[发明专利]一种薄板型铸钢件的冒口结构

说明书

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种薄板型铸钢件的冒口结构。

背景技术

海洋石油设备中变速箱壳体-壳盖如图1所示，是变速机的重要组成部分，工况恶劣，此类薄板型壳盖铸件内部质量要求非常高，检测要求为射线探伤，缺陷接受级别≤Ⅱ级。上述壳盖铸钢件主体为一薄板，薄板中部设有数个孔，并且孔的周边有凸台，因此孔周的厚度比壳盖主体薄板的厚度厚，铸造时在此处容易形成铸造热节，造成铸造缩松。现有技术中此类铸件采用如图2所示组芯铸造工艺，采用两个铸件合用一个明冒口3的工艺，中间通过过渡补贴2对铸件补缩，铸件中的三个圆孔全部铸实。该工艺从质量、成本和效率等方面有一些不足。首先，质量方面，三个圆孔铸实后，铸件的热节在三个孔的交接处，明冒口3通过过渡补贴对热节进行补缩，热节再对其他部位进行补缩。而当铸件顶部先凝固后体积变小，冒口内的钢水在大气压力作用下到铸件的热节部位，再沿着反重力的方向补缩到顶部，要实现这个顺序凝固的过程，第一需要冒口足够高，能够提供足够多的钢液，第二需要冒口顶部结壳时间晚于热节凝固的时间。这就要求冒口设计的体积足够大，本身储存的热量多，同时要求冒口不能散热太快，不仅涉及到保温剂的铺盖厚度是否合适、均匀，还涉及铺盖时间是否及时等操作因素，难以精确控制。实际生产中铸件热节部位经常会出现缩松现象。其次，成本方面，热节区经常出现的缩松导致焊接返修成本和RT检测补拍成本大幅增加，生产成本高。

最后，效率方面，两个铸件联成一个，理论上会提高效率，但实际生产中，在下芯合箱过程中要通过手工操作保证两个铸件对齐。这种操作本身就很困难，一旦砂芯出现变形更无法协调两个铸件的尺寸，导致生产效率低下。

发明内容

本发明针对现有技术中薄板型壳盖铸钢件铸造工艺中存在的问题，提供一种薄板型铸钢件的冒口结构，以解决此类铸件的铸造缩松，并且提高生产效率，降低铸造操作难度。

本发明的目的是这样实现的，一种薄板型铸钢件的冒口结构，包括贴设在铸件侧向热节上方的半圆柱形冒口，所述铸件为薄板型壳盖铸钢件，铸件在铸型内垂直设置，并且铸件的孔位铸实，所述冒口底部过渡设有冒口颈，所述冒口颈从铸件的热节处侧向随形包围热节，所述冒口的外周设有保温层，所述铸件壁厚为d，所述冒口高出铸件上侧的高度h＞2d。

本发明的薄板型铸钢件的冒口结构，把铸件的孔全部铸实，使热节集中在铸件的中心形成一个较大的热节，在热节对应的铸件侧向贴设半圆柱形的冒口，不但使冒口自上而下对铸件补缩，并且也能对热节进行有效、持续的补缩，以保证铸件的质量；本发明的半圆柱形冒口紧贴铸件侧向，使上半部的铸件本身也充当部分冒口的作用，不但可以及时补缩还可以减小冒口尺寸，从而节约浇注钢水的用量。

为便于优化冒口尺寸，所述冒口的半径R满足如下关系：R≥2d，R≥3.5M₁，                                                ，冒口的高度H=3R，M₁为热节模数。其中，热节模数M_1,计算公式为M1=V/S，其中V表示热节体积，S表示热节散热面的面积。本发明中冒口结构和尺寸首先要满足与热节的模数关系和对铸件的补缩液量，并且冒口内的收缩部分全部在半圆柱内，使铸件本身致密无缺陷。本发明的冒口尺寸通过如下过程确定：根据铸造工艺要求，铸件明冒口的模数M₂要大于热节模数M₁的1.2倍，即:

M₂≥1.2M₁——————————————————公式1

本发明的半圆柱形冒口M₀的模数计算公式：

M₀=V/S=πRH/[2(πR+πH+2H)]——————————公式2

H为半圆柱形冒口的高度；

冒口外侧放置保温板，经测量保温板的保温系数为1.35，相当于把冒口的模数扩大1.35倍，因此冒口的模数：

M₂=1.35M₀——————————————————公式3

把公式2代入公式3得到：

M₂=1.35πRH/[2(πR+πH+2H)] ——————————公式4