CN106583699A - 高强钢铸钢件的冒口切割方法 - Google Patents

Abstract

一种高强钢铸钢件的冒口切割方法，包括高温打箱、保温一次切割、高温退火、保温二次切割、粗清理的步骤，本方法采用两次切割，一次切割时采用天然气割炬切割，切割部位的温度较高，铸钢件本体的温度较低，导致切割部位与铸钢件本体表面的温度差较大，所以一次切割要预留50mm的根部，以避免高温切割对铸钢件表面的结构的影响，即使高温切割产生了部分应力裂纹，这些应力裂纹也会存在于根部内，而不会存在于铸钢件本体内。

Description

高强钢铸钢件的冒口切割方法

技术领域

本发明涉及铸钢件铸造技术领域，尤其涉及一种高强钢铸钢件的冒口切割方法。

背景技术

现有技术中，中碳高强钢以其高强度高硬度的力学性能成为目前齿圈类产品首选的钢种。

由于中碳高强钢高碳高强度、碳化物析出严重，生产过程中极易导致冒口切割过程中冒口根部裂纹严重，影响铸钢件性能增加返修成本，导致生产成本浪费严重。

现有技术中切割该类铸钢件的冒口时，先将铸造完毕的铸钢件冷却至室温，然后再将铸钢件转移至冒口切割区域进行冒口切割，冒口切割之间先将铸钢件预热至工艺要求的温度，如450℃，然后进行切割。

这种方法需要先将铸造完毕的铸钢件冷却至室温，然后再将室温的铸钢件预热至450℃，为了避免温差对铸钢件组织结构的影响，降温和升温的过程均是一个很漫长、很缓慢的过程，不仅拉长了生产周期，而且增大了预热过程中天然气的成本。

发明内容

有必要提出一种高温打箱、保温切割的高强钢铸钢件的冒口切割方法。

一种高强钢铸钢件的冒口切割方法，包括以下步骤：

高温打箱：依据铸钢件砂箱的层数，从上向下依次打箱，测量砂型内的温度达到400℃～450℃时，将铸钢件从砂箱内取出；

保温一次切割：将上述铸钢件迅速转至冒口切割区域进行天然气预热保温，当铸钢件整体温度大于260℃，且小于300℃时，开始一次切割，切割顺序为浇道、补贴、冒口，切割时保持浇道、补贴、冒口与铸钢件本体的表面距离不小于50mm，切割后仍然保留与铸钢件相连的不小于50mm厚的浇道根部、补贴根部、冒口根部；

高温退火：将上述保温一次切割后的铸钢件迅速转至高温炉进行高温退火，退火时间按照铸钢件的最厚壁厚乘以1h/25mm计算，退火温度为900～950℃，保温12h，退火后降温，温度降至260℃，出炉；

保温二次切割：将高温退火后的铸钢件再次转至冒口切割区域进行天然气预热保温，当铸钢件整体温度大于200℃时，开始二次切割，切割顺序为浇道根部、补贴根部、冒口根部，切割时保持浇道根部、补贴根部、冒口根部与铸钢件本体的表面距离不大于20mm；

粗清理：将与铸钢件本体的表面连接的距离不大于20mm的浇道根部、补贴根部、冒口根部清理干净，以使铸钢件表面为平面。

本发明中采用了高温打箱，而且将铸钢件的最低温度控制在600℃～500℃时就进入冒口切割区域进行天然气预热保温，铸钢件本体的温度不会降低至室温，这样不仅减少了将室温的铸钢件再次加热至冒口切割需要的温度，即大于260℃时需要燃烧的天然气的成本；而且极大的缩短了生产周期。

本方法采用两次切割，一次切割时采用天然气割炬切割，切割部位的温度较高，铸钢件本体的温度较低，导致切割部位与铸钢件本体表面的温度差较大，所以一次切割要预留50mm的根部，以避免高温切割对铸钢件表面的结构的影响，即使高温切割产生了部分应力裂纹，这些应力裂纹也会存在于根部内，而不会存在于铸钢件本体内。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种整套铸钢件的结构示意图。

图2为表达了浇道、补贴、冒口的铸钢件的结构示意图。

图3为铸钢件的另一个角度的结构示意图。

图中：整套铸钢件10、铸钢件11、浇道12、补贴13、冒口14。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图1至图3，本发明实施例提供了一种铸钢件，这种铸钢件为圆环形，铸钢件尺寸为9892mm×1016mm，净重25t，整套铸钢件10分为4件铸钢件11，总重量达100t，铸造时4件铸钢件11分别铸造。

一种高强钢铸钢件的冒口切割方法，包括以下步骤：

高温打箱：依据铸钢件11的砂箱的层数，从上向下依次打箱，测量砂型内的温度达到400℃～450℃时，将铸钢件11从砂箱内取出；

保温一次切割：将上述铸钢件11迅速转至冒口切割区域进行天然气预热保温，当铸钢件11整体温度大于260℃，开始一次切割，切割顺序为浇道12、补贴13、冒口14，切割时保持浇道12、补贴13、冒口14与铸钢件本体的表面距离不小于50mm，切割后仍然保留与铸钢件11相连的不小于50mm厚的浇道根部、补贴根部、冒口根部；

由于体积越小，降温越快，所以浇道的降温速度最快，补贴的其次，冒口的最慢，所以为了避免铸钢件降温过快而导致切割产生裂纹，所以设置切割顺序为浇道12、补贴13、冒口14。其中，浇道12为内浇道，即与铸钢件之间连接的一端浇道。

高温退火：将上述保温一次切割后的铸钢件11迅速转至高温炉进行高温退火，退火时间按照铸钢件11的最厚壁厚乘以1h/25mm计算，退火温度为900～950℃，保温12h，退火后降温，温度降至260℃，出炉。高温退火可以消除由于铸钢件11铸造完成后仍然残留在铸钢件内部的应力，并且由于一次切割时，切割部位的温度较高，所以一次切割要预留50mm的根部，以避免高温切割对铸钢件11表面的结构的影响

保温二次切割：将高温退火后的铸钢件11再次转至冒口切割区域进行天然气预热保温，当铸钢件11整体温度大于200℃时，开始二次切割，切割顺序为浇道根部、补贴根部、冒口根部，切割时保持浇道根部、补贴根部、冒口根部与铸钢件本体的表面距离不大于20mm；

一次切割和二次切割过程中均采用天然气对铸钢件11进行保温，边保温变切割，避免铸钢件11在切割过程中温度下降太快。

粗清理：将与铸钢件11本体的表面连接的距离不大于20mm的浇道根部、补贴根部、冒口根部清理干净，以使铸钢件表面为平面。

进一步，在“保温二次切割”步骤之后增加“低温回火步骤”， 回火时间按照铸钢件的最后壁厚乘以1h/25mm计算，回火温度为530～580℃，保温12h，回火后降温，温度降至室温，出炉。

由于在二次切割时采用碳弧气刨切割法，虽然这种方法对铸钢件11本体产生的热应力较小，但在气刨时，使用压缩空气将刨下的金属末吹走，压缩空气的温度与铸钢件本体的温度也存在差别，由于此温度差别也可能使铸钢件本体表面产生一些较小的应力裂纹，所以采用低温回火来消除这些较小的应力裂纹。

进一步，在“保温一次切割”步骤中，天然气预热保温操作为：在冒口切割区域内布置天然气管道，在天然气管道上开设喷火口，将喷火口正对铸钢件，以通过喷火口内喷出的燃烧的天然气对铸钢件进行加热。

进一步，在“高温退火”步骤中，高温炉的升温速度为

30～80℃/h，退火后降温速度为30～80℃/h。

进一步，所述一次切割采用天然气割炬切割，所述二次切割采用天然气割炬切割。

进一步，在“高温打箱”步骤中，从上向下依次打箱时，打开砂箱后，保留铸钢件外面包裹的型砂，以降低铸钢件降温的速度，将最底层的砂箱打开后，再将铸钢件外面包裹的型砂全部去除，将去除型砂后的铸钢件迅速转至冒口切割区域进行保温一次切割。

进一步，打开最底层的砂箱后，测量砂型内的温度达到400℃～500℃时，再将铸钢件外面包裹的型砂全部去除，测量砂型内的温度时，采用热电偶测量砂型内距离铸钢件表面不大于300mm的型砂的温度。

进一步，打开最上层的砂箱之前，先测量砂型内的温度，当砂型内的温度低于600℃时，且大于500℃时，开始打开最上层砂箱。

打箱开始之前，需要保证铸钢件内部组织的相变转变已经完成，根据此类材料的CCT曲线判断，该类材料在415℃时铁素体和珠光体相变基本转变完成，可以进行打箱；另结合铸件的热应力和结构应力考虑，打箱温度越高铸件降温速度越快，热应力过大易导致铸件开裂，因此将开始打箱温度控制在低于600℃，且大于500℃范围内，以保证相变完成，铸钢件内部组织结构符合工艺要求。

进一步，该铸钢件的化学成分为C%：0.30～0.35，Si%：0.30～0.60，Mn%：1.0～1.40，S%≤0.02，P%≤0.02，Ni%：0.60～1.00，Cr%：1.20～1.70，其余为铁。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种高强钢铸钢件的冒口切割方法，其特征在于包括以下步骤：

高温打箱：依据铸钢件砂箱的层数，从上向下依次打箱，测量砂型内的温度达到400℃～450℃时，将铸钢件从砂箱内取出；

保温一次切割：将上述铸钢件迅速转至冒口切割区域进行天然气预热保温，当铸钢件整体温度大于260℃，，开始一次切割，切割顺序为浇道、补贴、冒口，切割时保持浇道、补贴、冒口与铸钢件本体的表面距离不小于50mm，切割后仍然保留与铸钢件相连的不小于50mm厚的浇道根部、补贴根部、冒口根部；

高温退火：将上述保温一次切割后的铸钢件迅速转至高温炉进行高温退火，退火时间按照铸钢件的最厚壁厚乘以1h/25mm计算，退火温度为900～950℃，保温12h，退火后降温，温度降至260℃，出炉；

保温二次切割：将高温退火后的铸钢件再次转至冒口切割区域进行天然气预热保温，当铸钢件整体温度大于200℃时，开始二次切割，切割顺序为浇道根部、补贴根部、冒口根部，切割时保持浇道根部、补贴根部、冒口根部与铸钢件本体的表面距离不大于20mm；

粗清理：将与铸钢件本体的表面连接的距离不大于20mm的浇道根部、补贴根部、冒口根部清理干净，以使铸钢件表面为平面。

2.如权利要求1所述的高强钢铸钢件的冒口切割方法，其特征在于：在“保温二次切割”步骤之后增加“低温回火步骤”， 回火时间按照铸钢件的最厚壁厚乘以1h/25mm计算，回火温度为530～580℃，保温12h，回火后降温，出炉,缓慢冷却至室温。

3.如权利要求1所述的高强钢铸钢件的冒口切割方法，其特征在于：在“保温一次切割”步骤中，天然气预热保温操作为：在冒口切割区域内布置天然气管道，在天然气管道上开设喷火口，将喷火口正对铸钢件，以通过喷火口内喷出的燃烧的天然气对铸钢件进行加热。

4.如权利要求1所述的高强钢铸钢件的冒口切割方法，其特征在于：在“高温退火”步骤中，高温炉的升温速度为30～80℃/h，退火后降温速度为30～80℃/h。

5.如权利要求1所述的高强钢铸钢件的冒口切割方法，其特征在于：所述一次切割采用天然气割炬切割，所述二次切割采用天然气割炬切割。

6.如权利要求1所述的高强钢铸钢件的冒口切割方法，其特征在于：在“高温打箱”步骤中，从上向下依次打箱时，打开砂箱后，保留铸钢件外面包裹的型砂，以降低铸钢件降温的速度，将最底层的砂箱打开后，再将铸钢件外面包裹的型砂全部去除，将去除型砂后的铸钢件迅速转至冒口切割区域进行保温一次切割。

7.如权利要求6所述的高强钢铸钢件的冒口切割方法，其特征在于：打开最底层的砂箱后，测量砂型内的温度达到400℃～500℃时，再将铸钢件外面包裹的型砂全部去除，测量砂型内的温度时，采用热电偶测量砂型内距离铸钢件表面不大于300mm的型砂的温度。

8.如权利要求7所述的高强钢铸钢件的冒口切割方法，其特征在于：打开最上层的砂箱之前，先测量砂型内的温度，当砂型内的温度低于600℃时，且大于500℃时，开始打开最上层砂箱。

9.如权利要求1-8之一所述的高强钢铸钢件的冒口切割方法，其特征在于：所述铸钢件的化学成分为C%：0.30～0.35，Si%：0.30～0.60，Mn%：1.0～1.40，S%≤0.02，P%≤0.02，Ni%：0.60～1.00，Cr%：1.20～1.70，其余为铁。