CN116140549A - 一种提升箱体铸造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提升箱体的铸造工艺，属于铸造工艺技术领域，提升箱体的铸造包括以下步骤：步骤1、铸造方法及铸造工艺参数；步骤2、设置浇注位置及分型面；步骤3、砂芯的制作；步骤4、浇注系统与补缩系统的建立；步骤5、水平合箱；步骤6、原材料熔炼与竖直浇注。本发明示例的铸造工艺，采用平做竖浇的工艺，相比较平做平浇工艺，平做竖浇工艺流程更能保证铸件关键结构提环轴孔处的铸造质量，获得优异的力学性能，简化了砂芯的制作的和造型过程，而且将多个分散小冒口改变成大顶冒口更容易实现铸件的顺序凝固，另外，工艺流程简便更易实际操作，并着重考虑了铸件使用性能和尺寸精度，适用于提升箱体主承载件的高质量工业铸造生产。

Description

一种提升箱体铸造工艺
技术领域
本发明涉及铸造工艺技术领域，特别是涉及一种提升箱体的铸造工艺。
背景技术
提升箱体作为重型举升机械设备中主要承载件，对其尺寸精度和力学性能都有一定的要求。特别是对于图1中所展示的一种应用于石油钻采行业中水龙头设备上的中大型提升箱体零件，还对提环端轴孔结构及附近区域的铸造质量有更严格的要求，材质方面也要保证足够的韧性和强度。该提升箱体最大壁厚 187mm，最小壁厚30mm，箱体桶身主要壁厚45mm，单件净重1130kg。挂钩端存在两处明显热节
Figure BDA0003834441820000011
和/>
Figure BDA0003834441820000012
箱体提环端后侧凸台从中央到外侧边缘存在/>
Figure BDA0003834441820000013
热节。该种铸件壁厚变化明显，热节多而分散，因此在保证铸件质量的前提下如何简化工艺和降低成本成为了铸造工艺设计时的关键。
现有的铸钢提升箱体铸造工艺方案中一般采用平做平浇的总体设计思路，即将铸件的轴线横放进行浇注并以铸件的最大截面分型进行造型。这样虽侧重于造型的简易型和降低生产成本，但最明显的将会直接导致铸件重要结构提环轴孔处的无损检测不达标、桶身铸造质量不均匀等问题，使得铸件的次品率偏高；其次，平做平浇工艺方案中常采用的中注式浇注系统将会对型腔内型芯造成的冲击，有可能引起冲砂、卷气等铸造缺陷；最后，补缩系统设计复杂，需要在桶身一侧设置多个冒口对热节进行分散补缩，铸件的整体顺序凝固无法实现，并且由于加工面大和补贴多造成铸件的加工复杂，导致铸造生产效率降低。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种兼顾铸件质量和铸造工艺简便性的平做竖浇工艺，用于避免提升箱体铸件的合理浇注位置和最优分型面方向不一致的矛盾，解决现有技术中铸件易出现缺陷、力学性能差、加工复杂和合格率低的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
提供了一种提升箱体的铸造工艺，所述提升箱体包括提环端桶身、桶顶法兰、提环及挂钩，提升箱体的铸造工艺包括以下步骤：
步骤1、铸造方法及铸造工艺参数：
(1)原材料的选择：采用低合金铸钢；
(2)铸造生产方法：采用砂型铸造，铸钢材料的铸造浇注温度通常高于 1500℃，对于中大型的提升箱体在单件小批量生产的前提下，选择树脂自硬砂的砂型铸造生产具有成本低、工艺简洁、铸造质量良好的特点；
(3)选择造型及造芯材料：采用碱性酚醛树脂自硬砂或呋喃树脂自硬砂进行造型和造芯，呋喃树脂砂工艺最成熟，铸件的尺寸精度高、表面光洁、内在质量好；酚醛树脂砂在浇注初期具有热塑性，可减少铸钢件的热裂倾向，尺寸稳定性好；
(4)涂料的选择：采用刚玉粉涂料或锆英粉涂料，刚玉粉涂料高温化学惰性高，抗酸碱性强；锆英粉涂料耐火度高，热膨胀系数低，热导率和蓄热系数高；均可改善铸件的表面质量并且提高了铸件的档次，所述的刚玉粉或锆英粉细度小于320目，涂料施工后对砂型和砂芯进行干燥处理；
步骤2、设置浇注位置及分型面：
浇注位置应保证铸件的质量和力学性能达到所需的要求，分型面应使造型、制芯和清理方便；所述的浇注位置和分型面设置时应忽略铸件上的不铸出孔和槽结构；
步骤3、砂芯的制作
(1)砂芯的形状设计：采用一个整体大砂芯对所述的提环端桶身内部结构进行成型；提环轴孔和挂钩结构分别采用独立小砂芯进行成型；
(2)芯头结构设计：平做竖浇工艺中的芯头结构上需要设置芯头斜度、芯座间隙以及工艺缺口，方便准确下芯的同时也可保证在竖直浇注翻箱时砂芯稳固不移位；
(3)砂芯的排气：采用蜡绳布置在砂芯中形成排气通道；
(4)芯骨的设计：采用型钢连接骨齿制作出整体大砂芯的可拆卸式芯骨；
步骤4、浇注系统与补缩系统的建立：
(1)浇注系统的类型：采用开放式浇注系统，包括浇口杯、直浇道及内浇道，内浇道可设置在提环端底部形成底注式浇注通道；或者内浇道分别在铸件底部和中部设置两层，形成阶梯式浇注通道；直浇道和浇口杯设置在分型面上便于造型；所述的浇注系统均采用耐火管预制件连接而成；
(2)补缩系统的设计：采用顶冒口对挂钩端进行补缩，采用两个单独暗侧冒口对提环轴孔结构进行补缩，冒口的形式可以是普通冒口、发热冒口或保温冒口，冒口下设置补贴以提高冒口的补缩效率；
(3)冷铁的设计：采用铸钢材质外冷铁对提环端桶身上与提环根部的热节进行激冷，延长冒口的补缩距离，达到铸件自下(提环端)至上(挂钩端)顺序凝固的目的；
步骤5、水平合箱：
放置预先制备好的砂芯至下砂箱中，清理后合上上砂箱并采用销钉定位和螺栓进行紧固；
步骤6、原材料熔炼与竖直浇注：
(1)熔炼精炼方法及工艺：选择碱性电弧炉氧化法+LF钢包精炼+VD/VOD 真空精炼法进行原材料的熔炼和精炼；
(2)竖直浇注：浇注前将水平造型合箱好的砂箱沿提环端翻转90°竖直放置，放置挡块固定后进行竖直浇注，整个浇注过程中不断流；
步骤7、铸件的清理与后处理：
(1)铸件的落砂清理：铸造充型后超过48小时落砂，初检后利用铸件余热割浇道和冒口，缺陷处进行热焊补，之后进行表面清理与打磨；
(2)磁粉探伤：对提升箱体上提环轴孔区域按ASTM E 709用湿荧光磁粉进行检测，以ASTM E 125作为评定磁粉检测显示的标准；
(3)超声探伤：符合“GB7233.1-2009铸钢件超声检测标准”的3级要求；
(4)热处理：采用正火+调质处理的热处理制度。
进一步的，所述低合金铸钢中各化学元素的质量分数为：C：0.20％～0.30％， Cr：0.40％～0.80％，Ni：0.40％～0.65％，Mo：0.25％～0.35％，Si：0.20％～0.70％， Mn：0.60％～1.00％，S：≤0.025％，P：≤0.025％，其余Fe补足。
进一步的，步骤1中，所述碱性酚醛树脂自硬砂或呋喃树脂自硬砂中，粘合剂的质量添加量为树脂自硬砂的1.0％～1.8％，固化剂的质量添加量为树脂自硬砂的30％～50％。
进一步的，分型面为通过桶身轴线与提环轴线上的铸件最大截面；浇注位置为铸件提环端在下、挂钩端在上，构成了所述的提升箱体铸件的平做立浇铸造工艺。
进一步的，步骤3中，所述蜡绳的直径为6-20mm。
进一步的，步骤4中，开放式浇注系统组元截面积ΣA包:ΣA直:ΣA横:ΣA内＝(1.0～2):(1.8～2):(2.0～2.5)。
进一步的，步骤6中，原材料的熔炼出钢温度为1610～1650℃，浇注温度 1560℃，浇注时间为30s～60s。
10、进一步的，步骤7中，所述热处理的具体方法为：
(1)正火：正火温度850℃～950℃，保温时间8～10小时，出炉空冷；
(2)淬火：淬火温度850℃，保温时间8～10小时，之后进行水冷淬火；
(3)回火：回火温度670℃，保温时间4小时；
(4)升温速度：200℃以下装炉，300℃以下：≤80℃/h，300～600℃：≤100℃ /h；600℃以上：≤80℃/h；
(5)机加工：钻孔、加工螺纹、焊接凸台。
进一步的，步骤7中，热割浇道冒口和铸件热焊补时温度＞200℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明示例的提升箱体铸造工艺，铸件的重要结构提环轴孔放置在浇注位置的下方，以保证提环结构的铸造质量和均衡力学性能，防止产生砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷；铸件的厚大部位挂钩端位于型腔的上侧，有利于设置冒口进行补缩实现顺序凝固；
2、本发明示例的提升箱体铸造工艺，以铸件的最大截面水平分型，砂芯数量少且结构简单，造型过程易操作，铸件尺寸精度高；
3、本发明示例的提升箱体铸造工艺，通过设置开放式浇注系统获得快速平稳的充型，直浇道设置在分型面上易于使用模板造型并放置预制件；
4、本发明示例的提升箱体铸造工艺，通过单一顶冒口可对提升箱体挂钩端多个热节进行补缩，获得了致密的铸造质量，提升了铸件的合格率，并且减少了后续精整和机加工的工作量；
5、本发明示例的提升箱体铸造工艺，控制原材料中化学元素的含量，特别是S和P的含量，并配合适当的钢水熔炼精炼工艺与热处理制度，使铸件的力学性能满足使用要求。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1所示为本发明的提升箱体结构示意图；
图2所示为本发明的提升箱体另一视角结构示意图；
图3所示为本发明实施例一中零件上不铸出孔的位置示意图；
图4所示为本发明实施例一中提供的提升箱体机加工余量设置示意图；
图5所示为本发明实施例一中提供的浇注位置示意图；
图6所示为本发明实施例一中提供的分型面设置示意图；
图7所示为本发明实施例一中提供的1#砂芯形状及芯头结构示意图；
图8所示为本发明实施例一中提供的2#砂芯形状及芯头结构示意图；
图9所示为本发明实施例一中提供的3#砂芯形状及芯头结构示意图；
图10所示为本发明实施例一中提供的1#砂芯芯骨结构示意图；
图11所示为本发明实施例一中提供的阶梯式浇注系统结构示意图；
图12所示为本发明实施例一中提供的补缩系统结构示意图；
图13所示为本发明实施例一中提供的冷铁设计及安放位置示意图；
图14所示为本发明实施例一中提供的砂型结构示意图；
图15所示为本发明实施例一中提供的合箱及竖直翻转砂箱示意图；
图16所示为本发明实施例一中提供的铸件的清理与后处理的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本实施例提供了一种提升箱体的铸造工艺，提升箱体为重型举升机械设备中的主要承载件。如图1-2所示，为一种应用于石油钻采行业中水龙头设备上的中大型提升箱体零件。该提升箱体壁厚避免明显，最大壁厚187mm，最小壁厚 30mm，箱体桶身主要壁厚45mm，单件净重1130kg。该零件的主要结构组成包括：
桶顶法兰1，其作用是通过法兰将提升箱体与鹅颈管相连，向钻杆柱内引输高压钻井液，支撑上辅助轴承的同时连接中心管，其加工方法铸造及机加工；
提环2，其设有两个，其可悬挂在大钩上，随大钩运动而上提下放，承受大部分钻井钻具重量，为重要承载结构，其加工方法为铸造；
提环端桶身3，其作用是传递承载载荷，保护箱体内部设备零件，其加工方法为铸造；
挂钩4，其设有两个，其通过悬挂钢索来控制水龙头运动方向及悬挂附属设备，其加工方法铸造及机加工。
所述提升箱体的铸造工艺包括以下步骤：
步骤1、优化生产方法及铸造工艺参数：
(1)铸造工艺性分析：该提升箱体零件提环2端的壁厚小于临界壁厚135 mm，壁厚设计基本合理。但挂钩4端壁厚较大，且后侧T形凸台存在最大壁厚 187mm，大于临界壁厚，且在此处有零件中的最大热节。在铸造工艺设计时，为防止零件挂钩4端厚大部位在铸造过程中出现缩孔和缩松等铸造缺陷，需要结合铸钢件体积收缩特点进行补缩系统设计控制铸件的顺序凝固。铸件桶身内的空腔尺寸大且结构复杂，造型时砂芯要具有足够的强度并能准确定位。技术要求中对铸件的强度、塑性等使用性能有相应规定，特别是低温韧性有较高要求。
(2)原材料的选择：采用低合金铸钢ZG25CrNiMo，特别的对S和P的含量进行限制，本实施例中原材料的化学成分选择如表1所示。
表2本实施例中原材料的化学成分(质量分数％，允许有±5％的偏差)
Figure BDA0003834441820000071
(3)铸造生产方法：该提升箱体属于中大型铸钢零件，结合其具体作用、技术要求和使用环境，初步确定为大件小批量生产，选择树脂自硬砂的砂型铸造生产，具有成本低、工艺简洁、铸造质量良好的特点。
(4)选择造型及造芯材料：本实施例中，采用碱性酚醛树脂进行造型和造芯，型、芯砂在浇注初期有一定热塑性，可减少铸钢件的热烈倾向，同时尺寸稳定性好。型砂中粘合剂的质量添加量为树脂自硬砂的1.2％～1.5％，芯砂中粘合剂的质量添加量为树脂自硬砂的1.5％～1.8％，固化剂质量添加量均为树脂自硬砂的30％～50％。
(5)涂料的选择：本实施例中，采用醛基锆英粉涂料。醛基涂料具有点火快干、使用方便等优点，锆英粉有很高的耐火度，且热膨胀系数低、热导率和储热系数高，在各类厚大铸钢件上应用普遍。选用的锆英粉细度在250～320目之间，喷涂后的厚度达到0.9～1.1mm。涂料施工后点燃烘烤干燥，并且在合箱前外部用喷火枪二次烘烤。
(6)铸造工艺参数的确定
步骤1、参数的选择
1)不铸出的结构：最小铸出孔的公称尺寸为60mm，铸造时，如图3所示的螺纹孔、通孔在铸造成型时均不直接铸出，铸件中高度≤10mm的凸台也不铸出。
2)铸件尺寸与重量公差：该提升箱体铸件的尺寸公差按照JB/T5000.6-2007 CT12验收，重量公差为GB/T11351-2017 MT12级，重量公差数值为8％。
3)机械加工余量：相对于浇注位置顶面(挂钩4端顶面)的加工余量等级选择较低的H级，铸件上其他加工位置表面选择较高的G级，计算圆整后取三种加工余量，如图4所示的暗灰面(a)面为12mm，黑色(b)面为20mm。
4)线收缩率：铸件提环2和挂钩4的型芯结构复杂，要偏于“受阻收缩”，取该铸件在各个方向上的铸造收缩率均为1.6％。
5)起模斜度：根据自硬砂造型且选用木模样造型的推荐数值，该工艺实例中起模斜度为0°55′。
步骤2、设置浇注位置及分型面
选择的浇注位置如图5所示，使铸件的重要表面(提环2结构)放置在型腔的底部，该处质量比较均匀致密，以防止两个提环2处产生砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷；铸件的厚大部位(挂钩4端)位于型腔的上侧，有利于设置冒口进行补缩实现顺序凝固。
选择的分型面方案如图6所示，这样沿铸件轴线最大横向截面分型，造型和下芯较简便；提环2结构在分型面上，可设置合理砂芯结构保证精度。圆筒前侧矩形孔朝下，可形成砂芯中央支持，保证砂芯刚度和定位精度。该浇注位置和分型面配合形成了平做竖浇工艺方案，虽需要在浇注前竖立砂箱，但该方案以保证精度和力学性能以承载功能为主，兼顾了造型的简易型和降低生产成本。
步骤3、砂芯的制作
1)砂芯的形状设计：用于成型提升箱体桶身3内部空腔的1#整体砂芯结构如图7所示，用于成型提环2轴孔和挂钩4结构的2#砂芯和3#砂芯结构如图8 和图9所示；
2)芯头结构设计：砂芯的芯头结构请参见附图7至附图9。1#砂芯的芯头安放在下砂箱的部分上开设缺口，以下芯时防止砂芯转动和合箱后翻箱时砂芯沿重力方向移动；2#砂芯向提环2矩形孔两侧和圆形轴孔一侧共形成三向芯头结构；3#砂芯在其外侧设置长度不一致的上、下垂直芯头，防止下芯时方向颠倒；
3)砂芯的排气：1#砂芯上布置
Figure BDA0003834441820000091
通气绳；其余的2#、3#砂芯由于体积较小，发气量少，其上均布置/>
Figure BDA0003834441820000092
的通气绳。
4)芯骨的设计：
1#砂芯的沿轴线方向中间大呈鼓肚状，为了便于浇注后落砂时容易取出芯骨，本实施例中选取型钢制作芯骨框架，并用M16螺栓连接侧向芯骨和骨齿制作出可拆卸式芯骨结构，芯骨上设置
Figure BDA0003834441820000093
吊环。请见附图10。
步骤4、浇注系统与补缩系统的建立
1)浇注系统的类型：浇注系统采用开放式浇注系统，如附图11所示，以钢包包孔为最小组流截面浇注系统，端面比取ΣA包:ΣA直:ΣA横:ΣA内＝1:2:2:2.5，本实施例中，选择设置两层内浇道的阶梯式浇注系统，每层各4条内浇道，金属液冲击力小，充型平稳，有利于补缩、排气。开放式浇注系统配合使用锥形浇口杯即可。直浇道虽在分型面上，但高度较大因此也采用预制陶瓷管件(ZG70 预制件，外径
Figure BDA0003834441820000094
)制成，造型时模板上用于成型直浇道的结构需要按照预制件的外径尺寸制作；
2)补缩系统的设计：通过模数法取铸件挂钩4端的热节模数的1.3倍，设计了铸件顶部的普通腰形暗冒口，参见附图12中冒口5结构。为配合1#砂芯的固定，顶冒口中央开设圆孔，依据滚圆法设计暗冒口补贴；铸件提环2结构上方也设置两个体积较小的单独暗冒口进行补缩，以保证铸件重要结构的铸造质量，参见附图12中冒口6结构。
3)冷铁的设计：本设计中选择低碳钢材质的直接外冷铁，对提升箱体桶身上与提环根部的热节进行激冷，配合补缩系统实习铸件的顺序凝固，参见附图 13。
步骤5、水平合箱
使用模块完成的上、下砂型如图14所示。如附图15所示，随后依次下入 1#砂芯→2个2#砂芯→2个3#砂芯，将分型面上的浇口杯套和陶瓷管预制件放入到相应位置并紧密相连；合箱后插入3个
Figure BDA0003834441820000101
销钉并锁紧4个M30固定螺丝。
步骤6、原材料熔炼与竖直浇注
1)熔炼精炼方法及工艺：该铸件采用碱性电弧炉氧化法冶炼出钢水，通过强化LF精炼工艺、VOD处理及气体保护浇铸，使钢水达到高纯净度，生产的钢材性能达到设计要求，幅度降低成本并提高生产效率。
2)竖直浇注：如附图15所示，浇注前沿下砂箱底部立起砂箱，在翻动时，操作幅度小而慢并在砂型翻动场地垫缓冲物；砂箱侧壁流淌金属液后不易清理，因此浇注前需在砂箱侧壁加强肋浇口杯和排气孔附近用型砂填平；
熔炼出钢温度为1630±10℃，浇注温度1560±10℃，浇注时间为35s，整个浇注过程中不断流。
步骤7、铸件的清理与后处理
如附图16所示为铸件的清理与后处理的工艺流程图。
1)铸件的落砂清理：铸造充型后超过48小时落砂，初检后利用铸件余热割浇道和冒口，缺陷处进行热焊补，热割浇道冒口和铸件热焊补时温度＞200℃，也可采用局部加热的方法维持温度。焊接焊条型号选择E6016-D1,、E6015-D1，焊条牌号J606、J607。随后进行表面清理与打磨；
2)磁粉探伤：按照“ASTM E 709-2001磁粉检验指南”进行湿荧光磁粉探伤操作，探伤区域为零件上提环轴孔及附近区域。磁粉粒度小于50μm，平均粒度5～10μm；混合水1000mL、浓乳(pH 8～9，含水0.5％)10g、亚硝酸钠 5～8g、三乙醇胺5～8g、磁粉15～30g配成水磁悬液。采用周向和纵向联合磁化方法检测，适应各种方向的缺陷，以ASTM E 125作为评定磁粉检测显示的标准，检测验收准则：无热裂、无裂纹、无缩孔、允许1度夹杂物；
3)超声探伤：选择5MHz频率的超声波进行探伤，要求符合“GB7233.1-2009 铸钢件超声检测标准”的3级要求，不存在密集缺陷、延伸性缺陷和线性缺陷；
4)热处理：采用两次正火+调质处理的热处理制度
a、一次高温正火950±10℃，保温10小时，然后出炉空冷；
b、二次细化晶粒正火900±10℃，保温10小时，然后出炉空冷；
c、进行机加工，在粗加工检验合格后进行调质热处理，所述调质热处理为淬火850±10℃,保温8小时后，立即出炉水淬；
d、经回火670±10℃，保温4小时，然后出炉空冷；
e、热处理的升温速度：200℃以下装炉，300℃以下：≤80℃/h，300～600℃：≤100℃/h；600℃以上：≤80℃/h；
f、机加工：根据提升箱体的零件图与具体技术要求，对铸件进行检测合格和精整处理后进行钻孔、加工螺纹、焊接凸台。
本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种提升箱体的铸造工艺，其特征在于，所述提升箱体包括提环端桶身、桶顶法兰、提环及挂钩，提升箱体的铸造工艺包括以下步骤：
步骤1、铸造方法及铸造工艺参数：
(1)原材料的选择：采用低合金铸钢；
(2)铸造生产方法：采用砂型铸造，选择树脂自硬砂的砂型铸造；
(3)选择造型及造芯材料：采用碱性酚醛树脂自硬砂或呋喃树脂自硬砂进行造型和造芯；
(4)涂料的选择：采用刚玉粉涂料或锆英粉涂料，所述的刚玉粉或锆英粉细度小于320目，涂料施工后对砂型和砂芯进行干燥处理；
步骤2、设置浇注位置及分型面：
浇注位置应保证铸件的质量和力学性能达到所需的要求，分型面应使造型、制芯和清理方便；所述的浇注位置和分型面设置时应忽略铸件上的不铸出孔和槽结构；
步骤3、砂芯的制作：
(1)砂芯的形状设计：采用一个整体大砂芯对所述的提环端桶身内部结构进行成型；提环轴孔和挂钩结构分别采用独立小砂芯进行成型；
(2)芯头结构设计：平做竖浇工艺中的芯头结构上需要设置芯头斜度、芯座间隙以及工艺缺口，方便准确下芯的同时也可保证在竖直浇注翻箱时砂芯稳固不移位；
(3)砂芯的排气：采用蜡绳布置在砂芯中形成排气通道；
(4)芯骨的设计：采用型钢连接骨齿制作出整体大砂芯的可拆卸式芯骨；
步骤4、浇注系统与补缩系统的建立：
(1)浇注系统的类型：采用开放式浇注系统，包括浇口杯、直浇道及内浇道，内浇道可设置在提环端底部形成底注式浇注通道；或者内浇道分别在铸件底部和中部设置两层，形成阶梯式浇注通道；直浇道和浇口杯设置在分型面上便于造型；所述的浇注系统均采用耐火管预制件连接而成；
(2)补缩系统的设计：采用顶冒口对挂钩端进行补缩，采用两个单独暗侧冒口对提环轴孔结构进行补缩，冒口的形式可以是普通冒口、发热冒口或保温冒口，冒口下设置补贴以提高冒口的补缩效率；
(3)冷铁的设计：采用铸钢材质外冷铁对提环端桶身上与提环根部的热节进行激冷，延长冒口的补缩距离，达到铸件自下至上顺序凝固的目的；
步骤5、水平合箱：
放置预先制备好的砂芯至下砂箱中，清理后合上上砂箱并采用销钉定位和螺栓进行紧固；
步骤6、原材料熔炼与竖直浇注：
(1)熔炼精炼方法及工艺：选择碱性电弧炉氧化法+LF钢包精炼+VD/VOD真空精炼法进行原材料的熔炼和精炼；
(2)竖直浇注：浇注前将水平造型合箱好的砂箱沿提环端翻转90°竖直放置，放置挡块固定后进行竖直浇注，整个浇注过程中不断流；
步骤7、铸件的清理与后处理：
(1)铸件的落砂清理：铸造充型后超过48小时落砂，初检后利用铸件余热割浇道和冒口，缺陷处进行热焊补，之后进行表面清理与打磨；
(2)磁粉探伤：对提升箱体上提环轴孔区域按ASTM E 709用湿荧光磁粉进行检测，以ASTM E 125作为评定磁粉检测显示的标准；
(3)超声探伤：符合“GB7233.1-2009铸钢件超声检测标准”的3级要求；
(4)热处理：采用正火+调质处理的热处理制度。
2.根据权利要求1所述的一种提升箱体的铸造工艺，其特征在于，步骤1中，所述低合金铸钢中各化学元素的质量分数为：C：0.20％～0.30％，Cr：0.40％～0.80％，Ni：0.40％～0.65％，Mo：0.25％～0.35％，Si：0.20％～0.70％，Mn：0.60％～1.00％，S：≤0.025％，P：≤0.025％，其余Fe补足。
3.根据权利要求1所述的一种提升箱体的铸造工艺，其特征在于，步骤1中，所述碱性酚醛树脂自硬砂或呋喃树脂自硬砂中，粘合剂的质量添加量为树脂自硬砂的1.0％～1.8％，固化剂的质量添加量为树脂自硬砂的30％～50％。
4.根据权利要求1所述的一种提升箱体的铸造工艺，其特征在于，步骤2中，分型面为通过桶身轴线与提环轴线上的铸件最大截面；浇注位置为铸件提环端在下、挂钩端在上，构成了所述的提升箱体铸件的平做立浇铸造工艺。
5.根据权利要求1所述的一种提升箱体的铸造工艺，其特征在于，步骤3中，所述蜡绳的直径为6-20mm。
6.根据权利要求1所述的一种提升箱体的铸造工艺，其特征在于，步骤4中，开放式浇注系统组元截面积ΣA包:ΣA直:ΣA横:ΣA内＝(1.0～2):(1.8～2):(2.0～2.5)。
7.根据权利要求1所述的一种提升箱体的铸造工艺，其特征在于，步骤6中，原材料的熔炼出钢温度为1610～1650℃，浇注温度1560℃，浇注时间为30s～60s。
8.根据权利要求1所述的一种提升箱体的铸造工艺，其特征在于，步骤7中，所述热处理的具体方法为：
(1)正火：正火温度850℃～950℃，保温时间8～10小时，出炉空冷；
(2)淬火：淬火温度850℃，保温时间8～10小时，之后进行水冷淬火；
(3)回火：回火温度670℃，保温时间4小时；
(4)升温速度：200℃以下装炉，300℃以下：≤80℃/h，300～600℃：≤100℃/h；600℃以上：≤80℃/h；
(5)机加工：钻孔、加工螺纹、焊接凸台。
9.根据权利要求1所述的一种提升箱体的铸造工艺，其特征在于，步骤7中，步骤7中，热割浇道冒口和铸件热焊补时温度＞200℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116618582A (zh) * 2023-06-01 2023-08-22 辽宁工程技术大学 一种用于采煤机摇臂壳体的铸造系统

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