本發(fā)明涉及鑄造，尤其涉及一種大型鑄鋼件生產(chǎn)中氫含量的控制方法。

背景技術(shù)：

1、大型厚壁鑄鋼件生產(chǎn)中，在造型、制芯、合箱、冶煉、鋼包轉(zhuǎn)運(yùn)、澆注過程中，由于鋼液對氫元素的溶解度較高并與砂型、大氣接觸，導(dǎo)致砂型、大氣中的氫元素(h2o)進(jìn)入到鋼液中；此類氫元素隨著鑄鋼件壁厚的增加，將長時間保存在鑄鋼件中，很難自由擴(kuò)散出去；氫元素存在于鑄鋼件中可能導(dǎo)致鑄鋼件產(chǎn)生白點(發(fā)裂)、冷裂、熱裂、氣孔等鑄造缺陷，將嚴(yán)重影響鑄鋼件本體材料的塑性。

2、目前，大型厚壁鑄鋼件在澆注過程中基本不會對氫元素進(jìn)行特別關(guān)注或采取特別的工藝技術(shù)措施，主要原因是大型鑄鋼件測量氫元素含量的檢驗方式是采用壁厚30mm-60mm的附鑄試塊進(jìn)行檢驗，附鑄試塊由于尺寸較小，在性能熱處理過程中氫元素大部分溢出，因此采用附鑄試塊檢驗，無法有效驗證大型厚壁鑄鋼件本體中氫含量對鑄鋼件性能的影響。但是，在大氣條件下澆注的、壁厚超過150mm的大型鑄鋼件中，即使經(jīng)過了性能熱處理，鑄鋼件本體中仍然存在了大量的游離氫原子，在較大應(yīng)力及氫含量較高的情況下將導(dǎo)致鑄鋼件產(chǎn)生裂紋缺陷，或?qū)е妈T鋼件塑性指標(biāo)嚴(yán)重降低。

3、目前，控制鑄鋼件本體氫元素含量的方法基本都是在鋼液冶煉過程中采用一系列工藝技術(shù)措施或采取真空澆注的方式，沒有在鑄造造型、澆注過程中采取相關(guān)工藝技術(shù)措施對鑄鋼件中的氫含量進(jìn)行控制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實施例旨在提供一種大型鑄鋼件生產(chǎn)中氫含量的控制方法，用以解決現(xiàn)有呋喃樹脂砂造型、大氣條件下重力澆注的大型厚壁鑄鋼件內(nèi)氫含量較多的問題，進(jìn)而改善鑄鋼件的延伸率。

2、本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種大型鑄鋼件生產(chǎn)中氫含量的控制方法，包括以下步驟：

4、步驟1：按照圖紙要求制作模具，按照砂型制造的要求及鑄鋼件的種類不同，配制合格的型砂；

5、步驟2：造型，用型砂形成鑄鋼件的型腔；

6、步驟3：制芯，形成鑄鋼件的內(nèi)部形狀；

7、步驟4：使用醇基鋯英粉涂料對鑄鋼件砂芯和鑄鋼件型腔進(jìn)行噴涂、火焰烘干，然后使用醇基鋯英粉涂料涂刷鑄鋼件活面，點燃；

8、步驟5：：組芯，把砂芯放入型腔里面，把上下砂箱合好；

9、步驟6：熔煉，按照所需要的金屬成份配好化學(xué)成份，選擇合適的熔化爐熔化合金材料，形成合格的液態(tài)金屬液；

10、步驟7：根據(jù)鑄鋼件毛重，確定吹熱風(fēng)時長和熱風(fēng)溫度，然后通過澆口向待澆注的鑄鋼件的型腔內(nèi)吹入熱風(fēng)，澆注前20-30分鐘撤離熱風(fēng)；

11、步驟8：澆注前15-20分鐘，通過澆口杯向待澆注的鑄鋼件的型腔內(nèi)吹入氬氣，吹入氬氣過程中，采用塑料薄膜覆蓋冒口上方；

12、步驟9：吹入氬氣結(jié)束，移動鋼包對準(zhǔn)澆口杯，在澆口杯的上方放置氬氣保護(hù)環(huán)，氬氣保護(hù)環(huán)上設(shè)置鋼管，氬氣保護(hù)環(huán)上方放置紙帽夾和鋁帽，澆注前10-30s進(jìn)行氬氣保護(hù)環(huán)氬氣填充，鋼包落下，進(jìn)行澆注；

13、步驟10：澆注完成，向明冒口內(nèi)撒入覆蓋劑；

14、步驟11：采用氣割或機(jī)械加工去除鑄鋼件冒口及其他位置的粗加工增量；

15、步驟12：對完成氣割或機(jī)械加工的鑄鋼件進(jìn)行去氫熱處理和性能熱處理，得到含氫量低的鑄鋼件。

16、進(jìn)一步地，所述步驟7中，鑄鋼件毛重0-5t，吹熱風(fēng)時長3-4h；鑄鋼件毛重5-30t，吹熱風(fēng)時長≥12h；鑄鋼件毛重30-50t，吹熱風(fēng)時長≥24h；鑄鋼件毛重≥50t，吹熱風(fēng)時長≥48h。

17、進(jìn)一步地，所述步驟7中，鑄鋼件毛重0-5t，熱風(fēng)溫度160-180℃；鑄鋼件毛重5-30t，熱風(fēng)溫度160-180℃；鑄鋼件毛重30-50t，熱風(fēng)溫度180-200℃；鑄鋼件毛重≥50t，熱風(fēng)溫度180-200℃。

18、進(jìn)一步地，所述步驟8中，吹入氬氣的體積和鑄鋼件型腔體積的比值≥4。

19、進(jìn)一步地，所述步驟9中，氬氣保護(hù)環(huán)的直徑為500-800mm。

20、進(jìn)一步地，所述步驟9中，氬氣填充速率≥5l/s。

21、進(jìn)一步地，所述步驟10中，覆蓋劑的厚度≥100mm。

22、進(jìn)一步地，所述步驟12中，去氫熱處理為以30-50℃/h的升溫速率將鑄鋼件加熱至保溫溫度，保溫后，以10-50℃/h冷卻速率爐冷至200℃以下。

23、進(jìn)一步地，所述步驟12中，保溫溫度為600-680℃。

24、進(jìn)一步地，所述步驟12中，鑄鋼件壁厚150-300mm，保溫時長≥100h；鑄鋼件壁厚300-400mm，保溫時長≥150h；鑄鋼件壁厚400-500mm，保溫時長≥260h；鑄鋼件壁厚＞500mm，保溫時長≥600h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實現(xiàn)如下有益效果之一：

25、1、本發(fā)明方法通過在造型過程、澆注過程中進(jìn)行控氫，增加去氫熱處理工藝，最終得到的大壁厚鑄鋼件內(nèi)部氫含量由≥10ppm降低到≤6ppm，提高了鑄鋼件的延伸率。

26、2、本發(fā)明通過在大型鑄鋼件造型過程中，采取涂料噴涂和火焰烘烤砂芯及型腔，通過涂刷鑄鋼件活面以及熱風(fēng)爐長時間通風(fēng)烘烤的方式，降低了砂芯、型腔中水分及有機(jī)物，進(jìn)而減少了造型材料中氫元素的含量。

27、3、本發(fā)明通過在大型鑄鋼件澆注過程中，采取惰性氣氛填充型腔及惰性氣氛澆注保護(hù)的方式，減少了澆注過程空氣中氫元素進(jìn)入鑄鋼件本體的機(jī)會；通過去氫熱處理工藝使鑄鋼件中的氫擴(kuò)散，降低了鑄鋼件中的氫含量。

28、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點可從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種大型鑄鋼件生產(chǎn)中氫含量的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟7中，鑄鋼件毛重0-5t，吹熱風(fēng)時長3-4h；鑄鋼件毛重5-30t，吹熱風(fēng)時長≥12h；鑄鋼件毛重30-50t，吹熱風(fēng)時長≥24h；鑄鋼件毛重≥50t，吹熱風(fēng)時長≥48h。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述步驟7中，鑄鋼件毛重0-5t，熱風(fēng)溫度160-180℃；鑄鋼件毛重5-30t，熱風(fēng)溫度160-180℃；鑄鋼件毛重30-50t，熱風(fēng)溫度180-200℃；鑄鋼件毛重≥50t，熱風(fēng)溫度180-200℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟8中，吹入氬氣的體積和鑄鋼件型腔體積的比值≥4。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟9中，氬氣保護(hù)環(huán)的直徑為500-800mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步驟9中，氬氣填充速率≥5l/s。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟10中，覆蓋劑的厚度≥100mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟12中，去氫熱處理為以30-50℃/h的升溫速率將鑄鋼件加熱至保溫溫度，保溫后，以10-50℃/h冷卻速率爐冷至200℃以下。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述步驟12中，保溫溫度為600-680℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步驟12中，鑄鋼件壁厚150-300mm，保溫時長≥100h；鑄鋼件壁厚300-400mm，保溫時長≥150h；鑄鋼件壁厚400-500mm，保溫時長≥260h；鑄鋼件壁厚＞500mm，保溫時長≥600h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種大型鑄鋼件生產(chǎn)中氫含量的控制方法，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。包括：制作模具，配制型砂；造型；制芯；使用涂料對鑄鋼件砂芯和型腔進(jìn)行噴涂、火焰烘干，涂刷鑄鋼件活面，點燃；組芯；熔煉；通過澆口向鑄鋼件型腔吹熱風(fēng)，澆注前20?30min撤熱風(fēng)；澆注前15?20min，通過澆口杯向型腔內(nèi)吹入氬氣；吹氬結(jié)束，移動鋼包對準(zhǔn)澆口杯，在澆口杯上方放置氬氣保護(hù)環(huán)，保護(hù)環(huán)上設(shè)置鋼管，保護(hù)環(huán)上方放置紙帽夾和鋁帽，澆注前10?30s進(jìn)行氬氣填充，鋼包落下，澆注；澆注完成，向明冒口內(nèi)撒入覆蓋劑；采用氣割或機(jī)械加工去除冒口及增量；進(jìn)行去氫熱處理和性能熱處理，得到鑄鋼件。本發(fā)明方法生產(chǎn)的鑄鋼件含氫量低。

技術(shù)研發(fā)人員：付曉虎,杜延強(qiáng),許諾,趙彥樓,廖瓊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津重型裝備工程研究有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2