专利名称：石油钻机用大型钩身铸钢件的铸造成型工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于大型钩身铸钢件的铸造领域。
背景技术：
钩身是石油钻采机械提升系统的重要部件之一，装配使用时，钩身悬挂的水龙头带有全套钻具，是重载、变载的连接承受体。特别是9000米石油钻机用钩身额定载荷6750KN，其检验要求严格，其安全性和可靠性直接影响到整台钻机的安全性与可靠性，必须符合石油钻采机械API SC标准。传统钩身铸造成型工艺设计方案需要15个芯合，造型需要62个工时，费料费工，且难达到API 8C标准要求。
发明内容
本发明的目的使钩身铸造成型符合石油钻采机械API SC标准，且省料、省工。本发明的工艺主要特点分为分型面选取、浇注系统设计、冒口设计、以及冷铁布置四个方面，其具体的工艺特点如下
1.在造型分型面3沿钩身I中心线和主钩9内侧轮廓线选取，主钩9与筒体2之间设计工艺拉筋，以拉筋作为浇注系统的内浇道10，采用底返浇口 11和阶梯浇口 8联合浇注系统；弓背7部位设置2个冒口 6，在钩身筒体2上部加设集渣冒口 4 ；
这样做的好处是与传统工艺分型面选取在沿钩身弓背7大平面上相比，分型面沿钩身中心线旋转了 90°，减少了砂芯的数量，便于合箱检查有关型腔尺寸，减少了下芯装配偏差，造型操作方便，提高了铸件各部位尺寸精度；.在主钩9与筒体2之间设计工艺拉筋防止铸件变形，保证尺寸精度。用拉筋作为浇注系统的内浇道10，采用底返浇口 11和阶梯浇口 8联合浇注系统，铸件充型平稳，避免浇注冲砂，该浇注系统能实现铸件浇铸时钢液的定向流动，将各类夹杂物汇集至冒口中，减少铸件的砂眼、夹杂类缺陷；.弓背7部位设置2个冒口 6，在钩身筒体2上部加设集渣冒口 4，弓背7和主钩9是钩身I的主要受力部位，采用这种冒口设置方式，补缩充分，形成的组织致密，同时集渣效果显著，较小的冒口采用氧乙炔焰切割去除时,表面质量好，不容易产生裂纹,减少了打磨工序的工作量；
2.在副钩12处布置了4块成型外冷铁5。这样做的好处是加快了此处的冷却速度，实现了铸件的顺序凝固，减少了铸件的铸造应力和缩松、裂纹缺陷。本发明的优点，采用本发明的铸造工艺生产的大钩成型好，形成的基体组织致密，符合石油钻采机械API 8C产品要求，检验100%合格。根据API 8C PSL-2要求，对样件采用ASME V, 2010，A篇第5章和B篇第23章对所有部位进行超声波检验，质量水平I级；采用ASME E709对所有表面进行磁粉检验，并根据ASME E125进行结果判定，质量水平I级。现只需要4个芯合，造型只需要20个工时。本发明制作工艺简便，节省造型和冶炼材料，力学性能良好，与传统的生产钩身的铸造成型工艺相比较出品率及出产率提高，生产成本下降，提高了经济效益。
图1为本发明的铸造成型工艺分型面、冒口、冷铁以及浇注系统设计示意图。1-钩身2-筒体3-分型面4-集渣冒口 5-冷铁6_冒口 7_弓背8_阶梯浇口 9-主钩10-内烧口 11-底返浇口 12-副钩。
具体实施例方式实施例1，采用附图所示铸造成型工艺，用木制模型，以及呋喃树脂砂造型，生产载荷为2250KN的钩身，钩身毛重为810kg，浇冒口重为390kg，出品率67. 5%，用此工艺一共试制生产了 38件。根据API 8C PSL-2要求，采用ASME V，2010，A篇第5章和B篇第23章对所有部位进行超声波检验，质量水平I级；根据API 8C PSL-2要求，采用ASME E709对所有表面进行磁粉检验，并根据ASME E125进行结果判定，质量水平I级。实施例2，采用附图所示铸造成型工艺，用木制模型，以及呋喃树脂砂造型，生产载荷为4500KN的钩身，钩身毛重为1720kg，浇冒口重为1100kg，出品率61%，用此工艺一共试制生产了 29件。根据API 8C PSL-2要求，采用ASME V，2010，A篇第5章和B篇第23章对所有部位进行超声波检验，质量水平I级；根据API 8C PSL-2要求，采用ASME E709对所有表面进行磁粉检验，并根据ASME E125进行结果判定，质量水平I级。实施例3，采用附图所示铸造成型工艺，用木制模型，以及呋喃树脂砂造型，生产载荷为6750KN的钩身，钩身毛重为3250kg，浇冒口重为2150kg，出品率60. 2%，用此工艺一共试制生产了 15件。根据API 8C PSL-2要求，采用ASME V，2010，A篇第5章和B篇第23章对所有部位进行超声波检验，质量水平I级；根据API 8C PSL-2要求，采用ASME E709对所有表面进行磁粉检验，并根据ASME E125进行结果判定，质量水平I级。
权利要求
1.一种石油钻机用大型钩身铸钢件的铸造成型工艺，其特征是造型分型面(3)沿钩身⑴中心线和主钩(9)内侧轮廓线选取；在主钩(9)与筒体⑵之间设计工艺拉筋，以拉筋作为浇注系统的内浇道(10)，采用底返浇口(11)和阶梯浇口(8)联合浇注系统；弓背(7)部位设置2个冒口(6)，在钩身筒体(2)上部加设集渣冒口(4)。
2.根据权利要求1所述的一种石油钻机用大型钩身铸钢件的铸造成型工艺，其特征是在副钩(12)处布置了 4块成型外冷铁(5)。
全文摘要
本发明提供了一种石油钻机用大型钩身铸钢件的铸造成型工艺，属于石油机械用钩身铸钢件的铸造技术。技术方案是造型分型面3沿钩身1中心线和主钩9内侧轮廓线选取；在主钩9与筒体2之间设计工艺拉筋，以拉筋作为浇注系统的内浇道10，采用底返浇口11和阶梯浇口8联合浇注系统；在弓背7部位设置2个冒口6，在钩身筒体2上部加设集渣冒口4，在副钩12处布置了4块成型外冷铁5。采用本发明的铸造工艺生产的大钩成型好，形成的基体组织致密，根据API8C标准对所有部位检验、采用ASMEE709标准对所有表面检验，质量水平均为1级。且工艺简便，节省材料，力学性能良好，与现有技术相比较出品率提高，生产成本下降，经济效益好。
文档编号B22C9/08GK102990011SQ20121044644
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者蒋春宏, 刘彩贤, 韩起超, 陈永丽 申请人:兰州兰石铸造有限责任公司