[發明專利]鑄造用合金材料及用其鑄造海洋平臺大齒輪箱鑄件的工藝

有效

• 申請號: 201410416329.6
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104195448A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 陳學忠;張明均
• 申請（專利權）人: 常熟市虹橋鑄鋼有限公司
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;B22C9/22;B22C9/08;B22D27/04;C21D6/00;C21D9/00
• 代理公司: 北京瑞思知識產權代理事務所(普通合伙) 11341
• 代理人: 袁紅紅

技術領域

本發明涉及金屬鑄造技術領域，特別是涉及一種鑄造用合金材料及用其鑄造海洋平臺大齒輪箱鑄件的工藝。

背景技術

殼體類鑄件的收縮率受鑄造合金材料熔煉而成的金屬液的化學成分、澆注溫度、鑄件本身結構特征、鑄型的退讓性和泥芯的退讓性等多種因素的影響，尤其是金屬液的化學成分、澆注溫度的影響使澆得同一種鑄件在每一爐次甚至同一爐次的尺寸都有差異。

海洋平臺大齒輪箱鑄件重達800kg，要求機械性能達到：屈服強度≥600MPa，抗拉強度≥740MPa，伸長度≥17%，斷面收縮率≥35%，-40沖擊值≥34J，單個最小值27J，硬度210-234HBW，其無損檢測要求不允許有裂紋，調質后不允許焊補。

由于該海洋平臺大齒輪箱的結構形狀比較復雜，壁厚差異大，以致鑄件在鑄造過程中各部分的冷卻程度不均勻，而極易在壁厚部分產生縮松和縮孔，在薄壁部分又易產生金屬液充型不良，故鑄造過程中極易造成裂紋、氣孔和砂眼等致命缺陷，使得鑄件的正品率低；同時為了消除鑄造應力，提高鑄件尺寸精度和內部質量，熱處理工藝也很關鍵。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是：針對現有技術的不足，提供一種鑄造用合金材料及用其鑄造海洋平臺大齒輪箱鑄件的工藝，該合金材料配方合理，具有流動性好的特點，使鑄態的鑄件具有很好的抗拉強度和很好的延展性，同時用其鑄造海洋平臺大齒輪箱鑄件的工藝合理，通過底注式澆注系統、冒口及冷鐵的合理配置，使澆注而成的鑄件無裂紋，成品率高。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種鑄造用合金材料，用于大型鑄件的鑄造，所述合金材料為ZG32CrNiMo，其成分及質量配比為：C：0.26-0.35%、Si：0.20-0.40%、?Mn：0.90-1.10%?、?Cr：0.50-0.80%?、Ni：0.70-0.90%?、Mo：0.30-0.40%、P≤0.025%、S≤0.020%，其余為Fe。?

用所述ZG32CrNiMo鑄造海洋平臺大齒輪箱鑄件，其鑄造及熱處理工藝包括如下步驟：

a、樹脂砂造型：以所述海洋平臺大齒輪箱鑄件的法蘭平面為分型面，用樹脂砂造型分別構成上、下對合的上型腔樹脂砂模和下型腔樹脂砂模；

b、設置澆注系統、冒口及冷鐵：所述澆注系統為底注式澆注系統，包括相互貫通的澆口杯、直澆道、橫澆道和2道內澆道，所述直澆道、橫澆道、2道內澆道的直徑均為60mm；在所述上型腔樹脂砂模的所述海洋平臺大齒輪箱鑄件的法蘭平面上設置明冒口，所述明冒口有3個，包括2個圓柱形明冒口和1個腰圓柱形明冒口，其中所述2個圓柱形明冒口的結構相同、尺寸相等；在所述下型腔樹脂砂模的所述海洋平臺大齒輪箱鑄件的熱節處布置成型冷鐵，所述成型冷鐵有2塊，左右對稱放置在所述熱節處；

c、澆注金屬液：澆注所述ZG32CrNiMo熔煉而成的金屬液，注孔直徑為45mm，澆注過程中澆注溫度為1550±10℃，澆重1200kg所述金屬液，澆注完成后即得所述海洋平臺大齒輪箱鑄件，將鑄件在砂型中保溫48小時，然后清砂并氣割明冒口；

d、正火+回火預處理：將所述海洋平臺大齒輪箱鑄件放入正火爐中，正火升溫至620±10℃，保溫2小時，繼續正火升溫至900±10℃，保溫4小時，空冷至室溫后放入回火爐，回火升溫至620±10℃，爐冷至500℃出爐；

e：調質熱處理：對預處理后的所述海洋平臺大齒輪箱鑄件進行初加工，然后將鑄件放入正火爐，升溫至880±10℃，保溫6小時，淬火后放入回火爐，回火升溫至650±10℃，保溫8小時，爐冷至550℃出爐。

在本發明一個較佳實施例中，所述2個圓柱形明冒口的尺寸為：Φ200mm×300mm，所述1個腰圓柱形明冒口的尺寸為腰200mm×300mm。根據海洋平臺大齒輪箱鑄件的結構及大小設置尺寸合理的明冒口，使明冒口內有足夠的金屬液補充鑄件的液態收縮和凝固補縮以及澆注后型腔擴大的體積。

在本發明一個較佳實施例中，所述澆注過程中，當金屬液面上升至所述明冒口高度的1/2-2/3時，在所述各個明冒口內加入保溫劑，每個明冒口加保溫劑2kg。用于延長明冒口中金屬液保持液態的時間，提高明冒口的補縮效率，并能節約金屬液用量、降低鑄造成本。

在本發明一個較佳實施例中，所述氣割明冒口溫度不低于150℃。以免產生明冒口根部局部應力集中而造成鑄件裂紋現象。

在本發明一個較佳實施例中，所述淬火采用水淬方式。成本低，淬火時需加強水的循環，便于冷卻均勻。