[发明专利]铸造用合金材料及用其铸造海洋平台大齿轮箱铸件的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属铸造技术领域，特别是涉及一种铸造用合金材料及用其铸造海洋平台大齿轮箱铸件的工艺。

背景技术

壳体类铸件的收缩率受铸造合金材料熔炼而成的金属液的化学成分、浇注温度、铸件本身结构特征、铸型的退让性和泥芯的退让性等多种因素的影响，尤其是金属液的化学成分、浇注温度的影响使浇得同一种铸件在每一炉次甚至同一炉次的尺寸都有差异。

海洋平台大齿轮箱铸件重达800kg，要求机械性能达到：屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥740MPa，伸长度≥17%，断面收缩率≥35%，-40冲击值≥34J，单个最小值27J，硬度210-234HBW，其无损检测要求不允许有裂纹，调质后不允许焊补。

由于该海洋平台大齿轮箱的结构形状比较复杂，壁厚差异大，以致铸件在铸造过程中各部分的冷却程度不均匀，而极易在壁厚部分产生缩松和缩孔，在薄壁部分又易产生金属液充型不良，故铸造过程中极易造成裂纹、气孔和砂眼等致命缺陷，使得铸件的正品率低；同时为了消除铸造应力，提高铸件尺寸精度和内部质量，热处理工艺也很关键。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种铸造用合金材料及用其铸造海洋平台大齿轮箱铸件的工艺，该合金材料配方合理，具有流动性好的特点，使铸态的铸件具有很好的抗拉强度和很好的延展性，同时用其铸造海洋平台大齿轮箱铸件的工艺合理，通过底注式浇注系统、冒口及冷铁的合理配置，使浇注而成的铸件无裂纹，成品率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种铸造用合金材料，用于大型铸件的铸造，所述合金材料为ZG32CrNiMo，其成分及质量配比为：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%，其余为Fe。 

用所述ZG32CrNiMo铸造海洋平台大齿轮箱铸件，其铸造及热处理工艺包括如下步骤：

a、树脂砂造型：以所述海洋平台大齿轮箱铸件的法兰平面为分型面，用树脂砂造型分别构成上、下对合的上型腔树脂砂模和下型腔树脂砂模；

b、设置浇注系统、冒口及冷铁：所述浇注系统为底注式浇注系统，包括相互贯通的浇口杯、直浇道、横浇道和2道内浇道，所述直浇道、横浇道、2道内浇道的直径均为60mm；在所述上型腔树脂砂模的所述海洋平台大齿轮箱铸件的法兰平面上设置明冒口，所述明冒口有3个，包括2个圆柱形明冒口和1个腰圆柱形明冒口，其中所述2个圆柱形明冒口的结构相同、尺寸相等；在所述下型腔树脂砂模的所述海洋平台大齿轮箱铸件的热节处布置成型冷铁，所述成型冷铁有2块，左右对称放置在所述热节处；

c、浇注金属液：浇注所述ZG32CrNiMo熔炼而成的金属液，注孔直径为45mm，浇注过程中浇注温度为1550±10℃，浇重1200kg所述金属液，浇注完成后即得所述海洋平台大齿轮箱铸件，将铸件在砂型中保温48小时，然后清砂并气割明冒口；

d、正火+回火预处理：将所述海洋平台大齿轮箱铸件放入正火炉中，正火升温至620±10℃，保温2小时，继续正火升温至900±10℃，保温4小时，空冷至室温后放入回火炉，回火升温至620±10℃，炉冷至500℃出炉；

e：调质热处理：对预处理后的所述海洋平台大齿轮箱铸件进行初加工，然后将铸件放入正火炉，升温至880±10℃，保温6小时，淬火后放入回火炉，回火升温至650±10℃，保温8小时，炉冷至550℃出炉。

在本发明一个较佳实施例中，所述2个圆柱形明冒口的尺寸为：Φ200mm×300mm，所述1个腰圆柱形明冒口的尺寸为腰200mm×300mm。根据海洋平台大齿轮箱铸件的结构及大小设置尺寸合理的明冒口，使明冒口内有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固补缩以及浇注后型腔扩大的体积。

在本发明一个较佳实施例中，所述浇注过程中，当金属液面上升至所述明冒口高度的1/2-2/3时，在所述各个明冒口内加入保温剂，每个明冒口加保温剂2kg。用于延长明冒口中金属液保持液态的时间，提高明冒口的补缩效率，并能节约金属液用量、降低铸造成本。

在本发明一个较佳实施例中，所述气割明冒口温度不低于150℃。以免产生明冒口根部局部应力集中而造成铸件裂纹现象。

在本发明一个较佳实施例中，所述淬火采用水淬方式。成本低，淬火时需加强水的循环，便于冷却均匀。