專利名稱：一種電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電渣熔鑄制備升船機(jī)齒條的工藝方法，屬于鑄造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
升船機(jī)是利用機(jī)械裝置升降船舶以克服航道上集中水位落差的通航建筑物，它可以抬升船舶在壩內(nèi)高度，使船舶可以快速通過大壩。升船機(jī)齒條是齒輪齒條爬升式升船機(jī)中的核心部件，不論是對材料還是加工精度方面都有極高的要求；并且它屬超大模數(shù)齒條，具有外形尺寸較大，加工余量較多、工作齒面硬度高、加工較困難等特點(diǎn)。多年來，人們一直在不斷努力探索改進(jìn)升船機(jī)齒條的制造工藝，以求提高其綜合力學(xué)性能，降低生產(chǎn)成本。
傳統(tǒng)生產(chǎn)升船機(jī)齒條主要有鍛造和砂型鑄造兩種工藝方法。鍛造方法生產(chǎn)的升船機(jī)齒條，內(nèi)部質(zhì)量、自制致密度及各項(xiàng)力學(xué)性能良好，但需要大噸位鍛壓設(shè)備和高價(jià)位模具，使其制造工序復(fù)雜、投資巨大、產(chǎn)品加工周期長且金屬利用率較低；砂型鑄造方法生產(chǎn)的升船機(jī)齒條，可簡化生產(chǎn)工序并降低加工難度。但砂型鑄造方法具有局限性，鑄件內(nèi)部質(zhì)量不易控制，采用該方法生產(chǎn)的升船機(jī)齒條內(nèi)部質(zhì)量相對較差，難以保證齒條對金屬純凈度及力學(xué)性能等指標(biāo)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種熔鑄質(zhì)量好且金屬利用率高，工序簡單，生產(chǎn)周期短，能夠生產(chǎn)大型升船機(jī)齒條的電渣熔鑄工藝方法。采用該方法生產(chǎn)的升船機(jī)齒條化學(xué)成分均勻，組織致密，晶粒細(xì)化，顯微偏析小，無疏松，夾雜物少且分布彌散，提高了升船機(jī)齒條的力學(xué)性能,達(dá)到同材質(zhì)鍛件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明具體提供了一種電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于采用電渣熔鑄方法制備升船機(jī)齒條，升船機(jī)齒條毛坯在結(jié)晶器內(nèi)一步成形，其工藝參數(shù)為
供電工藝參數(shù)
開始熔鑄階段，給定電流600(Γ10000Α，電壓55、0V ;熔鑄齒條齒廓階段，給定電流800(Γ15000Α，電壓75 90V ;補(bǔ)縮階段，給定電流(Γ8000Α，電壓55 80V ;熔化速率始終保持為 5kg 14kg/min。結(jié)晶器型腔內(nèi)各部位填充系數(shù)控制在O. 35、. 4之間。本發(fā)明提供的電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于升船機(jī)齒條用自耗電極為隨型(結(jié)晶器型腔)結(jié)構(gòu)，其化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為c O. 32、. 38%,Si ( O. 6%、Mn O. 6 I. 0%、P 彡 O. 025%、S 彡 O. 020%、Cr I. 40 1· 70%、Mo O. 15 O. 35%、Ni I. 40 1· 70%,
余量為Fe。本發(fā)明提供的電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于所用結(jié)晶器為左、右對開結(jié)構(gòu)的銅/鋼焊接結(jié)晶器，包括與升船機(jī)齒條形狀相適應(yīng)的內(nèi)腔型板3、外腔型板4、上法蘭2、下法蘭5、進(jìn)水管6和出水管1，結(jié)晶器上部固設(shè)有多個出水管I、下部固設(shè)有多個進(jìn)水管6，外腔型板4設(shè)置在內(nèi)腔型板3的外側(cè)，內(nèi)腔型板3、上法蘭2、下法蘭5采用焊接方法制成一個整體結(jié)構(gòu)；外腔型板4、進(jìn)水管6和出水管I采用冷彎焊接或鑄造方法制成一個整體結(jié)構(gòu)。結(jié)晶器內(nèi)腔型板材料選用厚度為If 24mm的紫銅板。本發(fā)明提供的電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于采用二元渣系，其配比為重量 比CaF270%、Al20330%，渣量 60 120kg。本發(fā)明提供的電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于液態(tài)渣層厚度控制在IOOmm 400mm之間。本發(fā)明提供的電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于渣系與渣量控制自耗電極與結(jié)晶器內(nèi)腔型板距離控制在3(Tl00mm之間。由圖2、3可知，升船機(jī)齒條結(jié)晶器采用銅/鋼焊接結(jié)構(gòu)，冷卻強(qiáng)度大，既能滿足齒條成形需求，又提高了使用壽命。自耗電極為隨型(結(jié)晶器型腔)結(jié)構(gòu)。根據(jù)升船機(jī)齒條的形狀特殊性，自耗電極與結(jié)晶器內(nèi)腔型板距離控制在3(Tl00mm之間，保證了升船機(jī)齒條各部位冷卻強(qiáng)度均勻，熔鑄的升船機(jī)齒條表面質(zhì)量良好，無渣溝、重皮等缺陷產(chǎn)生。利用本發(fā)明生產(chǎn)的升船機(jī)齒條，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1)金屬質(zhì)量優(yōu)良，組織致密，成分均勻，表面光潔，顯微偏析小，無疏松、夾渣、縮孔等缺
陷；
2)工藝穩(wěn)定，凝固組織可控制，質(zhì)量和性能穩(wěn)定性高；
3)毛坯尺寸精確,加工量小,生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品合格率高；
4)設(shè)備簡單，操作方便，無冒口，成材率高，省去造型等工序，生產(chǎn)成本降低，提高生產(chǎn)效率。


圖I升船機(jī)齒條截面 圖2升船機(jī)齒條用結(jié)晶器結(jié)構(gòu)示意 圖3升船機(jī)齒條用結(jié)晶器剖視 圖4與結(jié)晶器配套使用的自耗電極示意 圖5升船機(jī)齒條試塊取樣部位截面圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
利用如下表I所示的化學(xué)成分的自耗電極(隨型結(jié)構(gòu)，見圖4)，利用圖2、3所示的結(jié)晶器，渣系采用二元渣系，其配比為CaF270%、Al20330% (重量比)；在電渣熔鑄前，先將渣系在350°C下烘烤4小時，除去渣料中的水分。起弧方式采用固態(tài)渣引弧，渣量100kg，開始熔鑄階段，給定電流700(Γ7500Α，電壓75V;熔鑄齒條齒廓階段，給定電流1100(Tl2000A，電壓85V;通過冷卻水控制冷卻強(qiáng)度，熔鑄后期進(jìn)行補(bǔ)縮并熔鑄成升船機(jī)齒條毛坯。采用870 V淬火+ 650 °C回火的熱處理工藝,本實(shí)例在圖5所不a、b、c、d位置上取樣與同樣材質(zhì)的鍛件標(biāo)準(zhǔn)件性能指標(biāo)作了對比，其結(jié)果如表2所示表I 自耗電極化學(xué)成分
權(quán)利要求
1.一種電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于采用電渣熔鑄方法制備升船機(jī)齒條，升船機(jī)齒條毛坯在結(jié)晶器內(nèi)一步成形，其工藝參數(shù)為 供電工藝參數(shù) 開始熔鑄階段，給定電流600(Γ10000Α，電壓55、0V ;熔鑄齒條齒廓階段，給定電流800(Tl5000A，電壓75 90V ;補(bǔ)縮階段，給定電流(Γ8000Α，電壓55 80V ； 結(jié)晶器型腔內(nèi)各部位填充系數(shù)控制在O. 35、. 4之間。
2.按照權(quán)利要求I所述電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于升船機(jī)齒條用自耗電極為隨型結(jié)構(gòu)，其化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為=C O. 32、. 38%、Si彡0.6%、MnO.6 I. 0%、Ρ ( O. 025%, S ( O. 020%,Cr I. 40 1· 70%,Mo O. 15 O. 35%,Ni I. 40 1· 70%，余量為Fe。
3.按照權(quán)利要求I所述電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于所用結(jié)晶器為左、右對開結(jié)構(gòu)的銅/鋼焊接結(jié)晶器，包括與升船機(jī)齒條形狀相適應(yīng)的內(nèi)腔型板(3)、外腔型板(4)、上法蘭(2)、下法蘭(5)、進(jìn)水管(6)和出水管(1)，結(jié)晶器上部固設(shè)有多個出水管(I)、下部固設(shè)有多個進(jìn)水管(6)，外腔型板(4)設(shè)置在內(nèi)腔型板(3)的外側(cè)，內(nèi)腔型板(3)、上法蘭(2)、下法蘭(5)采用焊接方法制成一個整體結(jié)構(gòu)；外腔型板(4)、進(jìn)水管(6)和出水管(I)采用冷彎焊接或鑄造方法制成一個整體結(jié)構(gòu)。
4.按照權(quán)利要求3所述電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于結(jié)晶器內(nèi)腔型板材料選用厚度為If 24mm的紫銅板。
5.按照權(quán)利要求I所述電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于采用二元渣系，其配比為重量比CaF270%、Al20330%，渣量60 120kg。
6.按照權(quán)利要求I所述電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于液態(tài)渣層厚度控制在100mnT400mm之間。
7.按照權(quán)利要求I所述電渣熔鑄升船機(jī)齒條的工藝方法，其特征在于渣系與渣量控制自耗電極與結(jié)晶器內(nèi)腔型板距離控制在3(Tl00mm之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熔鑄質(zhì)量好且金屬利用率高，工序簡單，生產(chǎn)周期短，能夠生產(chǎn)大型升船機(jī)齒條的電渣熔鑄工藝方法。采用該方法生產(chǎn)的升船機(jī)齒條化學(xué)成分均勻，組織致密，晶粒細(xì)化，顯微偏析小，無疏松，夾雜物少且分布彌散，提高了升船機(jī)齒條的力學(xué)性能，達(dá)到同材質(zhì)鍛件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號B22D23/10GK102728821SQ20111009268
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者姜云飛, 婁延春, 宋照偉, 張家東, 李旭東, 王大威, 王安國, 陳瑞 申請人:沈陽鑄造研究所