[发明专利]石油钻机用大型钩身铸钢件的铸造成型工艺

说明书

技术领域

本发明属于大型钩身铸钢件的铸造领域。

技术背景

钩身是石油钻采机械提升系统的重要部件之一，装配使用时，钩身悬挂的水龙头带有全套钻具，是重载、变载的连接承受体。特别是9000米石油钻机用钩身额定载荷6750KN，其检验要求严格，其安全性和可靠性直接影响到整台钻机的安全性与可靠性，必须符合石油钻采机械API 8C标准。传统钩身铸造成型工艺设计方案需要15个芯合，造型需要62个工时，费料费工，且难达到API 8C标准要求。

发明内容

本发明的目的：使钩身铸造成型符合石油钻采机械API 8C标准，且省料、省工。

本发明的工艺主要特点分为分型面选取、浇注系统设计、冒口设计、以及冷铁布置四个方面，其具体的工艺特点如下：

1.在造型分型面3沿钩身1中心线和主钩9内侧轮廓线选取，主钩9与筒体2之间设计工艺拉筋，以拉筋作为浇注系统的内浇道10，采用底返浇口11和阶梯浇口8联合浇注系统；弓背7部位设置2个冒口6，在钩身筒体2上部加设集渣冒口4；

这样做的好处是：与传统工艺分型面选取在沿钩身弓背7大平面上相比，分型面沿钩身中心线旋转了90°，减少了砂芯的数量，便于合箱检查有关型腔尺寸，减少了下芯装配偏差，造型操作方便，提高了铸件各部位尺寸精度；.在主钩9与筒体2之间设计工艺拉筋防止铸件变形，保证尺寸精度。用拉筋作为浇注系统的内浇道10，采用底返浇口11和阶梯浇口8联合浇注系统，铸件充型平稳，避免浇注冲砂，该浇注系统能实现铸件浇铸时钢液的定向流动，将各类夹杂物汇集至冒口中，减少铸件的砂眼、夹杂类缺陷；.弓背7部位设置2个冒口6，在钩身筒体2上部加设集渣冒口4，弓背7和主钩9是钩身1的主要受力部位，采用这种冒口设置方式，补缩充分，形成的组织致密，同时集渣效果显著，较小的冒口采用氧乙炔焰切割去除时，表面质量好，不容易产生裂纹，减少了打磨工序的工作量；

2.在副钩12处布置了4块成型外冷铁5。

这样做的好处是：加快了此处的冷却速度，实现了铸件的顺序凝固，减少了铸件的铸造应力和缩松、裂纹缺陷。

本发明的优点，采用本发明的铸造工艺生产的大钩成型好，形成的基体组织致密，符合石油钻采机械API 8C产品要求，检验100%合格。根据API 8C PSL-2要求，对样件采用ASME V，2010，A篇第5章和B篇第23章对所有部位进行超声波检验，质量水平1级；采用ASME E709对所有表面进行磁粉检验，并根据ASME E125进行结果判定，质量水平1级。现只需要4个芯合，造型只需要20个工时。本发明制作工艺简便，节省造型和冶炼材料，力学性能良好，与传统的生产钩身的铸造成型工艺相比较出品率及出产率提高，生产成本下降，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明的铸造成型工艺分型面、冒口、冷铁以及浇注系统设计示意图。

1-钩身  2-筒体  3-分型面  4-集渣冒口  5-冷铁  6-冒口  7-弓背8-阶梯浇口  9-主钩  10-内浇口  11-底返浇口  12-副钩。

具体实施方式

实施例1，采用附图所示铸造成型工艺，用木制模型，以及呋喃树脂砂造型，生产载荷为2250KN的钩身，钩身毛重为810kg，浇冒口重为390kg，出品率67.5%，用此工艺一共试制生产了38件。根据API 8C PSL-2要求，采用ASME V，2010，A篇第5章和B篇第23章对所有部位进行超声波检验，质量水平1级；根据API 8C PSL-2要求，采用ASME E709对所有表面进行磁粉检验，并根据ASME E125进行结果判定，质量水平1级。

实施例2，采用附图所示铸造成型工艺，用木制模型，以及呋喃树脂砂造型，生产载荷为4500KN的钩身，钩身毛重为1720kg，浇冒口重为1100kg，出品率61%，用此工艺一共试制生产了29件。根据API 8C PSL-2要求，采用ASME V，2010，A篇第5章和B篇第23章对所有部位进行超声波检验，质量水平1级；根据API 8C PSL-2要求，采用ASME E709对所有表面进行磁粉检验，并根据ASME E125进行结果判定，质量水平1级。

实施例3，采用附图所示铸造成型工艺，用木制模型，以及呋喃树脂砂造型，生产载荷为6750KN的钩身，钩身毛重为3250kg，浇冒口重为2150kg，出品率60.2%，用此工艺一共试制生产了15件。根据API 8C PSL-2要求，采用ASME V，2010，A篇第5章和B篇第23章对所有部位进行超声波检验，质量水平1级；根据API 8C PSL-2要求，采用ASME E709对所有表面进行磁粉检验，并根据ASME E125进行结果判定，质量水平1级。