈服强度 抗拉强度 延伸率 端面收缩率 冲击（-59℃）
要求 585-660MPa ≥725MPa ≥18% ≥35% ≥20J.
超探检验：符合《ASM锅炉及压力容器规范》第5章规定达二级标准。
水压试验：140MPa，保压15分钟；210MPa保压3分钟。两次试压完全合格。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明，但并不是对本发明的进一步限定。
实施例1
石油机械防喷器铸钢件的铸造
钢的冶炼：用电炉冶炼方法进行冶炼，严格控制各种元素含量；其中有害元素磷、硫的控制，在氧化期进行加入石灰深脱磷并吹入氩气操作，控制最终含磷量使含磷量达到0.020（wt）%以下，使含硫量达到0.015(wt)%以下，并且避免深脱磷后的钢水过氧化问题；氧化时采用的吹氧温度应为1520-1540℃，吹氧压力应为0.5-0.55MPa。
铸造过程时浇注温度为1550℃～1560℃，采取内腔为整体芯，全部使用铬铁矿树脂砂；补缩为集中补缩，设置1个大冒口，增加外冷铁，满足铸件的顺序凝固要求。
热处理采取扩散退火，温度为1050～1150℃，保温时间为12～13h。
表面平整光洁没有一点粘砂，各部尺寸达标，铸钢件性能见表2。
表2铸钢件性能
项目 屈服强度 抗拉强度 延伸率 端面收缩率 冲击（-59℃）
要求 585-660MPa ≥725MPa ≥18% ≥35% ≥20J.
实际 612MPa 736MPa 20% 36% 22J
超探检验：符合《ASM锅炉及压力容器规范》第5章规定达二级标准。
水压试验：140MPa，保压15分钟；210MPa保压3分钟。两次试压完全合格。
实施例2
石油机械防喷器铸钢件的铸造
钢的冶炼：用电炉冶炼方法进行冶炼，严格控制各种元素含量；其中有害元素磷、硫的控制，在氧化期进行加入石灰深脱磷并吹入氩气操作，控制最终含磷量使含磷量达到0.020（wt）%以下，使含硫量达到0.015(wt)%以下，并且避免深脱磷后的钢水过氧化问题；氧化时采用的吹氧温度应为1520-1540℃，吹氧压力应为0.5-0.55MPa。
铸造过程时浇注温度为1550℃～1560℃，采取内腔为整体芯，全部使用铬铁矿树脂砂；补缩为集中补缩，设置1个大冒口，增加外冷铁，满足铸件的顺序凝固要求。
热处理采取扩散退火和正火，正火温度为900～910℃。
表面平整光洁没有一点粘砂，各部尺寸达标，铸钢件性能见表3。
表3铸钢件性能
项目 屈服强度 抗拉强度 延伸率 端面收缩率 冲击（-59℃）
要求 585-660MPa ≥725MPa ≥18% ≥35% ≥20J.
实际 628MPa 762MPa 21% 37% 23J
超探检验：符合《ASM锅炉及压力容器规范》第5章规定达二级标准。
水压试验：140MPa，保压15分钟；210MPa保压3分钟。两次试压完全合格。
实施例3
其他同实施例1，热处理采取扩散退火和淬火，淬火温度为650-700℃。
表面平整光洁没有一点粘砂，各部尺寸达标。铸钢件性能见表4。
表4铸钢件性能
项目 屈服强度 抗拉强度 延伸率 端面收缩率 冲击（-59℃）
要求 585-660MPa ≥725MPa ≥18% ≥35% ≥20J.
实际 650MPa 780MPa 20% 37% 24J
超声波探伤检验：符合《ASM锅炉及压力容器规范》第5章规定达二级标准。
水压试验：140MPa，保压15分钟；210MPa保压3分钟。两次试压完全合格。

Claims (4)

1.一种石油机械防喷器铸钢件的铸造工艺，通过钢的冶炼、铸造、热处理过程制备防喷器铸钢件，其特征在于铸造过程采取内腔为整体芯，全部使用铬铁矿树脂砂；补缩为集中补缩，设置1个大冒口，增加外冷铁，满足铸件的顺序凝固要求；所述的钢的冶炼是用电炉冶炼方法进行冶炼，严格控制各种元素含量；其中有害元素磷、硫的控制，在氧化期进行加入石灰深脱磷并吹入氩气操作，控制最终含磷量达到0.020（wt）%以下，含硫量达到0.015(wt)%以下，并且避免深脱磷后的钢水过氧化问题；氧化时采用的吹氧温度为1520-1540℃，吹氧压力为0.5-0.55MPa。
2.根据权利要求1的石油机械防喷器铸钢件的铸造工艺，其特征在于所述的铸造过程时浇注温度为1500～1530℃。
3.根据权利要求1的石油机械防喷器铸钢件的铸造工艺，其特征在于所述的热处理采取扩散退火、正火、淬火进行热处理。
4.根据权利要求3的石油机械防喷器铸钢件的铸造工艺，其特征在于所述的扩散退火的温度为1050～1150℃，保温时间为12～13h。
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