專利名稱：一種電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種采用電渣熔鑄制備升船機齒條的工藝方法，屬于鑄造領域。
背景技術：
升船機是利用機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高度，使船舶可以快速通過大壩。升船機齒條是齒輪齒條爬升式升船機中的核心部件，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。多年來，人們一直在不斷努力探索改進升船機齒條的制造工藝，以求提高其綜合力學性能，降低生產成本。
傳統生產升船機齒條主要有鍛造和砂型鑄造兩種工藝方法。鍛造方法生產的升船機齒條，內部質量、自制致密度及各項力學性能良好，但需要大噸位鍛壓設備和高價位模具，使其制造工序復雜、投資巨大、產品加工周期長且金屬利用率較低；砂型鑄造方法生產的升船機齒條，可簡化生產工序并降低加工難度。但砂型鑄造方法具有局限性，鑄件內部質量不易控制，采用該方法生產的升船機齒條內部質量相對較差，難以保證齒條對金屬純凈度及力學性能等指標的要求。
發明內容
針對現有技術問題，本發明提供了一種熔鑄質量好且金屬利用率高，工序簡單，生產周期短，能夠生產大型升船機齒條的電渣熔鑄工藝方法。采用該方法生產的升船機齒條化學成分均勻，組織致密，晶粒細化，顯微偏析小，無疏松，夾雜物少且分布彌散，提高了升船機齒條的力學性能,達到同材質鍛件質量標準。本發明具體提供了一種電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于采用電渣熔鑄方法制備升船機齒條，升船機齒條毛坯在結晶器內一步成形，其工藝參數為
供電工藝參數
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。結晶器型腔內各部位填充系數控制在O. 35、. 4之間。本發明提供的電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于升船機齒條用自耗電極為隨型(結晶器型腔)結構，其化學成分按重量百分比計為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。本發明提供的電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于所用結晶器為左、右對開結構的銅/鋼焊接結晶器，包括與升船機齒條形狀相適應的內腔型板3、外腔型板4、上法蘭2、下法蘭5、進水管6和出水管1，結晶器上部固設有多個出水管I、下部固設有多個進水管6，外腔型板4設置在內腔型板3的外側，內腔型板3、上法蘭2、下法蘭5采用焊接方法制成一個整體結構；外腔型板4、進水管6和出水管I采用冷彎焊接或鑄造方法制成一個整體結構。結晶器內腔型板材料選用厚度為If 24mm的紫銅板。本發明提供的電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于采用二元渣系，其配比為重量 比CaF270%、Al20330%，渣量 60 120kg。本發明提供的電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于液態渣層厚度控制在IOOmm 400mm之間。本發明提供的電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于渣系與渣量控制自耗電極與結晶器內腔型板距離控制在3(Tl00mm之間。由圖2、3可知，升船機齒條結晶器采用銅/鋼焊接結構，冷卻強度大，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(結晶器型腔)結構。根據升船機齒條的形狀特殊性，自耗電極與結晶器內腔型板距離控制在3(Tl00mm之間，保證了升船機齒條各部位冷卻強度均勻，熔鑄的升船機齒條表面質量良好，無渣溝、重皮等缺陷產生。利用本發明生產的升船機齒條，具有如下優點
1)金屬質量優良，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)工藝穩定，凝固組織可控制，質量和性能穩定性高；
3)毛坯尺寸精確,加工量小,生產成本低,產品合格率高；
4)設備簡單，操作方便，無冒口，成材率高，省去造型等工序，生產成本降低，提高生產效率。
圖I升船機齒條截面 圖2升船機齒條用結晶器結構示意 圖3升船機齒條用結晶器剖視 圖4與結晶器配套使用的自耗電極示意 圖5升船機齒條試塊取樣部位截面圖。
具體實施例方式實施例I
利用如下表I所示的化學成分的自耗電極(隨型結構，見圖4)，利用圖2、3所示的結晶器，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度，熔鑄后期進行補縮并熔鑄成升船機齒條毛坯。采用870 V淬火+ 650 °C回火的熱處理工藝,本實例在圖5所不a、b、c、d位置上取樣與同樣材質的鍛件標準件性能指標作了對比，其結果如表2所示表I 自耗電極化學成分
權利要求
1.一種電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于采用電渣熔鑄方法制備升船機齒條，升船機齒條毛坯在結晶器內一步成形，其工藝參數為 供電工藝參數 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 ;補縮階段，給定電流(Γ8000Α，電壓55 80V ； 結晶器型腔內各部位填充系數控制在O. 35、. 4之間。
2.按照權利要求I所述電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于升船機齒條用自耗電極為隨型結構，其化學成分按重量百分比計為=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.按照權利要求I所述電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于所用結晶器為左、右對開結構的銅/鋼焊接結晶器，包括與升船機齒條形狀相適應的內腔型板(3)、外腔型板(4)、上法蘭(2)、下法蘭(5)、進水管(6)和出水管(1)，結晶器上部固設有多個出水管(I)、下部固設有多個進水管(6)，外腔型板(4)設置在內腔型板(3)的外側，內腔型板(3)、上法蘭(2)、下法蘭(5)采用焊接方法制成一個整體結構；外腔型板(4)、進水管(6)和出水管(I)采用冷彎焊接或鑄造方法制成一個整體結構。
4.按照權利要求3所述電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于結晶器內腔型板材料選用厚度為If 24mm的紫銅板。
5.按照權利要求I所述電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，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.按照權利要求I所述電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于液態渣層厚度控制在100mnT400mm之間。
7.按照權利要求I所述電渣熔鑄升船機齒條的工藝方法，其特征在于渣系與渣量控制自耗電極與結晶器內腔型板距離控制在3(Tl00mm之間。
全文摘要
本發明提供了一種熔鑄質量好且金屬利用率高，工序簡單，生產周期短，能夠生產大型升船機齒條的電渣熔鑄工藝方法。采用該方法生產的升船機齒條化學成分均勻，組織致密，晶粒細化，顯微偏析小，無疏松，夾雜物少且分布彌散，提高了升船機齒條的力學性能，達到同材質鍛件質量標準。
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 優先權日2011年4月14日
發明者姜云飛, 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