專利名稱：反重力法無芯連續(xù)鑄造鑄鐵管的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反重力法無芯連續(xù)鑄造鑄鐵管的裝置，屬于冶金鑄造領(lǐng) 域。所拉制的鑄鐵管具有"細(xì)直徑、薄壁"的外形特點，可以填補離心鑄管尺 寸規(guī)格上的空檔。二、 背景技術(shù)鑄鐵管生產(chǎn)在我國鑄件總重量中占到1/5—-1/6。傳統(tǒng)生產(chǎn)鑄鐵管的方法有三種離心鑄造法，模型砂鑄法和使用一套內(nèi)外結(jié)晶器進行的連續(xù)鑄造法(簡稱"有芯連鑄法")。目前離心鑄管占絕大部分；模型砂鑄法產(chǎn)量極少，質(zhì)量低 劣；而傳統(tǒng)的下拉式連鑄管已遭淘汰。離心鑄管組織致密，強度和韌性優(yōu)于傳 統(tǒng)的下拉式連鑄管。其缺點是管壁內(nèi)外層成分不均勻；直徑100mm以下、壁 厚小于8mm的管材難以生產(chǎn)。有關(guān)水平連鑄和垂直下拉法生產(chǎn)鑄鐵管材的專 利，均采用內(nèi)外結(jié)晶器同時冷卻、從內(nèi)外結(jié)晶器之間的環(huán)縫中拉制出空心管材 的技術(shù)原理，稱之為"有芯連鑄"法。然而此方法存在的難題是管坯一旦形 成，體積收縮箍緊了內(nèi)結(jié)晶器的石墨套，隨后被拉斷，使連鑄過程無法繼續(xù)。 另外，內(nèi)外結(jié)晶器間的環(huán)縫厚度不能小，否則會在某些部位造成凝固"搭橋" 現(xiàn)象而引入鑄造缺陷。有些水平連鑄企業(yè)用此方法生產(chǎn)的鑄管，直徑大于 150mm，壁厚大于25mm，其尺寸規(guī)格完全落入離心鑄管的覆蓋范圍，而其綜合 性能較后者低，沒有競爭優(yōu)勢。本發(fā)明發(fā)展出了一種"無芯連鑄"方法，所拉 制的鑄管型材，具有直徑細(xì)與壁薄的特點，填補了離心鑄造法在管材尺寸規(guī)格上的空檔，而其機械性能、成分均勻性與水平連鑄型材相同，較同種材料的離 心鑄管和砂鑄管優(yōu)越。三、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高效率生產(chǎn)細(xì)直徑、薄壁鑄鐵管型材的反重力 法無芯連續(xù)鑄造鑄鐵管的裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的包括一個由高低兩個爐體連為一體的保溫爐 體，爐蓋，爐蓋的進氣孔、放氣孔與氣壓控制柜連接。在低爐體出口上固定連 接結(jié)晶器，牽引裝置在結(jié)晶器正上方，高爐體爐膛外側(cè)有一錐型澆注孔，澆注 孔與爐膛之間有隔墻，在下部相通。通過壓緊爐蓋的零件和高溫密封圈，使?fàn)t 蓋與爐膛及鐵水的液面之間形成了一個容積可變化的密閉室。當(dāng)壓縮空氣把爐 膛密閉室內(nèi)的鐵水液面壓低到接近澆注孔與爐膛的連通口時，鐵水包向澆注孔 內(nèi)再次澆注鐵水，同時關(guān)閉進氣闊，開啟電一-氣比例控制閥放氣，使?jié)沧⑦^ 程中結(jié)晶器內(nèi)和澆注孔內(nèi)的鐵水液面始終維持在結(jié)晶器上法蘭盤的高度。 將結(jié)晶器與低爐口固定連接，與所要拉制的管材外徑相同的空心引晶桿的上端 由牽引機的一對輥夾持，下端插入結(jié)晶器孔內(nèi)1/3深處，空心引晶桿下部銑有兩個對稱的觀察槽窗和3--4個均布的T型缺口 。向錐型孔內(nèi)澆注鐵水，鐵水從結(jié)晶器底部升入石墨套內(nèi)，在其中凝固結(jié)殼， 當(dāng)殼層厚度達(dá)到所要求的管壁厚度時被牽引機連續(xù)不斷地垂直向上拉出結(jié)晶 器。在鐵水不斷消耗的同時，氣壓控制柜持續(xù)地將壓縮空氣導(dǎo)入密閉室，迫使 爐膛內(nèi)鐵水液面下降，而保證結(jié)晶器和錐型澆注孔內(nèi)的鐵水液面高度始終維持 在略高于結(jié)晶器上法蘭盤的水平。待爐膛內(nèi)鐵水液面接近下限時，再次澆注，同時打開放氣比例閥，通過放氣速率和澆注速度的協(xié)調(diào)配合，控制錐型澆注孔內(nèi)的液面維持原有的高度。 本發(fā)明與傳統(tǒng)鑄管相比較，具有以下優(yōu)點-(1) 鐵水進入澆注孔后，浮渣在上面被扒掉，鐵水從下部升入結(jié)晶器， 無雜質(zhì)和氣體混入，故所拉制的管坯組織致密，無夾渣、氣孔、縮孔和疏松等 鑄造缺陷，金相組織和機械性能優(yōu)于普通砂鑄和離心鑄造管。(2) 管坯直徑和壁厚只受鐵水黏度系數(shù)影響，可拉制細(xì)直徑、薄壁的管 型材，直徑40—100醒、壁厚4—8mm。而離心鑄管受離心力閾值限制，難以生 產(chǎn)此規(guī)格的管坯。其它"有芯連鑄"方法受內(nèi)結(jié)晶器體積的制約，所生產(chǎn)的鑄 管直徑在150mm、壁厚在25mm以上。(3) 管坯內(nèi)外層化學(xué)成分均勻一致，而離心鑄管存在密度偏析缺陷。(4) 鐵水澆注頻次和每次澆注重量可隨時調(diào)整，能有效避免球化衰退和 孕育衰退問題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。(5) 沒有鑄模限制，可以按要求拉制任意長度的管坯。(6) 本裝置中的結(jié)晶器固定在爐體上，無需振動機構(gòu)帶動其進行振動。(7) 采用立式連續(xù)拉拔方式生產(chǎn)，占地面積小，生產(chǎn)效率高。四

附圖1為發(fā)明反重力法無芯連續(xù)鑄造鑄鐵管的裝置的結(jié)構(gòu)圖。 附圖2為開始引晶拉拔時牽引輥、引晶桿和結(jié)晶器的相對位置圖。附圖3為氣壓控制柜技術(shù)原理框圖。其中1-一爐體2—-鐵水3---隔墻 4-…爐膛5-…錐型澆注孔 6-——高溫密封圈7密封爐蓋8-…放氣孔9-…進氣孔 10…壓緊螺母11…-壓板 12-—墊塊 13-—深埋絲桿 14-…牽引裝置 15-—鑄管16——結(jié)晶器 17——進水口 18——出水口 19——瀉鐵口五具體實施方式
下面結(jié)合附圖來對發(fā)明作進一步說明。參照附圖，本發(fā)明反重力法無芯連續(xù)鑄造鑄鐵管的裝置，包括保溫儲 液爐體(O、密封爐蓋(7)、結(jié)晶器(16)、牽引裝置(14)、澆注孔(5)及 氣壓控制柜構(gòu)成，保溫儲液爐體(1)包括連為一體的高低兩個爐體，高爐體 有一容積較大的爐膛(4)設(shè)有密封爐蓋(7)，在密封爐蓋(7)設(shè)有進氣孔(9)、 放氣孔(8)，進氣孔(9)、放氣孔(8)分別與氣壓控制柜的進氣控制閥和放 氣控制閥相連，爐膛(4)上由密封爐蓋(7)與鐵水液面之間形成的密閉室， 當(dāng)壓縮空氣把爐膛密閉室內(nèi)的鐵水液面壓低到接近澆注孔與爐膛的連通口時， 鐵水包向澆注孔內(nèi)再次澆注鐵水，同時關(guān)閉進氣閥，開啟電-一氣比例控制閥 放氣，使?jié)沧⑦^程中結(jié)晶器內(nèi)和澆注孔內(nèi)的鐵水液面始終維持在結(jié)晶器上法蘭 盤的高度。爐膛(4)外側(cè)有一錐型澆注孔(5)，澆注孔(5)與爐膛(4)之 間有隔墻(3)，其在下部相通，在低爐體出口上固定連接結(jié)晶器(16)，在結(jié) 晶器(16)正上方設(shè)有牽引裝置(14)。密封爐蓋(7)由壓緊螺母(10)、壓 板(11)、墊塊(12)、深埋絲桿(13)和高溫密封圈(6)構(gòu)成。氣壓控制裝 置進氣管路上設(shè)有除水裝置，放氣管路上有水冷降溫裝置。運用本裝置生產(chǎn)鑄鐵管的工藝方法按以下步驟進行1、 堵塞泄鐵鐵孔，用噴火裝置對爐膛作預(yù)熱，使之升溫至800度以上。 隨后壓緊爐蓋。2、 用牽引輥夾持住空心引晶桿，將幵有T型缺口的一端插入結(jié)晶器1/3 深處。
3、 從澆注口注入鐵水，待鐵水液面升至結(jié)晶器上法蘭盤高度為止。第1 包鐵水的溫度要高于正常澆注溫度IO(TC左右，以補償較低溫爐膛的熱量損失。
4、 開啟結(jié)晶器冷卻水。通過引晶桿下部觀察槽觀察，待結(jié)晶器內(nèi)鐵水出 現(xiàn)一圈凝固層后，啟動牽引機， 一步一步拉拔。凝固殼層與引晶桿通過T型缺 口連接，引晶桿牽引凝固了的管狀鑄坯出結(jié)晶器。升過牽引輥后，按要求切斷 成一定長度。
5、 從拉拔一開始，即開啟氣壓控制柜的增壓閥，向爐膛內(nèi)進氣，以補充 鐵水消耗引起的體積損失。通過管坯尺寸計算爐膛內(nèi)鐵水體積的減少量，待爐 膛內(nèi)鐵水液面下降到與澆注管連通孔接近時，第2包鐵水開始注入。此時關(guān)閉 增壓閥，打開放氣比例閥，此閥控制放氣的速度，使結(jié)晶器內(nèi)鐵水液面保持恒 定。也可在放氣速率一定時，通過觀察澆注孔里的液面變化來調(diào)整澆注速度來 實現(xiàn)同一目的。澆注完畢，關(guān)閉放氣閥，打開增壓闊，重復(fù)第二輪拉拔過程。
6、 管坯的壁厚通過調(diào)整拉拔速度或冷卻水量來掌握。
7、 拉拔結(jié)束，或中途發(fā)生意外中斷，通過泄鐵口排出剩余鐵水。
權(quán)利要求
1、一種反重力法無芯連續(xù)鑄造鑄鐵管的裝置，包括一個由高低兩個爐體連為一體的保溫爐體(1)、爐蓋(7)、爐蓋的進氣孔(9)、放氣孔(8)與氣壓控制柜連接，其特征在于在低爐體出口上固定連接結(jié)晶器(16)，牽引裝置(14)在結(jié)晶器正上方，高爐體爐膛(4)外側(cè)有一錐型澆注孔(5)，澆注孔與爐膛之間有隔墻，在下部相通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無芯連續(xù)鑄造鑄鐵管的裝置，其特征在于 通過壓緊爐蓋的零件(10)、 (11)、 (12)、 (13)和高溫密封圈(6)，使?fàn)t蓋(7) 與爐膛(4)及鐵水(2)的液面之間形成了一個容積可變化的密閉室。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無芯連續(xù)鑄造鑄鐵管的裝置，其特征在于 當(dāng)壓縮空氣把爐膛密閉室內(nèi)的鐵水液面壓低到接近澆注孔與爐膛的連通口時， 鐵水包向澆注孔內(nèi)再次澆注鐵水，同時關(guān)閉進氣閥，開啟電_一氣比例控制閥 放氣，使?jié)沧⑦^程中結(jié)晶器內(nèi)和澆注孔內(nèi)的鐵水液面始終維持在結(jié)晶器上法蘭 盤的高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反重力法無芯連續(xù)鑄造鑄鐵管的裝置。它包括保溫爐、密封爐蓋、結(jié)晶器、牽引機、氣壓控制柜。保溫爐包括連為一體的高低兩個爐體，高爐體的爐膛用于儲存鐵水；爐膛口有爐蓋將之密封，在爐蓋與鐵水液面之間形成密閉室；爐蓋上有進/出氣孔與氣壓控制柜連接；爐膛外側(cè)有一鐵水澆注孔。低爐體爐膛口上安裝結(jié)晶器，鐵水從底部升入結(jié)晶器并開始凝固結(jié)殼，當(dāng)殼層厚度達(dá)到所要求的管壁厚度時被牽引機連續(xù)不斷地拉出結(jié)晶器。通過周期式澆注鐵水并同時調(diào)整壓縮空氣的進出及其流量大小，保證結(jié)晶器內(nèi)鐵水液面維持在恒定高度。運用本發(fā)明拉制的鑄鐵管型材可填補傳統(tǒng)生產(chǎn)方法所難以生產(chǎn)的細(xì)直徑薄壁鑄管這一空白。
文檔編號B22D11/041GK101318214SQ20071001799
公開日2008年12月10日 申請日期2007年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者晹 許 申請人:陜西同心連鑄管業(yè)科技有限公司