本發(fā)明涉及金屬鑄造工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的鑄造工藝。

背景技術(shù)：

石油機(jī)械防噴器主要用在油田和石油鉆采企業(yè)。它是石油及天然氣鉆井工程中必備的安全裝置，其具有防止鉆井時(shí)井噴以及處理其他復(fù)雜情況的功能,既可在井內(nèi)無(wú)鉆柱時(shí)關(guān)閉空井筒，又可在井內(nèi)有鉆柱時(shí)關(guān)閉套管與鉆柱間的環(huán)形空間。因此保證防噴器鑄鋼件的質(zhì)量關(guān)系重大國(guó)內(nèi)外石油裝備市場(chǎng)對(duì)鉆采安全要求越來(lái)越高，而防噴器鑄件要求耐高壓、防腐蝕、耐沖擊、安全性好、可靠性高等特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)防噴器殼體的鑄造廠極少，而且多年來(lái)一直存在表面和內(nèi)部質(zhì)量問(wèn)題，不能滿足防噴器鑄鋼件的要求,防噴器鑄鋼件殼體是主要的關(guān)鍵件?，F(xiàn)有防噴器鑄鋼件抗沖擊能力差，使得防噴器鑄鋼件容易變形，且防噴器鑄鋼件內(nèi)部含有大量有害的磷元素和硫元素，使得防噴器鑄鋼件殼體的質(zhì)量問(wèn)題突出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的鑄造工藝。

本發(fā)明提出的一種石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的鑄造工藝，包括以下步驟：

S1：以銻、鈷、錫、鉻、鋼、硅砂和添加劑為造型材料，造型材料按照質(zhì)量百分百比的組成如下：銻為0.4％-1％，鈷為2％-4％，錫為1.8％-2.8％，鉻為0.6％-1.2％，鋼為50％-60％，硅砂為15％-25％，添加劑為0.8％-1.6％，將造型材料的各組成成分放入高溫電熔爐中，高溫電熔爐的內(nèi)部溫度設(shè)置為1500-1800℃以及壓強(qiáng)設(shè)置為500-800MPa，造型材料在高溫電熔爐中放置時(shí)間為4-6h，即可得到造型材料的混制液體；

S2：向高溫熔爐加入Ca-CaF2系溶劑，同時(shí)向高溫熔爐中通入氬氣和氦氣的混合氣體，氬氣和氦氣的混合氣體的流速比為2:1-6:1，此時(shí)高溫熔爐的溫度設(shè)置為300-600℃，S1中的混合液體中的磷元素可以與Ca-CaF2系溶劑發(fā)生還原反應(yīng)，還原反應(yīng)時(shí)間為3-6h，使得混合液體中的磷含量達(dá)到0.04wt％；

S3：S2的還原反應(yīng)結(jié)束后，再向高溫熔爐中加入高堿度渣，同時(shí)向高溫熔爐中通入氧氣，此時(shí)高溫熔爐的溫度設(shè)置為1000-1200℃以及壓強(qiáng)設(shè)置為0-3MPa，S1中的混合液體中的硫元素可以與Ca-CaF2系溶劑發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1-3h，使得使得混合液體中的磷含量達(dá)到0.001wt％；

S4：將S3中所述的混合液體注入制成的鑄型中進(jìn)行澆注成半成品；

S5：將S4中所述的半成品在高溫爐中依次經(jīng)過(guò)退火和淬火處理，S4中所述的半成品在高溫爐熱至480-540℃，然后保溫1-2h，隨后打開(kāi)爐門繼續(xù)緩冷至180-220℃，進(jìn)行出爐空冷至室溫，將退火處理后的半成品在高溫爐中緩慢加熱至400-440℃，此時(shí)高溫爐的升溫速率為6-8℃/min，然后再次加熱至480-540℃，此時(shí)的升溫速率為30-40℃/min，直到高溫爐的溫度達(dá)到480-520℃后采用噴淋的方式對(duì)半成品進(jìn)行快速降溫；

S6：將S5中所述的半成品進(jìn)行打磨和機(jī)械加工得到成品。

優(yōu)選地，所述S1中，硅砂的粒度為2-6篩，且硅砂中的二氧化硅的含量大于90％。

優(yōu)選地，所述S1中，添加劑為α淀粉和糊精按重量比為4：1的比例混合。

優(yōu)選地，所述S4中，澆注溫度為1400-1600℃。

本發(fā)明的有益效果：

1、造型材料在鋼的基礎(chǔ)上增加了銻、鈷、錫、鉻、硅砂和添加劑，添加劑使得銻、鈷、錫、鉻、硅砂可以均勻混合在鋼水中，極大的增強(qiáng)了石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的抗沖擊能力，進(jìn)而避免了石油機(jī)械防噴器鑄鋼件發(fā)生變形；

2、通過(guò)步驟S2中向高溫熔爐中加入Ca-CaF2系溶劑以及氬氣和氦氣的混合氣體，使得對(duì)混制液體中的磷元素和Ca-CaF2系溶劑發(fā)生還原反應(yīng)，使得混制液體中的磷元素去除效果好，極大的提高了石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的質(zhì)量；

3、通過(guò)步驟S3中向高溫熔爐中加入高堿度渣以及氧氣，使得對(duì)混制液體中的硫元素和高堿度渣發(fā)生反應(yīng)，使得混制液體中的硫元素去除效果好，極大的提高了石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的質(zhì)量；

本發(fā)明可以從材料上可以有效的去除石油機(jī)械防噴器鑄鋼件中的磷元素和硫元素，使得石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的質(zhì)量得到了大大的提高，且石油機(jī)械防噴器鑄鋼件具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，不易變形。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解說(shuō)。

實(shí)施例一

本實(shí)施例中提出了一種石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的鑄造工藝，包括以下步驟：

S1：以銻、鈷、錫、鉻、鋼、硅砂和添加劑為造型材料，造型材料按照質(zhì)量百分百比的組成如下：銻為0.4％，鈷為2％，錫為1.8％，鉻為0.6％，鋼為50％，硅砂為15％，添加劑為0.8％，將造型材料的各組成成分放入高溫電熔爐中，高溫電熔爐的內(nèi)部溫度設(shè)置為1500℃以及壓強(qiáng)設(shè)置為500MPa，造型材料在高溫電熔爐中放置時(shí)間為4h，即可得到造型材料的混制液體；

S2：向高溫熔爐加入Ca-CaF2系溶劑，同時(shí)向高溫熔爐中通入氬氣和氦氣的混合氣體，氬氣和氦氣的混合氣體的流速比為2:1，此時(shí)高溫熔爐的溫度設(shè)置為300℃，S1中的混合液體中的磷元素可以與Ca-CaF2系溶劑發(fā)生還原反應(yīng)，還原反應(yīng)時(shí)間為3h，使得混合液體中的磷含量達(dá)到0.04wt％；

S3：S2的還原反應(yīng)結(jié)束后，再向高溫熔爐中加入高堿度渣，同時(shí)向高溫熔爐中通入氧氣，此時(shí)高溫熔爐的溫度設(shè)置為1000℃以及壓強(qiáng)設(shè)置為0MPa，S1中的混合液體中的硫元素可以與Ca-CaF2系溶劑發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1h，使得使得混合液體中的磷含量達(dá)到0.001wt％；

S4：將S3中所述的混合液體注入制成的鑄型中進(jìn)行澆注成半成品；

S5：將S4中所述的半成品在高溫爐中依次經(jīng)過(guò)退火和淬火處理，S4中所述的半成品在高溫爐熱至480℃，然后保溫1h，隨后打開(kāi)爐門繼續(xù)緩冷至180℃，進(jìn)行出爐空冷至室溫，將退火處理后的半成品在高溫爐中緩慢加熱至400℃，此時(shí)高溫爐的升溫速率為6℃/min，然后再次加熱至480℃，此時(shí)的升溫速率為30℃/min，直到高溫爐的溫度達(dá)到480℃后采用噴淋的方式對(duì)半成品進(jìn)行快速降溫；

S6：將S5中所述的半成品進(jìn)行打磨和機(jī)械加工得到成品。

實(shí)施例二

本實(shí)施例中提出了一種石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的鑄造工藝，包括以下步驟：

S1：以銻、鈷、錫、鉻、鋼、硅砂和添加劑為造型材料，造型材料按照質(zhì)量百分百比的組成如下：銻為0.7％，鈷為3％，錫為2.3％，鉻為0.8％，鋼為55％，硅砂為20％，添加劑為1.2％，將造型材料的各組成成分放入高溫電熔爐中，高溫電熔爐的內(nèi)部溫度設(shè)置為1650℃以及壓強(qiáng)設(shè)置為650MPa，造型材料在高溫電熔爐中放置時(shí)間為5h，即可得到造型材料的混制液體；

S2：向高溫熔爐加入Ca-CaF2系溶劑，同時(shí)向高溫熔爐中通入氬氣和氦氣的混合氣體，氬氣和氦氣的混合氣體的流速比為4:1，此時(shí)高溫熔爐的溫度設(shè)置為450℃，S1中的混合液體中的磷元素可以與Ca-CaF2系溶劑發(fā)生還原反應(yīng)，還原反應(yīng)時(shí)間為4h，使得混合液體中的磷含量達(dá)到0.04wt％；

S3：S2的還原反應(yīng)結(jié)束后，再向高溫熔爐中加入高堿度渣，同時(shí)向高溫熔爐中通入氧氣，此時(shí)高溫熔爐的溫度設(shè)置為1100℃以及壓強(qiáng)設(shè)置為1.5MPa，S1中的混合液體中的硫元素可以與Ca-CaF2系溶劑發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2h，使得使得混合液體中的磷含量達(dá)到0.001wt％；

S4：將S3中所述的混合液體注入制成的鑄型中進(jìn)行澆注成半成品；

S5：將S4中所述的半成品在高溫爐中依次經(jīng)過(guò)退火和淬火處理，S4中所述的半成品在高溫爐熱至510℃，然后保溫1.5h，隨后打開(kāi)爐門繼續(xù)緩冷至200℃，進(jìn)行出爐空冷至室溫，將退火處理后的半成品在高溫爐中緩慢加熱至420℃，此時(shí)高溫爐的升溫速率為7℃/min，然后再次加熱至510℃，此時(shí)的升溫速率為35℃/min，直到高溫爐的溫度達(dá)到500℃后采用噴淋的方式對(duì)半成品進(jìn)行快速降溫；

S6：將S5中所述的半成品進(jìn)行打磨和機(jī)械加工得到成品。

實(shí)施例三

本實(shí)施例中提出了一種石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的鑄造工藝，包括以下步驟：

S1：以銻、鈷、錫、鉻、鋼、硅砂和添加劑為造型材料，造型材料按照質(zhì)量百分百比的組成如下：銻為1％，鈷為4％，錫為2.8％，鉻為1.2％，鋼為60％，硅砂為25％，添加劑為1.6％，將造型材料的各組成成分放入高溫電熔爐中，高溫電熔爐的內(nèi)部溫度設(shè)置為1800℃以及壓強(qiáng)設(shè)置為800MPa，造型材料在高溫電熔爐中放置時(shí)間為6h，即可得到造型材料的混制液體；

S2：向高溫熔爐加入Ca-CaF2系溶劑，同時(shí)向高溫熔爐中通入氬氣和氦氣的混合氣體，氬氣和氦氣的混合氣體的流速比為6:1，此時(shí)高溫熔爐的溫度設(shè)置為600℃，S1中的混合液體中的磷元素可以與Ca-CaF2系溶劑發(fā)生還原反應(yīng)，還原反應(yīng)時(shí)間為6h，使得混合液體中的磷含量達(dá)到0.04wt％；

S3：S2的還原反應(yīng)結(jié)束后，再向高溫熔爐中加入高堿度渣，同時(shí)向高溫熔爐中通入氧氣，此時(shí)高溫熔爐的溫度設(shè)置為1200℃以及壓強(qiáng)設(shè)置為3MPa，S1中的混合液體中的硫元素可以與Ca-CaF2系溶劑發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為3h，使得使得混合液體中的磷含量達(dá)到0.001wt％；

S4：將S3中所述的混合液體注入制成的鑄型中進(jìn)行澆注成半成品；

S5：將S4中所述的半成品在高溫爐中依次經(jīng)過(guò)退火和淬火處理，S4中所述的半成品在高溫爐熱至540℃，然后保溫2h，隨后打開(kāi)爐門繼續(xù)緩冷至220℃，進(jìn)行出爐空冷至室溫，將退火處理后的半成品在高溫爐中緩慢加熱至440℃，此時(shí)高溫爐的升溫速率為8℃/min，然后再次加熱至540℃，此時(shí)的升溫速率為40℃/min，直到高溫爐的溫度達(dá)到520℃后采用噴淋的方式對(duì)半成品進(jìn)行快速降溫；

S6：將S5中所述的半成品進(jìn)行打磨和機(jī)械加工得到成品。

實(shí)施例一至三的改進(jìn)后的石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的性能如下表：

對(duì)比普通材料的石油機(jī)械防噴器鑄鋼件與實(shí)施例一至三的改進(jìn)后的石油機(jī)械防噴器鑄鋼件，實(shí)施例一至三的改進(jìn)后的石油機(jī)械防噴器鑄鋼件比普通材料的石油機(jī)械防噴器鑄鋼件的提高百分比如下表：

由上述表格可知，本發(fā)明提出的改進(jìn)后的石油機(jī)械防噴器鑄鋼件比普通材料的石油機(jī)械防噴器鑄鋼件相比較，改進(jìn)后的石油機(jī)械防噴器鑄鋼件具有明顯的提高。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。