【摘 要】通过监造镇江体育会展中心会展馆铸钢件加工工作，总结铸钢件加工质量控制重点，为今后铸钢件监理监造工作提供参考。
【关键词】铸钢件；技术要求；质量控制
1．工程概况
镇江体育会展中心会展馆中心屋盖为双曲椭圆型，采用张弦桁架结构，桁架共计十榀，下弦整体呈鱼腹状，采用拉索结构，上下弦通过圆管腹杆连接，其支座、索端部节点结构造型复杂（见图1、2），如用焊接结构则无法对其变形、应力进行控制，而铸钢件造型美观、可塑性强、设计自由度大，能满足结构形状复杂、多分肢的要求且刚度好，所以选用铸钢件作为端部节点。本工程铸钢件材料牌号为GS20Mn5N(正火)共约150吨。工程承建单位为上海宝冶集团有限公司，铸钢件加工厂家为三明市毅君机械铸造有限公司，我公司负责工程监理工作。
2．铸钢件材质要求
本工程铸钢件材料牌号：GS20Mn5N(正火)，执行标准：DIN 17182-1992
3．铸钢件生产加工技术要求
3.1制造：
钢的冶炼方法和铸造工艺由供方决定，铸件应清理、精整和进行热处理，对需要补焊的铸件可按供方标准或按合同的规定进行；铸件的形状尺寸和重量应符合图样或会同的规定。（生产工艺流程见附图1）
3.2质量要求：
3.2.1表面质量：
应清理干净，修整飞边、毛刺、粘沙和氧化皮，经喷丸处理后表面粗糙度Ra≦50微米；不允许有裂纹和超标的气孔、缩松、缩孔、夹砂及明显凹坑等缺陷；铸钢件应避免形状突变，应用平滑曲面连接过度。
3.2.2内在质量：
铸件不允许有影响使用性能的裂纹、冷隔、缩松、夹渣等缺陷存在；超声波探伤按GB7233进行，铸钢件管（端）口150mm以内及耳板区域100﹪超声波检测，质量等级为Ⅱ级，其余部位按外表面的10%或20%超声波检测，质量等级为Ⅲ级；外表面R部位及疑似缺陷部位可用磁粉探伤或着色探伤检测，并按GB9444或GB9443进行，质量等级为Ⅱ级或Ⅲ级。
3.2.3尺寸偏差：
外形尺寸应符合图样要求，尺寸偏差应符合GB6414标准中CT12级要求，机加工部位按GBT1800.4标准中IT12级执行
3.2.4涂装处理：
涂装前应进行喷丸处理，符合GB8923的规定，除锈等级2.5级；表面涂装按GB11373的规定进行，采用富锌环氧底漆防腐，漆膜厚度为140μm。
4．铸钢件检验规则
4.1检查和验收由制造厂质量检验部门进行，监理抽检，第三方复验。
4.2组批：
同一铸钢牌号，同一熔炼炉号，同炉热处理的铸件为一批。
取样：每熔炼炉号取一个化学分析试样。
每批铸件取一个拉伸试样和三个冲击试样为一组试块，共需3-4组试块（一组检验、一组复验、一组供第三方抽验或一组备用）。试块应随炉单独铸出，需提供第三方复检试块随铸钢件同体铸出。
4.3评定和复验：
化学分析结果符合所属牌号铸钢化学成分的规定时为合格。
力学性能检验结果符合所检牌号铸钢的力学性能规定时为合格。
试验时： 拉伸试样一个，试验值应合格；冲击试样三个，三个试样平均值应合格，其中一个试样的值不得低于规定值70%。允许对不合格的试验复验：拉伸复验，应从同批试块上取两个试样，每个试样的试验结果均应合格。冲击试验复验，应从同批试块上取三个试样，试验结果应符合规定，且包括初次检验在内共六个试样试验结果的平均值应符合规定。
当力学性能检验或复验不合格时，允许对该批铸件和试块重新热处理，然后重新检验，但重新热处理不得超过两次。
5．铸钢件质量控制要点
5.1尺寸偏差控制：
在制模造型阶段采用三维建模技术，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，最重要的是保证各管（端）口空间位置准确，即严格控制各管（端）口的偏移、扭转和变形。耳板上销轴孔的形位尺寸和同心度也应严格控制。
5.2铸件浇注位置控制：
采用阶梯式浇注系统及保温冒口，实现铸件的顺序凝固，采用计算机（CAE）进行铸造凝固过程模拟，确保铸件内部组织致密，无疏松缺陷。
5.3炉料控制：
选用优质炉料，严格按照工艺规程冶炼，控制有害残留元素含量，控制 P、S含量，保证铸件化学成分，现场见证对所用原料进行光谱分析。
5.4浇铸过程控制：
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。适时浇注，采用低温快浇，补浇冒口工艺，提高铸件内部质量控制开箱时间，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。
5.5热处理控制：
铸钢件铸态组织晶粒粗大，力学性能差，须按设计或规范进行热处理。本工程采用铸件进行淬火+回火热处理，使其细化晶粒，提高和改善材料的力学性能。试块应随铸件同炉热处理，出炉试块应封样妥善保管。重大焊补后的铸钢件应进行回火消除应力热处理，回火温度应不超过正回火时的回火温度。热处理炉温应有效控制，做好热处理记录。
本工程淬火+回火工艺如下所示：
（1）、加热：以≤80℃/h升温至650±20℃，保温2小时，然后以最大速率升温至920±10℃。
（2）、在920±10℃保温时间按工艺规定。
（3）、出炉水冷。
（4）、回火：以≤70℃/h加热升温至620±10℃，保温2-3小时。
（5）、随炉冷却至250℃以下，出炉空冷。
5.6铸钢件的焊补控制
铸钢件可焊接修补，焊补工艺由供方确定，焊补前需进行焊补工艺评定，且合格；焊补位置和范围等应由监理及第三方检测单位见证并进行记录，焊补后应按检查铸钢件同一标准进行检查。因反复补焊造成局部母材分布不均匀，且金属应力下降 容易产生裂纹所以同一部位焊补不得超过两次，重大焊补后需进行回火热处理。（重大焊补指：铲修后形成面积较大较深的凹坑缺陷（坡口深度超过壁厚40%或25mm）、长度较长的裂纹类缺陷或贯穿性裂纹及应力集中部位缺陷的焊补等。）
根据铸件缺陷情况可采用铲凿、磨削、碳弧气刨或机械加工等方法清除。缺陷部位坡口型式如下图所示：
缺陷清除后，应采用磁粉探伤方法确认缺陷是否清除干净，其坡口面应修整圆滑，不得有尖角存在，焊补区表面应打磨，使其露出金属光泽。补焊前铸件局部预热，预热温度150～200℃，采用多层焊接方式时，层间温度150～250℃。焊补时，尽可能在水平施焊，焊缝与母材要熔合好，防止未焊透及弧坑裂纹现象产生。在保持层间温度的条件下，焊补工作应连续进行，若不得已中断时，应采取保温措施，再次焊补时焊补区域应在达到预热温度后进行。采用多层焊时，焊道之间重叠量应不小于1/3焊道宽度，且应对每层焊缝进行清渣和锤击。焊补过程中，若发裂纹、夹渣、气孔和未熔合等影响焊补质量的缺陷时应予以彻底清除，并打磨圆滑后方可继续焊补。焊补后的铸件应进行消氢处理，消氢后立即用隔热保温材料覆盖在焊补部位，以便达到保温缓冷的目的。经焊补后的铸件，在条件具备的条件下，应立即入炉进行整体清除应力处理，具体热处理工艺为620±10℃保温4小时，缓慢冷却到250℃后出炉空冷。打磨后进行无损探伤，探伤合格后进入下道工序。
5.7标志和出厂证明文件检查
5.7.1铸件上应有图号或件号标记，同时铸件上应标设中心检测点、四分点、轴线等定位标记。机加工面应做好保护。
5.7.2出厂证明文件除铸件名称、规格、数量及产品合格证外，应有熔炼炉号、批号记录、化学成分分析、力学性能检测报告、热处理记录、超声波探伤报告、磁粉或着色探伤报告、表面质量和几何尺寸检查记录并附简图等。
5.7.3供第三方检测的试块或试样。
6．结语
经过各方不懈努力，各施工环节严格把关，本工程所用铸钢件产品的内、外部质量得到有效控制，如期交付。确保会展馆张弦桁架安装工作按期完成，为后续工作打下良好基础。经过层层评选，本工程获2012年中国钢结构国家金奖（国家优质工程）。通过本次铸钢件监造监理工作，我们积累一定技术经验供今后工作借鉴。
论文作者:侯庆军
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9月第17期
论文发表时间:2016/11/10
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