CN104722609A - 一种矫正c型铸钢件的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大形铸钢件矫正整形技术，特别涉及一种矫正C型铸钢件的装置及其方法。其中，矫正C型铸钢件的装置，包括待矫正的C型铸钢件，所述C型铸钢件水平设置在厚度大于20mm的钢板上，所述C型铸钢件的C形开口方向与钢板的边长外缘对齐，并且C型铸钢件的C形开口一端内侧与钢板表面焊接固定，另一端为自由端，所述C形开口之间的钢板上设有螺旋千斤顶，所述千斤顶的顶头顶靠C型铸钢件自由端的内侧，所述千斤顶另一端外侧的钢板上固定有用于抵靠千斤顶的挡块，所述C型铸钢件内侧的弧顶处设有用于加热铸钢件的弧形预热管。本装置矫正大型C型铸钢件时可简化铸钢件矫正整形工艺，降低铸件成本，并提高矫正整形效率和安全可靠性。

Description

一种矫正C型铸钢件的装置及其方法

技术领域

本发明涉及大形铸钢件矫正整形技术，特别涉及一种矫正C型铸钢件的装置及其方法。

背景技术

大型厚壁回转体类高强度铸钢件材质属于中高碳低合金钢，材质主要包括如下质量组分C：0.30~0.35，Si≤0.6，Mn：0.6~1.0，P≤0.025，S≤0.020，Ni≤0.4，Cr：1.4~1.7，Mo：0.15~0.35。铸件直径一般5—6m，分两半造型，单半铸钢件呈C形，最大壁厚200mm，最小壁厚50mm，单半重量5t。要求最终的力学性能为：抗拉强度Rm≥770MPa， 屈服强度Rp0.2≥525MPa，延伸率≥10%，断面收缩率≥35%，本体硬度223~300HB，室温冲击韧性AKV≥27J。从力学性能来看，属于高强度类型，且综合力学性能要求高。此类铸件需要采用淬火方式处理，在冒口切割、质量热处理后，铸件经常存在张口或缩口变形的情况。张缩量基本为直径方向0~30mm，超出铸造加工留量，导致局部位置加工黑皮或加工不上的情况发生。因此必须对铸件先矫正再加工。

针对这一问题的传统做法是对变形铸件尺寸划线后，对铸件缺量部位进行焊补，对铸件多肉部位气刨挖除，最后再加工到位。这种做法不仅增加了焊接量，还增加了气刨、铲磨、NDT检测等生产成本，而且存在焊接后二次变形的风险。

现有技术的另一种做法是在造型过程中增加铸件反变形补贴量，在一定程度上保证了加工没有黑皮现象发生，但却增加了钢液的消耗，使铸件形状尺寸与图纸要求相差较大，也增加了加工量，使铸件成本提高。

现有技术中也有采用设置单层十字拉筋的方法来防止铸件变形的，但实际生产表明，仅仅设置单层十字拉筋对防止铸件变形效果不显著。

发明内容

本发明针对现有技术中铸钢件变形矫正技术存在的不足，提供一种矫正C型铸钢件的装置，用于大型厚壁回转体铸钢件的矫正，以简化铸钢件矫正整形工艺，降低铸件成本，并提高矫正整形效率和安全可靠性。

本发明的目的是这样实现的，一种矫正C型铸钢件的装置，包括待矫正的C型铸钢件，所述C型铸钢件水平设置在厚度大于20mm的钢板上，所述C型铸钢件的C形开口方向与钢板的边长外缘对齐，并且C型铸钢件的C形开口一端内侧与钢板表面焊接固定，另一端为自由端，所述C形开口之间的钢板上设有螺旋千斤顶，所述千斤顶的顶头顶靠C型铸钢件自由端的内侧，所述千斤顶另一端外侧的钢板上固定有用于抵靠千斤顶的挡块，所述C型铸钢件内侧的弧顶处设有用于加热铸钢件的弧形预热管。

本发明的矫正C型铸钢件的装置，通过预热管加热和千斤顶的顶压作用使工件产生热变形实现铸造变形量的矫正，简化了铸钢件的矫正整形工艺，降低铸件成本，并提高矫正整形效率和安全可靠性。

作为本发明的优选方案，所述预热管的弧长为C型铸钢件内弧长的0.3—0.4倍。

为便于预热管的加热，所述预热管为火焰加热的预热管，并且预热管的管壁上设有若干喷火孔，所述预热管经可调的阀门与可燃气源连通。

本发明的另一个目的是提供一种矫正C型铸钢件的方法，包括如下过程：

1）工艺准备：根据待整形C型铸钢件尺寸准备一厚度大于20mm并且平面尺寸大于所述C型铸钢件平面投影尺寸的平整厚钢板，再通过C型铸钢件关键尺寸，确定铸钢件是张口还是缩口，根据加工工艺图，确定张口量或缩口量，并在钢板上划线，标识出铸钢件在钢板上的固定位置和矫正后的位置；

2）将所述C型铸钢件水平放到钢板上，使铸钢件的C形开口端与钢板的边长外缘对齐，并将铸钢件C形开口的一端内圈焊接固定在钢板上，铸钢件的另一端保持自由状态，在钢板上沿铸钢件的开口方向水平放置一台50~100t螺旋千斤顶，使千斤顶的顶头顶在铸钢件自由端内侧，在千斤顶的另一端外侧的钢板表面焊接固定一挡块抵住千斤顶，在铸钢件自由端外侧矫正后位置的划线标记处焊接固定一基准杆，以确定铸钢件的矫正终点位置；

3）在铸钢件内侧弧顶固定一0.3—0.4倍内弧长的用于加热铸钢件的预热管，所述预热管经阀门与可燃气源连接，并且预热管的管壁设有喷火孔；

4）将预热管接通可燃气源并点燃使加热火焰从喷火孔喷出对铸钢件内侧进行加热，通过阀门调节火焰，使火焰从小到大，半小时内火焰逐渐调到最大，同时用石棉布将预热管和铸钢件加热部分遮盖，避免火焰影响矫正操作，观测铸钢件自由端外侧与基准杆之间的变化，随着加热温度的升高，自由端向基准杆逐渐靠近；当铸钢件沿C形开口的矫正量小于10mm时，采用预热管内侧加热进行矫正，当铸钢件沿C形开口的矫正量大于10mm时，预热管对铸钢件内侧加热过程中，铸钢件内侧和外侧的温度差逐渐减小，自由端向基准杆靠近的速度逐渐减小并停止，当铸钢件的温度达到130~170℃后，保温30分钟，在铸钢件自由端内侧用千斤顶开始缓慢加力，保持铸钢件自由端外圈每分钟外扩4—6mm，直到外圈最终接触基准杆即停止加压；

5）检查铸钢件内侧和外侧无异常后，将铸钢件与钢板的接触面内外侧点焊若干点加固；

6）关闭预热管的火焰气源，移开预热管，将铸钢件加热部位用保温棉覆盖，将钢板连同铸钢件吊运至退火炉进行消应力退火，最后取出工件，拆除钢板。

为便于消除矫正后铸钢件的内应力，所述步骤6）中的退火工艺为：工件进炉前，炉内先预热至100~150℃，装入工件后，以30~60℃/h的速度升温至580~620℃，保温t小时，其中t=铸件最大壁厚+1h/inch+（2~3）h，然后以20~50℃/h速度降温至铸钢件温度小于200℃再出炉，出炉后在空气中自然冷却至20~40℃， 割开并修平铸钢件与钢板的焊缝。

为便于铸钢件与钢板的固定，所述步骤2）中铸钢件一端内侧与钢板之间的焊缝高度为50—60mm，焊缝长度为120—150mm。

本发明的矫正C型铸钢件的方法能够准确实现大型厚壁回转体类铸钢件铸造变形的矫正，尤其是大型厚壁C环类高强度铸钢件铸造生产过程中变形的矫正，不需要使用大型矫正辅助设备，操作简单易行，安全可靠。同时，本发明方法大幅降低了铸件因变形引起的尺寸焊补量，节约焊接成本，缩短铸件生产周期。

附图说明

图1为本发明的C型铸钢件内侧预热示意图。

图2为本发明的矫正C型铸钢件的装置的示意图。

其中，1 铸钢件；2预热管；3挡块；4千斤顶；5钢板；6基准杆。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示为本发明的矫正C型铸钢件的装置，包括待矫正的C型铸钢件1，铸钢件1水平设置在厚度大于20mm的钢板5上，铸钢件1的C形开口方向与钢板5的边长外缘对齐，并且铸钢件1的C形开口一端内侧与钢板5表面焊接固定，另一端为自由端，C形开口之间的钢板5上设有螺旋千斤顶4，千斤顶4的顶头顶靠铸钢件1自由端的内侧，千斤顶4另一端外侧的钢板5上固定有用于抵靠千斤顶4的挡块3，铸钢件1内侧的弧顶处设有用于加热铸钢件1的弧形预热管2；预热管2的弧长为C型铸钢件内弧长的0.3—0.4倍；该预热管2的弧形与铸钢件1内侧的弧形相似，并且靠近铸钢件1内侧居中放置，如图1所示，该预热管2采用Φ10~20mm普通钢管弯制而成，预热管2靠近铸钢件1一侧，每隔5~10cm钻一个Φ1~3mm的孔眼作为喷火孔，预热管2末端堵死，另一端套有专用胶皮软管，胶皮软管的另一端经阀门与天然气管路接口连接，使用时，打开阀门，接通天燃气直接点燃天然气，预热管2上各孔眼喷火对铸件内腔进行加热。

本发明的矫正C型铸钢件的装置，通过预热管2加热和千斤顶4的顶压作用使工件产生热变形实现铸造变形量的矫正，简化了铸钢件的矫正整形工艺，降低铸件成本，并提高矫正整形效率和安全可靠性。

实施例2

采用上述装置进行C型铸钢件矫正的方法，包括如下过程：

1）工艺准备：根据待整形C型铸钢件1尺寸准备一厚度大于20mm并且平面尺寸大于C型铸钢件1平面投影尺寸的平整厚钢板5，再通过C型铸钢件1关键尺寸，确定铸钢件1是张口还是缩口，根据加工工艺图，确定张口量或缩口量，并在钢板5上划线，标识出铸钢件1在钢板5上的固定位置和矫正后的位置；

2）将铸钢件1水平放到钢板5上，使铸钢件1的C形开口端与钢板5的边长外缘对齐，并将铸钢件1的C形开口的一端内圈焊接固定在钢板5上，为焊接固定牢固可靠，铸钢件1与钢板5之间的焊缝高度为50—60mm，焊缝长度为120—150mm，铸钢件1的另一端保持自由状态，在钢板5上沿铸钢件1的开口方向水平放置一台50~100t螺旋千斤顶4，使千斤顶4的顶头顶在铸钢件1自由端内侧，在千斤顶4的另一端外侧的钢板5表面焊接固定一挡块3抵住千斤顶4，在铸钢件1自由端外侧矫正后位置的划线标记处焊接固定一基准杆6，以确定铸钢件1的矫正终点位置；

3）在铸钢件1内侧弧顶固定一0.3—0.4倍内弧长的用于加热铸钢件1的预热管2，预热管2经阀门与可燃气源连接，并且预热管2的管壁设有喷火孔；

4）将预热管2接通加热气源并点燃使加热火焰从喷火孔喷出对铸钢件1内侧进行加热，通过阀门调节火焰，使火焰从小到大，半小时内火焰逐渐调到最大，同时用石棉布将预热管2和铸钢件1加热部分遮盖，（遮盖会不会影响火焰充分燃烧）避免火焰影响矫正操作，观测铸钢件1自由端外侧与基准杆6之间的变化，随着加热温度的升高，自由端向基准杆6逐渐靠近；当铸钢件1沿C形开口的矫正量小于10mm时，采用预热管2内侧加热进行矫正，当铸钢件1沿C形开口的矫正量大于10mm时，预热管2对铸钢件1内侧加热过程中，铸钢件1内侧和外侧的温度差逐渐减小，自由端向基准杆6靠近的速度逐渐减小并停止，当铸钢件1的温度达到130~170℃后，保温30分钟，在铸钢件1自由端内侧用千斤顶4开始缓慢加力，保持铸钢件1自由端外侧每分钟外扩4—6mm，直到外侧最终接触基准杆6即停止加压；

5）检查铸钢件1内侧和外侧无异常后，将铸钢件1与钢板5的接触面内外侧点焊若干点加固；

6）关闭预热管2的火焰气源，移开预热管2，将铸钢件1加热部位用保温棉覆盖，将钢板5连同铸钢件1吊运至退火炉进行消应力退火，最后取出工件，拆除钢板。其中退火工艺为：工件进炉前，炉内先预热至100~150℃，装入工件后，以30~60℃/h的速度升温至580~620℃，保温t小时，其中t=铸件最大壁厚+1h/inch+（2~3）h，然后以20~50℃/h速度降温至铸钢件1温度小于200℃再出炉，出炉后在空气中自然冷却至20~40℃， 割开并修平铸钢件1与钢板5的焊缝。

本发明的矫正C型铸钢件的方法能够准确实现大型厚壁回转体类铸钢件铸造变形的矫正，尤其是大型厚壁C环类高强度铸钢件铸造生产过程中变形的矫正，不需要使用大型矫正辅助设备，操作简单易行，安全可靠。同时，本发明方法大幅降低了铸件因变形引起的尺寸焊补量，节约焊接成本，缩短铸件生产周期。

Claims (8)

1.一种矫正C型铸钢件的装置，包括待矫正的C型铸钢件，其特征在于，所述C型铸钢件水平设置在厚度大于20mm的钢板上，所述C型铸钢件的C形开口方向与钢板的边长外缘对齐，并且C型铸钢件的C形开口一端内侧与钢板表面焊接固定，另一端为自由端，所述C形开口之间的钢板上设有螺旋千斤顶，所述千斤顶的顶头顶靠C型铸钢件自由端的内侧，所述千斤顶另一端外侧的钢板上固定有用于抵靠千斤顶的挡块，所述C型铸钢件内侧的弧顶处设有用于加热铸钢件的弧形预热管。

2.根据权利要求1所述的矫正C型铸钢件的装置，其特征在于，所述预热管的弧长为C型铸钢件内弧长的0.3—0.4倍。

3.根据权利要求1所述的矫正C型铸钢件的装置，其特征在于，所述预热管为火焰加热的预热管，并且预热管的管壁上设有若干喷火孔，所述预热管经可调的阀门与可燃气源连通。

4.一种矫正C型铸钢件变形的方法， 其特征在于，包括如下过程：

1）工艺准备：根据待整形C型铸钢件尺寸准备一厚度大于20mm并且平面尺寸大于所述C型铸钢件平面投影尺寸的平整厚钢板，再通过C型铸钢件关键尺寸，确定铸钢件是张口还是缩口，根据加工工艺图，确定张口量或缩口量，并在钢板上划线，标识出铸钢件在钢板上的固定位置和矫正后的位置；

2）将所述C型铸钢件水平放到钢板上，使铸钢件的C形开口端与钢板的边长外缘对齐，并将铸钢件C形开口的一端内圈焊接固定在钢板上，铸钢件的另一端保持自由状态，在钢板上沿铸钢件的开口方向水平放置一台50~100t螺旋千斤顶，使千斤顶的顶头顶在铸钢件自由端内侧，在千斤顶的另一端外侧的钢板表面焊接固定一挡块抵住千斤顶，在铸钢件自由端外侧矫正后位置的划线标记处焊接固定一基准杆，以确定铸钢件的矫正终点位置；

3）在铸钢件内侧弧顶固定一0.3—0.4倍内弧长的用于加热铸钢件的预热管，所述预热管经阀门与可燃气源连接，并且预热管的管壁设有喷火孔；

4）将预热管接通可燃气源并点燃使加热火焰从喷火孔喷出对铸钢件内侧进行加热，通过阀门调节火焰，使火焰从小到大，半小时内火焰逐渐调到最大，同时用石棉布将预热管和铸钢件加热部分遮盖，避免火焰影响矫正操作，观测铸钢件自由端外侧与基准杆之间的变化，随着加热温度的升高，自由端向基准杆逐渐靠近；当铸钢件沿C形开口的矫正量小于10mm时，采用预热管内侧加热进行矫正，当铸钢件沿C形开口的矫正量大于10mm时，预热管对铸钢件内侧加热过程中，铸钢件内侧和外侧的温度差逐渐减小，自由端向基准杆靠近的速度逐渐减小并停止，当铸钢件的温度达到130~170℃后，保温30分钟，在铸钢件自由端内侧用千斤顶开始缓慢加力，保持铸钢件自由端外圈每分钟外扩4—6mm，直到外圈最终接触基准杆即停止加压；

5）检查铸钢件内侧和外侧无异常后，将铸钢件与钢板的接触面内外侧点焊若干点加固；

6）关闭预热管的火焰气源，移开预热管，将铸钢件加热部位用保温棉覆盖，将钢板连同铸钢件吊运至退火炉进行消应力退火，最后取出工件，拆除钢板。

5.根据权利要求5所述的矫正C型铸钢件变形的方法，其特征在于，所述步骤6）中的退火工艺为：工件进炉前，炉内先预热至100~150℃，装入工件后，以30~60℃/h的速度升温至580~620℃，保温t小时，其中t=铸件最大壁厚+1h/inch+（2~3）h，然后以20~50℃/h速度降温至铸钢件温度小于200℃再出炉，出炉后在空气中自然冷却至20~40℃， 割开并修平铸钢件与钢板的焊缝。

6. 根据权利要求5所述的矫正C型铸钢件变形的方法，其特征在于，所述步骤2）中铸钢件一端内侧与钢板之间的焊缝高度为50—60mm，焊缝长度为120—150mm。

7.根据权利要求5所述的矫正C型铸钢件变形的方法，其特征在于，所述步骤6）中的退火工艺为：工件进炉前，炉内先预热至100~150℃，装入工件后，以30~60℃/h的速度升温至580~620℃，保温t小时，其中t=铸件最大壁厚+1h/inch+（2~3）h，然后以20~50℃/h速度降温至铸钢件温度小于200℃再出炉，出炉后在空气中自然冷却至20~40℃， 割开并修平铸钢件与钢板的焊缝。

8.根据权利要求5所述的矫正C型铸钢件变形的方法，其特征在于，所述步骤2）中铸钢件一端内侧与钢板之间的焊缝高度为50—60mm，焊缝长度为120—150mm。