本發明涉及熱處理技術領域，特別涉及一種大型低強度錐環形板片類鑄鋼件的防變形工藝。

背景技術：

一種大型錐環形板片類鑄鋼件其結構如圖1所示，其下端面的最大尺寸為φ10600，下端的法蘭面寬度約為983mm，最大毛重47t，最大壁厚200mm，最小壁厚60mm，材質為低碳鋼，屬于低碳低強度鋼類鑄件。因為鑄件直徑大，考慮鑄造和運輸的方便，將鑄件沿軸截面分兩半進行鑄造生產。

該類鑄件在生產過程中，尤其是熱處理時，因為鑄件尺寸大，材料強度低，鑄件結構整體成大平面板狀類，實際鑄造生產中，在打箱落砂后對鑄件進行性能熱處理時，最容易發生翹曲、張縮口等變形，導致鑄件尺寸不符合要求。而該類型鑄件一旦發生變形，基本無法通過矯正來恢復尺寸，尤其大平面撓曲變形是不可逆的。現有技術中通常做法是對變形較小的鑄件尺寸劃線借線后，對缺量部位進行焊補，將鑄件多肉部位氣刨去除，最后再加工到符合尺寸要求。這種做法不僅增加了焊接成本，還增加了氣刨、鏟磨、NDT檢測等生產成本，延長產品生產周期。另外這種做法還存在鑄件焊接后二次變形的風險，變形嚴重的，將導致鑄件直接報廢。

現有技術中，還通過增加鑄件的鑄造工藝貼量來解決變形問題，即分別在鑄件毛面和加工面增加不同厚度的貼量，或者采用反變形貼量設計方法。但此類措施，貼量較大，會降低鑄件出品率，增加鑄件重量，增加生產成本。另外，因為鑄件較大且生產過程要經歷多個工序，鑄件的局部變形趨勢不穩定。所以，通過增加貼量來防止鑄件變形的效果也不理想。

經過此類鑄件的上述變形，是因為鑄件在澆注后凝固、冒口切割以及后續的性能熱處理過程中，會產生熱應力、相變應力及機械阻礙應力，如果這些應力之和超過鑄件的屈服強度，鑄件將發生塑性變形，鑄件尺寸會發生改變，外在的表現形式就是鑄件出現張口或縮口變形以及大平面撓曲變形，而該類型鑄件的屈服強度不高。因此，在鑄件鑄造生產中，尤其是熱處理過程中減小鑄件所受的應力是減小鑄件變形的一個有效途徑。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中大型低強度錐環形板片類鑄鋼件的鑄造處理工藝存在問題，提供一種既能防止鑄件變形又能保證鑄件整體綜合力學性能的大型低強度錐環形板片類鑄鋼件的防變形工藝。

本發明的目的是這樣實現的，一種大型低強度錐環形板片類鑄鋼件的防變形工藝，所述鑄鋼件沿軸截面剖分為兩個開口半環形鑄件,兩半環形鑄件分別單獨鑄造,所述防變形工藝包括如下幾方面：1）在所述半環形鑄件的對接結合面的開口部位平行等間距設置若干連接開口兩側的徑向拉筋；2）熱處理時防變形支撐工藝：在熱處理爐的臺車表面設有用于支撐鑄件的若干墊塊，所述半環形鑄件口徑大的一端端面朝下通過墊塊支撐與熱處理臺車表面保持一定距離，以便于熱處理爐內的加熱用的天燃氣火焰順暢流通；在鑄件內錐面與臺車表面之間設有豎直的支撐柱，所述支撐柱上端與鑄件內錐壁點焊固定，支撐柱下端面也通過所述墊塊支撐；熱處理工藝采用正火加回火的熱處理工藝。

本發明的防變形工藝，在鑄件的開口部位設置徑向拉筋，與鑄件的開口形成一個閉環結構，可增強鑄件整體的剛度，有效防止鑄件在鑄造凝固過程中的張口或縮口變形。同時，該徑向拉筋在進行性能熱處理時，可以防止鑄件張縮口變形；在熱處理爐的臺車表面通過墊塊支撐鑄件底端面，可以保證熱處理爐內加熱用天燃氣火焰天燃氣火焰在各排墊塊間順暢流動燃燒，從而保證鑄件受熱均勻；鑄件的錐面內壁通過支撐柱與墊塊支撐，可以使整個鑄件的重量均勻的支撐在各墊塊上，有效防止鑄件在高溫熱處理下因重力作用而下彎變形。因此，本發明的熱處理工藝方法，即可保證這種低強度環形板類鑄件獲得符合要求的力學性能，又可保證鑄件在性能熱處理過程中無顯著變形，減少了鑄件因變形引產生的返修過程，提高產品質量的同時，節約生產成本，縮短生產周期。

為減小鑄件正火處理時因溫差而產生內應力，所述正火處理時將鑄件從室溫以升溫速率t1升至900~950℃，然后保溫T1小時，然后將鑄件在室溫下冷卻；正火的升溫速率：

t1=（220~250）/壁厚，其中，壁厚的單位為英寸inch，升溫速率的單位為℃/h；保溫時間T1=鑄件最大壁厚*0.6h/inch+1~3h。

同樣地，為減小鑄件回火處理時因溫差而產生內應力，所述回火工藝為：待鑄件正火冷卻到200~300℃以下時，將鑄件移回熱處理爐以升溫速率t1升溫至600~650℃，然后在爐內保溫，保溫時間T2=鑄件最大壁厚*1h/inch+1~3h，保溫時間結束后，將鑄件在爐內冷卻以t1的降速率將鑄件的整體溫度降到260℃以下，再將鑄件連同臺車移出熱處理爐在空氣中自然冷卻至室溫。

為保證徑向拉筋的強度，所述徑向拉筋與鑄件同時鑄出，所述徑向拉筋的截面為長方形截面，所述長方形截面的邊長尺寸為鑄件最大壁厚的1.5—2倍，并且長方形截面沿鑄件軸向高度尺寸另一邊長尺寸，相鄰徑向拉筋的距離為300~500mm。

附圖說明

圖1為錐環形板片類鑄鋼件的結構示意圖。

圖2為本發明的防變形工藝中徑向拉筋的設置示意圖。

圖3為本發明的防變形工藝中墊塊和支撐柱的設置示意圖。

具體實施方式

如圖2和圖3所示，為本發明的大型低強度錐環形板片類鑄鋼件的防變形工藝，本發明適用的錐環形板片類鑄鋼件如圖1所示，該鑄鋼件沿軸截面剖分為兩個開口半環形鑄件1,兩半環形鑄件1分別單獨鑄造,本發明的防變形工藝包括如下幾方面：1）如圖2所示,在半環形鑄件1的對接結合面的開口部位平行等間距設置若干連接開口兩側的徑向拉筋2；該徑向拉筋2，與鑄件的開口形成一個閉環結構，可增強鑄件整體的剛度，有效防止鑄件在鑄造凝固過程中的張口或縮口變形。為保證徑向拉筋2的強度，徑向拉筋2與鑄件同時鑄出，相鄰徑向拉筋的距離為300~500mm。本實施例中，徑向拉筋2的截面為長方形截面，長方形截面的邊長尺寸為鑄件最大壁厚的1.5—2倍，并且長方形截面沿鑄件軸向高度尺寸大于另一邊長尺寸。2）熱處理時防變形支撐工藝：本發明中采用計算機自動控制的臺車式熱處理爐對鑄件進行熱處理, 整體爐溫均勻性偏差小于±14℃。爐內溫度主要由爐壁上分布在各區域的熱電偶主控溫，同時，在鑄件前后左右及上中下均勻分布若干個拖偶，以跟蹤鑄件熱處理過程不同區域的溫差情況。如某區域溫差超出規定，則及時調整所在區域燒嘴的火焰大小，以恢復爐溫偏差在正常范圍內。從而保證鑄件各部位受熱均勻，以減小熱處理應力，減小鑄件變形。鑄件裝爐時,如圖3所示,在熱處理爐的臺車4表面設有用于支撐鑄件的若干墊塊5，半環形鑄件1口徑大的一端端面朝下通過墊塊5支撐與熱處理臺車4表面保持一定距離，以便于熱處理爐內的加熱用的天燃氣火焰順暢流通；在鑄件內錐面與臺車表面之間設有豎直的支撐柱6，該支撐柱6上端與鑄件內錐壁點焊固定，支撐柱6下端面也通過同樣高度的墊塊5支撐；本發明的裝爐方式,在熱處理爐的臺車4表面通過墊塊5支撐鑄件底端面，可以保證熱處理爐內加熱用天燃氣火焰天燃氣火焰在各排墊塊間順暢流動燃燒，從而保證鑄件受熱均勻；鑄件的錐面內壁通過支撐柱6與墊塊5支撐，可以使整個鑄件的重量均勻的支撐在各墊塊上，有效防止鑄件在高溫熱處理下因重力作用而下彎變形。

本發明的熱處理工藝采用正火加回火的熱處理工藝。其中,正火處理時將鑄件從室溫以升溫速率t1升至900~950℃，然后保溫T1小時，然后將鑄件在室溫下冷卻；其中正火的升溫速率：

t1=（220~250）/壁厚，其中，壁厚的單位為英寸inch，升溫速率的單位為℃/h；保溫時間T1=鑄件最大壁厚*0.6h/inch+1~3h。

同樣地，為減小鑄件回火處理時因溫差而產生內應力，本發明采用的回火工藝為：待鑄件正火冷卻到200~300℃以下時，將鑄件移回熱處理爐以升溫速率t1升溫至600~650℃，然后在爐內保溫，保溫時間T2=鑄件最大壁厚*1h/inch+1~3h，保溫時間結束后，將鑄件在爐內冷卻以t1的降速率將鑄件的整體溫度降到260℃以下，再將鑄件連同臺車移出熱處理爐在空氣中自然冷卻至室溫。

本發明的上述熱處理工藝方法，即可保證這種低強度環形板類鑄件獲得符合要求的力學性能，又可保證鑄件在性能熱處理過程中無顯著變形，減少了鑄件因變形引產生的返修過程，提高產品質量的同時，節約生產成本，縮短生產周期。