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摘 要：随着地质勘探工作的深入，在地质勘探工作中，通常需要在温度非常低的地区展开工作，作为地质勘探工作中的重要组成部分，对于钻机具有非常高的要求，但是常规的钻机材料是很难满足这一要求的，这就需要进行低温铸钢材料的研究，本文就对其研发及铸造生产过程进行简单分析。
关键词：低温钻机 铸钢件 铸造技术
钻机在地质勘探工作中发挥着非常重要的作用，在地质勘探工作中，有时需要在温度极低的地区作业，这就对钻机的相关材料提出了较高的要求，钻机中的并车厢、绞车、提升系统等都是钢铸件，这些部件的性能与整个钻机的运行性能具有非常重要的联系，为了生产出性能良好的低温钢铸件，本次研究中采用了先进的碱性酚醛树脂铸造生产设备，并研发出了低温钻机钢铸件材料ZG18CrNrMo，对其铸造过程及铸造工艺进行严格的控制，能够生产出满足相关要求的低温铸钢材料，本文就针对此予以简单分析。
一、低温铸钢材料的研发
与常温状态下的材料的性能相比，低温材料的力学性能及物理性能具有非常大的差别，研究表明，铁素体钢的塑性及韧性性能会随着温度的降低呈现出显著的下降趋势，而其硬度及强度不会出现明显的变化，如果相关的材料性能不能满足低温要求，而将其置于低温工作环境中，很容易出现材料的脆性断裂，导致灾难性的事故的发生，这主要是由于处于低温条件下的金属材料很容易出现韧-脆转变，在低温钻机中应用的钢铸件，需要具有非常好的韧性性能、硬度以及强度，本次研究中的ZG18CrNrMo所含化学成分的质量分数如表1所示。
为了提高其硬度及强度，使钢的临界冷却速度得到有效的降低，并有效的提升其淬透性性能，对铸钢材料的低温性能进行有效的改善，在本次研究中，还在该铸钢材料中加入了镍、钼、铬等元素，能够对其力学性能进行有效的改善，其主要的力学性能参数值如表2所示。
为了能够满足上述的性能要求，相关的钢铸件的X射线探伤、磁粉探伤、超声波探伤等应该能够满足相关的规定，并且镍、钼、铬等合金元素的加入容易对钢铸件的冷裂及热烈等产生严重的影响，并且如果形成一定的氧化夹杂物，则会对其刚到率产生明显的降低作用，从而导致钢铸件的弹性模量的增加，为了减少钢铸件的热裂倾向，减轻S、O等产生的有害作用，可以应用稀土元素来对钢液进行有效的变质处理，P元素很容易融入钢中，当其含量较高时，很容易对钢的韧性性能及塑性性能产生严重的影响，而S元素过多的存在，会对钢的力学性能产生影响，这就需要在低温钢铸件的研发过程中，对其中S、P的含量进行严格的控制。
二、铸造生产过程的控制
1.相关的铸造工艺
钻机工作过程中用到的钢铸件大都是大中型的铸件，虽然在机械生产工艺中，铸件的结构设计技术已经非常的成熟，但是在实际的制造过程中，还是存在厚薄不均等工艺问题，而低温钢铸件的性能要求是非常严格的，对其缩松缺陷、缩孔、致密性等都有非常严格的要求，這就需要在其制造的过程中严格的执行顺序凝固原则，在其铸造工艺中，有这样的几点问题值得注意：（1）裂纹，在低温铸件制造的过程中，出现裂纹使其致命性的缺陷，这就需要在实际的铸造过程中，对其进行严格的控制；（2）要加强有害气体的排放，尤其是在制造是过程中，应用树脂砂进行生产时，其砂型通常是表干型，在钢液进入到型腔的过程中，会出现很大的发气量，这就需要在铸造工艺中准备完善的排气系统，尽量采用空心的砂心，不仅具有较好的排气性能，还具有较好的砂心退让性，能够有效的避免裂纹及气孔的出现；（3）在顺序凝固的过程中应用冷铁以及有效的浇、冒口位置的确定是非常必要的，这对于整个凝固过程非常有利，在浇、冒口的设置过程中，为了有效的避免组织粗大及应力集中，不能将其设置在铸件的关键受力部位，冒口的设计过程中，要保证其具有充足的压力，以便于逐渐具有致密的组织。
2.铸造CAE计算机辅助设计
低温钻机用到的钢铸件要具有非常好的性能，在其铸造的过程中，必须能够一次性成功，为了能够做到这一点，通常会在其铸造过程中应用CAE模拟技术来进行设计，能够有效的提升铸造工艺，通过计算机辅助软件的模拟，能够有效的掌握铸件内部的浇不足、气孔、缩孔、凝固过程、流动状态等，并能够对实际的生产参数进行有效的模拟，为了对其模拟有效性进行分析，有研究者依据相关的参数进行逐渐凝固模拟，并按照此参数进行实际的铸件的生产，并应用磁粉探伤及超声波探伤技术对其质量进行探测，结果表明，模拟中的铸件的凝固质量与实际生产中的铸件的质量保持一致。
3.其他方面的控制
在铸造的过程中，要保证砂型具有非常好的退让性性能，并且要采取措施避免裂纹的产生，这就需要对浇筑工作完成之后的开箱时间进行合理的控制，在冒口的切割时，应该注意其安全高度值是否能够满足相关的要求，如果进行砂型铸造之后的铸件的表面具有粘砂等缺陷，需要对其进行补焊，在开始补焊之前，需要对其进行一定温度值的加热，并要注意冷铁厚度的合理设计。
三、结束语
钻机在工作的过程中，通常需要工作于较低温度值之下，这就需要对其用到的铸钢件的低温性能进行有效的分析，传统的铸钢件很难满足其相关要求，本文就针对此提出了ZG18CrNrMo低温铸钢件材料，并对其研发及铸造工艺进行了简单分析，对于低温铸钢件的制造及应用具有积极的作用。
参考文献
[1]赵旭平，张良，聂成，王晓瑞.低温钻机用铸钢件铸造技术分析[J].石油机械，2010（11）.
[2]段伟勋，赵永让，岳宗格.船用铸钢件铸造技术与产品开发[J].铸造技术，2011（7）.
关键词：低温钻机 铸钢件 铸造技术
钻机在地质勘探工作中发挥着非常重要的作用，在地质勘探工作中，有时需要在温度极低的地区作业，这就对钻机的相关材料提出了较高的要求，钻机中的并车厢、绞车、提升系统等都是钢铸件，这些部件的性能与整个钻机的运行性能具有非常重要的联系，为了生产出性能良好的低温钢铸件，本次研究中采用了先进的碱性酚醛树脂铸造生产设备，并研发出了低温钻机钢铸件材料ZG18CrNrMo，对其铸造过程及铸造工艺进行严格的控制，能够生产出满足相关要求的低温铸钢材料，本文就针对此予以简单分析。
一、低温铸钢材料的研发
与常温状态下的材料的性能相比，低温材料的力学性能及物理性能具有非常大的差别，研究表明，铁素体钢的塑性及韧性性能会随着温度的降低呈现出显著的下降趋势，而其硬度及强度不会出现明显的变化，如果相关的材料性能不能满足低温要求，而将其置于低温工作环境中，很容易出现材料的脆性断裂，导致灾难性的事故的发生，这主要是由于处于低温条件下的金属材料很容易出现韧-脆转变，在低温钻机中应用的钢铸件，需要具有非常好的韧性性能、硬度以及强度，本次研究中的ZG18CrNrMo所含化学成分的质量分数如表1所示。
为了提高其硬度及强度，使钢的临界冷却速度得到有效的降低，并有效的提升其淬透性性能，对铸钢材料的低温性能进行有效的改善，在本次研究中，还在该铸钢材料中加入了镍、钼、铬等元素，能够对其力学性能进行有效的改善，其主要的力学性能参数值如表2所示。
为了能够满足上述的性能要求，相关的钢铸件的X射线探伤、磁粉探伤、超声波探伤等应该能够满足相关的规定，并且镍、钼、铬等合金元素的加入容易对钢铸件的冷裂及热烈等产生严重的影响，并且如果形成一定的氧化夹杂物，则会对其刚到率产生明显的降低作用，从而导致钢铸件的弹性模量的增加，为了减少钢铸件的热裂倾向，减轻S、O等产生的有害作用，可以应用稀土元素来对钢液进行有效的变质处理，P元素很容易融入钢中，当其含量较高时，很容易对钢的韧性性能及塑性性能产生严重的影响，而S元素过多的存在，会对钢的力学性能产生影响，这就需要在低温钢铸件的研发过程中，对其中S、P的含量进行严格的控制。
二、铸造生产过程的控制
1.相关的铸造工艺
钻机工作过程中用到的钢铸件大都是大中型的铸件，虽然在机械生产工艺中，铸件的结构设计技术已经非常的成熟，但是在实际的制造过程中，还是存在厚薄不均等工艺问题，而低温钢铸件的性能要求是非常严格的，对其缩松缺陷、缩孔、致密性等都有非常严格的要求，這就需要在其制造的过程中严格的执行顺序凝固原则，在其铸造工艺中，有这样的几点问题值得注意：（1）裂纹，在低温铸件制造的过程中，出现裂纹使其致命性的缺陷，这就需要在实际的铸造过程中，对其进行严格的控制；（2）要加强有害气体的排放，尤其是在制造是过程中，应用树脂砂进行生产时，其砂型通常是表干型，在钢液进入到型腔的过程中，会出现很大的发气量，这就需要在铸造工艺中准备完善的排气系统，尽量采用空心的砂心，不仅具有较好的排气性能，还具有较好的砂心退让性，能够有效的避免裂纹及气孔的出现；（3）在顺序凝固的过程中应用冷铁以及有效的浇、冒口位置的确定是非常必要的，这对于整个凝固过程非常有利，在浇、冒口的设置过程中，为了有效的避免组织粗大及应力集中，不能将其设置在铸件的关键受力部位，冒口的设计过程中，要保证其具有充足的压力，以便于逐渐具有致密的组织。
2.铸造CAE计算机辅助设计
低温钻机用到的钢铸件要具有非常好的性能，在其铸造的过程中，必须能够一次性成功，为了能够做到这一点，通常会在其铸造过程中应用CAE模拟技术来进行设计，能够有效的提升铸造工艺，通过计算机辅助软件的模拟，能够有效的掌握铸件内部的浇不足、气孔、缩孔、凝固过程、流动状态等，并能够对实际的生产参数进行有效的模拟，为了对其模拟有效性进行分析，有研究者依据相关的参数进行逐渐凝固模拟，并按照此参数进行实际的铸件的生产，并应用磁粉探伤及超声波探伤技术对其质量进行探测，结果表明，模拟中的铸件的凝固质量与实际生产中的铸件的质量保持一致。
3.其他方面的控制
在铸造的过程中，要保证砂型具有非常好的退让性性能，并且要采取措施避免裂纹的产生，这就需要对浇筑工作完成之后的开箱时间进行合理的控制，在冒口的切割时，应该注意其安全高度值是否能够满足相关的要求，如果进行砂型铸造之后的铸件的表面具有粘砂等缺陷，需要对其进行补焊，在开始补焊之前，需要对其进行一定温度值的加热，并要注意冷铁厚度的合理设计。
三、结束语
钻机在工作的过程中，通常需要工作于较低温度值之下，这就需要对其用到的铸钢件的低温性能进行有效的分析，传统的铸钢件很难满足其相关要求，本文就针对此提出了ZG18CrNrMo低温铸钢件材料，并对其研发及铸造工艺进行了简单分析，对于低温铸钢件的制造及应用具有积极的作用。
参考文献
[1]赵旭平，张良，聂成，王晓瑞.低温钻机用铸钢件铸造技术分析[J].石油机械，2010（11）.
[2]段伟勋，赵永让，岳宗格.船用铸钢件铸造技术与产品开发[J].铸造技术，2011（7）.