升船机螺母柱的铸造工艺设计及生产质量控制.pdf

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1、2016年第2期铸造设备-5工艺兰Q!鱼堡垒旦!Q堕堕旦垦!垦Q旦!!丛垦盟!垒堕旦堡垦旦堕Q垦Q鱼!垒P!：兰Q!鱼堂兰·铸造工艺·doi：10．16666／j．cnki．issnl004—6178．2016．02．006升船机螺母柱的铸造工艺设计及生产质量控制梁爱兰(太重集团公司，山西太原030024)摘要：对三峡升船机安全装置用合金钢铸件螺母柱的铸造工艺优化设计、生产过程中各种原辅材料及造型、冶炼过程的工序质量控制及铸件缺陷产生的原因进行了分析。通过几次工艺改进及结果验证，最终在不实施补焊的情况下通过三峡工程项目组验收。关键词：螺母柱；无损检测；优质钢水；调质热处

2、理中图分类号：TG269文献识别码：A文章编号：1674—6694(2016)02—0015—05螺母柱是三峡升船机安全装置使用的关键零部件(如图1所示)，其作用是用来保护螺母的。螺母柱的质量将直接影响升船机的运行安全。全套装置共用螺母柱216件。太重承制了108件。为防止骤冷骤热环境影响时应力的产生，该铸件对内部质量及表面质量要求很高，而且不允许补焊。通过采用优化铸造工艺设计、计算机凝固模拟、优选造型材料、型腔热风烘干并吹氩，采用优质精炼钢水、严格控制化学成分偏差、浇注温度区间及详细的理化检定等措施，最终完成了全部生产任务，生产出了不补焊的完美铸件。图1螺母柱的形状2

3、螺母柱技术要求及铸造工艺设计2．1材料G35CrNiM06—6+QTl，轮廓尺寸4930mmX1980mm×553mm，净重22954kg．其化学成分具体要求如表1．表1化学成分(％)cSiMnPSCrMoNil≤O．38≤0．6≤1．O≤0．025≤0．021．4～1．7O．15～O．351．4～1．7收稿日期：2016一叭一22作者简介：梁爱兰(1964一)，女，高级工程师。从事铸造工艺研究开发工作。·14·机械性能如表2．表2机械性能36508009501230230270l～纯净度见表3．表3纯净度A类B类C类D类DS类l≤2．0级≤2．0级≤3．0级晶粒度要求

4、6．5级，无损检测质量要求如表4．表4验收标准uT验收标准MT验收标准螺牙部位及心部其余部位≤西3mmENl2680—1的2级DINl690—2／2级铸件不允许补焊。2铸造工艺方案的设计及工艺参数的选择2．1铸件结构分析根据螺母柱的形状、结构及技术要求综合考虑，分型面选择在螺母柱的大平面，螺牙向下，凸台向上的工艺方案，同时结合其技术要求为确保质量在螺牙部位设置外冷铁。2．2工艺参数的选择1)加工余量：由于螺母柱需要调质处理，考虑到热处理变形，以及铸件表面不允许补焊等因素，加工余量定为上部50mm，下部和侧面35mm，螺母柱长度方向的两端放特殊加工余量40mm．2)缩尺：

5、铸造缩尺为2％．2．3冒口和外冷铁的设计原则2016年第2期梁爱兰：升船机螺母柱的铸造工艺设计及生产质量控制铸造设备与工艺根据铸件结构，为确保冒口的补缩效率，将大平面上部凸台之间空档全部做平，放两个椭圆形保温冒口，在齿面、铸件的端部和两个冒口之间放置外冷铁，使铸件按照顺序凝固的方式进行凝固，以保证铸件的内部质量。2．4浇注方案按照计算结果，铸件毛重39．5t，液重77．5t．钢水的冶炼采用30t电炉和40tLF钢包精炼炉及15t电炉和25tVOD炉精炼钢水，用一大一小两包三眼(西80mm)同时浇注，首浇钢水量59t，过1h～1．5h，补浇钢水量18．5t．浇注温度控制在

6、1560℃±10℃．为确保钢水进入型腔时的质量及铸件充型速度，采用吹氩浇注，浇注时钢水上分型面的时间控制在2min左右。铸件浇注系统用开放式浇注系统设置3道西120mm直浇口，西120mm横浇口，8个西90mm内浇口。晶粒度和超声波探伤符合标准要求，在螺纹面上存在大量的线性缺陷，不符合标准要求。3生产结果验证1)首批生产了7件其各项性能指标全部合格。但精加工后经荧光磁粉检测发现七件螺母柱的齿面全部存在超标线性缺陷。由于技术要求铸件不允许补焊，因此首批7件全部报废。对线性缺陷产生的部位、形成的原因进行了分析和总结，认为螺牙面线性缺陷是由于螺牙部位的直接外冷铁阻碍螺牙收缩产

7、生的。2)在原有工艺的基础上进行了工艺改进，将螺牙面上的外冷铁全部取消，生产了两件。即第8、第9件。其中，第8件在浇注时，包眼没有全部打开，钢水浇注至分型面的时间为4min，比正常浇注时间增加一倍。对第8和第9件螺母柱进行荧光磁粉探伤检查。MT检测结果为第8件螺母柱粗加工和半精加工后，没有发现线性缺陷。精加工后，MT检测螺牙面存在少量线性缺陷，符合标准要求。第9件螺母柱螺牙部位仍存在许多线性缺陷。4螺母柱线性缺陷的原因分析4．1缺陷情况描述螺母柱的线性缺陷主要存在于螺牙部位的顶面、斜面和底面上、宽度方向的中间位置，线性缺陷与长度平行。说明