结构构件补充资料-铸钢件

结构构件补充材料—铸钢件高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺当处理某些特定部位,运用常规的节点无法达到足够的强度和刚度,或者在具体的施工过程中难以实现时,需要采取其他较为特殊的节点形式进行设计,如焊接空心球节点、螺栓球节点、钢管鼓节点等,而在超高层钢结构领域内,通常采用铸钢节点相较于节点的常规做法,铸钢节点有如下优势:(1)铸钢节点在工厂内整体浇铸,可兔去焊缝密集引起的应力集中(2)具有良好的适应性,节点设计自由度大(3)具有美观的流线型外形;(4)大大降低节点部分的制作、安装难度当然,铸钢节点也有诸多不足之处,如自重大、成本高、造型各异、不利于批量生产等。按照化学成分铸钢可分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。其中以碳素铸钢应用最广，占铸钢总产量的80%以上。高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺（a）环带桁架节点（b）铸钢件吊装（c）张弦结构与支座连接铸钢件（d）交叉节点（e）人字柱上铸钢铰支座（f）人字柱下铸钢铰支座（g）铸钢铰支座高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺1、碳素铸钢低碳钢ZG15的熔点较高、铸造性能差，仅用于制造电机零件或渗碳零件；中碳钢ZG25～ZG45，具有高于各类铸铁的综合性能，即强度高、有优良的塑性和韧性，因此适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件，如火车车轮、锻锤机架和砧座、轧辊和高压阀门等，是碳素铸钢中应用最多的一类；高碳钢ZG55的熔点低，其铸造性能较中碳钢的好，但其塑性和韧性较差，仅用于制造少数的耐磨件。高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2、合金铸钢根据合金元素总量的多少，合金铸钢可分为低合金钢和高合金钢大类。1）低合金铸钢，我国主要应用锰系、锰硅系及铬系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子等零件，而ZG40Cr1常用来制造高强度齿轮和高强度轴等重要受力零件。

2）高合金铸钢，具有耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。如高锰钢ZGMn13，是一种抗磨钢，主要用于制造在干磨擦工作条件下使用的零件，如挖掘机的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带等；铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等，对硝酸的耐腐蚀性很高，主要用于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件。高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.1铸钢的铸造工艺特点

铸钢的机械性能比铸铁高，但其铸造性能却比铸铁差。因为铸钢的熔点较高，钢液易氧化、钢水的流动性差、收缩大，其体收缩率为10～14%，线收缩为1.8～2.5%。为防止铸钢件产生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、裂纹及粘砂等缺陷，必须采取比铸铁复杂的工艺措施：高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.1铸钢的铸造工艺特点

1、由于钢液的流动性差，为防止铸钢件产生冷隔和浇不足,铸钢件的壁厚不能小于8mm；浇注系统的结构力求简单、且截面尺寸比铸铁的大；采用干铸型或热铸型；适当提高浇注温度，一般为1520°～1600℃，因为浇注温度高，钢水的过热度大、保持液态的时间长，流动性可得到改善。但是浇温过高，会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺陷。因此一般小型、薄壁及形状复杂的铸件，其浇注温度约为钢的熔点温度+150℃；大型、厚壁铸件的浇注温度比其熔点高出100℃左右。2、由于铸钢的收缩大大超过铸铁，为防止铸件出现缩孔、缩松缺陷，在铸造工艺上大都采用冒口、冷铁和补贴等措施，以实现顺序凝固。此外，为防止铸钢件产生缩孔、缩松、气孔和裂纹缺陷，应使其壁厚均匀、避免尖角和直角结构、在铸型用型砂中加锯末、在型芯中加焦炭、以及采用空心型芯和油砂芯等来改善砂型或型芯的退让性和透气性。铸钢的熔点高，相应的其浇注温度也高。高温下钢水与铸型材料相互作用，极易产生粘砂缺陷。因此，应采用耐火度较高的人造石英砂做铸型，并在铸型表面刷由石英粉或锆砂粉制得的涂料。为减少气体来源、提高钢水流动性及铸型强度，大多铸钢件用干型或快干型来铸造，如采用CO2硬化的水玻璃砂型。高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.1铸钢的铸造工艺特点7:40下午建筑工程技术学院8高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺7:40下午建筑工程技术学院92.4.2铸钢生产设备和工艺流程1、铸钢件生产设备铸钢件生产设备主要有电弧炉、中频炉、热处理炉等2、铸钢件的铸造工艺流程高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺7:40下午建筑工程技术学院102.4.2铸钢生产设备和工艺流程2、铸钢件的铸造工艺流程高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.2铸钢生产设备和工艺流程3、铸造工艺说明1）优化铸件设计，确定合理的铸件壁厚及内、外部结构，为稳定生产出满足用户使用要求的铸件提供保障。2）确定合理的铸件浇注位置，对大件采用阶梯式浇注系统及保温冒口，实现铸件的顺序凝固，确保铸件内部组织致密，无疏松缺陷。3）采用底注塞杆浇包，保障浇入铸型的钢水质量及防止夹渣缺陷。4）将大块泥芯适当分割，方便制芯，采用专用卡板保证配型准确。5）在芯骨上缠绕草绳，并在芯砂中增加附加物，提高芯砂退让性。减少铸件收缩阻力，降低铸造应力，防止生产裂纹。高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.2铸钢生产设备和工艺流程3、铸造工艺说明6）采用整体实样选择合适的木模结构，采用三维建模技术，获取模具关键尺寸，保证模具尺寸的正确性，从而保障铸件尺寸精度。7）严格控制铸型表面质量，从而提高铸件表面质量。8）对于大型铸件适当加粗石英砂的粒度，采用优质涂料，提高铸型耐火度，防止产生粘砂缺陷。9）选用优质炉料，严格按照工艺规格冶炼，控制有害残留元素含量，采用脱P、脱S剂，降低P、S含量，保证铸件化学成分。10）适时浇注，采用低温快浇，补浇冒口工艺，提高铸件内部质量。11）控制开箱时间，按工艺规程气割冒口及时进行热处理清除铸造应力，防止产生裂纹，稳定铸件组织。高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.2铸钢生产设备和工艺流程4、对于铸钢节点作下列说明1）模样要求：采用烘干的红松制作，整体实模，芯壳为拆开式。冒口采用Ф500×h600标准保温冒口套，8件。2）型砂：铸型和泥芯均采用水玻璃石英砂，二氧化碳硬化，泥芯砂添加溃散剂，型腔表面涂锆英粉涂料二遍，用煤油喷枪辅助烘干。3）双炉熔炼双包过桥浇注，采用低温快浇，浇到明冒口1/2高度后，改为依次补充明冒口2～3次。浇到规定高度覆盖碳粉等保温。高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.2铸钢生产设备和工艺流程4、对于铸钢节点作下列说明高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.3铸钢焊接施工实例1、铸钢GS-20Mn5和Q345钢管焊接工艺先进行对铸钢GS-20Mn5、Q345材料焊接性分析，再制定工艺如下：1）焊接方法的选择支管与Q345材料及铸钢支点采用现场定位装配和焊接，考虑现场焊接的工艺和设备使用特点，可选焊接方法有手工电弧焊（SMAW）和半自动焊丝ＣＯ2气保焊（GMAW）两种方法。节点和支座的焊接可采用半自动焊丝气体保护焊（GMAW）其它焊接接头因为焊条可选择性强，不受焊接作业的场所限制，使用方便等特点，都采用手工电弧焊。高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.3铸钢焊接施工实例1、铸钢GS-20Mn5和Q345钢管焊接工艺2）填充材料的选择碱性焊条药皮里的纤维素，脱氧剂，脱硫、磷剂等含量比酸性焊条多，所以其焊缝质量比酸性焊条要好；同时，焊缝中扩散氢含量是直接影响焊接接头抗冷裂纹性能的主要因素之一。对于铸钢GS-20Mn5、Q345钢管之间的焊接，焊材的扩散氢含量允许值小于5ml/100ｇ，同时根据不等强匹配选择低强度焊材选择原则，在工程中应选用低氢型碱性、国际牌号为E40系列：E4015、E4016的焊条。但由于E4016对焊机的空载电压要求较高（大于90V），故在工程中基本采用E4015，其抗裂性能、塑性要求、冲击韧性、低温性能等方面都能保证焊接接头的技术条件。焊条直径可根据焊缝特点选择φ3.2mm、φ4.0mm、φ5.0mm,其焊接电源要求是直流反接。高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.3铸钢焊接施工实例1、铸钢GS-20Mn5和Q345钢管焊接工艺3）铸钢GS-20Mn5和Q345钢材之间的焊接据美国焊接学会AWSD1.1-2002《钢结构焊接规范》的免焊接工艺评定（WPS）和JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》的焊条手工电弧焊全焊透CJP坡口形状与尺寸的要求，设计接头类型为MC-BV-B1形式，示意图如图3.53所示。高层钢结构构件加工制作姜铭浩铸钢件的制作工艺2.4.3铸钢焊接施工实例2、铸钢焊接施工图示图3.47铸钢节点与Q345钢管对接焊