一種用于制備同心異徑管的立式離心鑄造裝置制造方法
【專利摘要】一種用于制備同心異徑管的立式離心鑄造裝置，包括立式離心機(jī)和模具組件，所述立式離心機(jī)包括離心機(jī)主電機(jī)、離心機(jī)主機(jī)、和離心機(jī)法蘭盤，所述模具組件包括模具、模具墊板、和模具蓋板。該裝置使用簡便、高效，利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，并且可提高產(chǎn)品的澆鑄質(zhì)量，降低報廢率，提高產(chǎn)品的常溫和高溫機(jī)械性能，延長使用壽命。
【專利說明】—種用于制備同心異徑管的立式離心鑄造裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于制備同心異徑管的立式離心鑄造裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]異徑管廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)的制氫轉(zhuǎn)化爐中，是傳輸轉(zhuǎn)化氣的主要部件，工作條件為高溫受壓狀態(tài)，因此要求其具有良好的常溫機(jī)械性能及高溫機(jī)械性能。
[0003]目前，異徑管的制造普遍采用靜態(tài)鑄造工藝，也稱重力鑄造，即鋼水在重力場的作用下經(jīng)澆口、澆道到達(dá)型腔成型，鑄件在冷卻凝固過程中靠冒口中鋼水的重力作用進(jìn)行補(bǔ)縮。該工藝最為常用的是樹脂砂型鑄造或水玻璃砂型鑄造，具體流程通常包括以下幾個步驟:(I)制作木模(模樣及芯盒);(2)混砂造型，制作型芯；(3)將制作好的型芯與砂型裝配，確定好澆注系統(tǒng)的位置與尺寸；(4)澆注實施；(5)待鑄件冷卻后清砂、打磨，機(jī)加工成最終成品。
[0004]靜態(tài)鑄造工藝簡單，產(chǎn)品可以滿足在高溫高壓條件下的基本應(yīng)用要求，但是整個工藝存在明顯缺點，例如:需要制作模樣和芯盒，并且需要制作砂型和型芯，生產(chǎn)工序多，耗時，生產(chǎn)效率低；需要將型芯與砂型精準(zhǔn)合模，操作復(fù)雜；澆注完成的鑄件還需要清砂、打磨后再機(jī)加工，增加了生產(chǎn)工序；最關(guān)鍵的是，鑄件組織不規(guī)則且不致密，容易產(chǎn)生氣孔、夾渣等產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，機(jī)械性能不夠優(yōu)越，使用壽命也不理想，產(chǎn)品報廢率較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于制備同心異徑管的立式離心鑄造裝置。該裝置使用簡便、高效，利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，并且可提高產(chǎn)品的澆鑄質(zhì)量，降低報廢率，提高產(chǎn)品的常溫和高溫機(jī)械性能，延長使用壽命。
[0006]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種用于制備同心異徑管的立式離心鑄造裝置，包括立式離心機(jī)和模具組件，所述立式離心機(jī)包括離心機(jī)主電機(jī)1、離心機(jī)主機(jī)2、和離心機(jī)法蘭盤3，所述模具組件包括模具4、模具墊板5、和模具蓋板6 ；
[0008]其中:
[0009]離心機(jī)主機(jī)2與離心機(jī)主電機(jī)I相連，離心機(jī)法蘭盤3位于離心機(jī)主機(jī)2上；
[0010]模具4通過緊固件豎直安裝在離心機(jī)法蘭盤3上；
[0011]模具墊板5位于模具4的下部，通過模具4下端的止口固定在離心機(jī)法蘭盤3上；
[0012]模具蓋板6位于模具4頂部，通過模具4上端的止口和/或緊固件固定在模具4頂部。
[0013]上述離心鑄造裝置中，模具4的材料可以是鑄鐵、鑄鋼或鍛件。模具內(nèi)孔形狀與異徑管產(chǎn)品的外壁形狀相同，尺寸略大于異徑管產(chǎn)品的最終尺寸(預(yù)留收縮量和加工余量)，這主要是考慮到鋼水收縮率和后期加工需要。一般而言，模具型腔(即模具內(nèi)孔)尺寸=產(chǎn)品外徑尺寸+產(chǎn)品外徑尺寸X鋼水收縮率+加工余量。其中，鋼水收縮率和加工余量對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知且容易確定的。通常來說，鋼水收縮率為1%-3%，加工余量為20_50mm。
[0014]所述緊固件可以是機(jī)械領(lǐng)域的常規(guī)構(gòu)件，例如螺栓螺母組件、銷控等。
[0015]模具墊板5的材料為耐高溫石棉板，主要作用為防止?jié)茶T時金屬液體與離心機(jī)法蘭盤3粘在一起。
[0016]模具蓋板6的材料為耐高溫石棉板，主要作用為防止?jié)茶T時金屬液體從模具4飛濺出來。
[0017]作為可選方案，上述離心鑄造裝置還可以在模具4的外表面設(shè)有冷卻部件，如附于模具外表面的水冷部件，用以輔助鋼水在成型過程中的冷卻。
[0018]本發(fā)明的離心鑄造裝置用于同心異徑管的制備，通?？砂ㄈ缦虏襟E:將模具組件預(yù)熱后裝配好；將熔融態(tài)的鋼水快速注入模具型腔內(nèi)；使鋼水在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下冷卻成型；停止離心，取出鑄件，經(jīng)后加工得到產(chǎn)品。
[0019]根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用要求，本發(fā)明的離心鑄造裝置可用于制造各種材質(zhì)的異徑管產(chǎn)品。
[0020]本發(fā)明的立式離心鑄造裝置操作簡便，能有效提高生產(chǎn)效率；并且，利用該裝置制得的產(chǎn)品相比于靜態(tài)鑄件具有明顯的性能優(yōu)勢，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
[0021](I)立式離心鑄造時，旋轉(zhuǎn)的鑄型外壁降溫速度快，所以鑄件凝固時是按由外向內(nèi)的順序凝固，形成的組織分布規(guī)則有序。靜態(tài)鑄造的產(chǎn)品金相組織為沿徑向分布不規(guī)則的柱狀晶與等軸晶，而立式離心鑄造的產(chǎn)品從外徑向內(nèi)徑方向依次分布為細(xì)小等軸晶一柱狀晶一較粗大等軸晶。鑒于異徑管工作狀態(tài)下主要是沿徑向方向受力，因此離心鑄造產(chǎn)品沿徑向規(guī)則排列的金相組織恰好能對應(yīng)該要求，工件在工作狀態(tài)下受力更均勻，可有效提高產(chǎn)品機(jī)械性能，降低報廢率，延長使用壽命。
[0022](2)因為定向凝固的原因及旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的離心力比重力大，使得離心鑄件凝固時能獲得較強(qiáng)的補(bǔ)縮，形成組織致密的鑄件，從而大幅度降低產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷的幾率，提高鑄件質(zhì)量。
[0023](3)鑄型邊旋轉(zhuǎn)邊凝固時，各層相對于型腔的旋轉(zhuǎn)速度不同，造成正在結(jié)晶成長的晶粒折斷，從而使鑄件最終獲得細(xì)小的晶粒，細(xì)小的晶粒和有序的金相組織造就了尚心鑄件優(yōu)于靜態(tài)鑄件的機(jī)械性能。
[0024]基于上述優(yōu)點，利用本發(fā)明的立式離心鑄造裝置能夠有效提高產(chǎn)品的澆鑄質(zhì)量，降低報廢率，提高產(chǎn)品的常溫和高溫機(jī)械性能，延長使用壽命；相比于現(xiàn)有產(chǎn)品，在產(chǎn)品質(zhì)量、機(jī)械性能和使用壽命方面具有明顯優(yōu)勢。
[0025]附圖簡要說明
[0026]圖1為本發(fā)明立式離心鑄造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中:I一離心機(jī)主電機(jī)，2—離心機(jī)主機(jī)，3 —尚心機(jī)法蘭盤，4一模具,5一模具墊板，6一模具蓋板。
[0027]圖2為實施例制備的同心異徑管的滲透探傷檢測。

【具體實施方式】
[0028]以下通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明，但并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。實施例
[0029]1、同心異徑管產(chǎn)品的預(yù)設(shè)尺寸(單位:mm)
[0030]外徑Φ 418/Φ 280，內(nèi)徑 Φ 360/Φ 220，H=360。
[0031]2、裝置
[0032]離心機(jī)采用J556型立式離心鑄造機(jī)。
[0033]根據(jù)同心異徑管鑄件外壁形狀和尺寸，以35CrMo II為模具材料，采用鑄造或鍛制成型模具，其中，模具型腔的尺寸=產(chǎn)品外徑尺寸X1.02 + 30mm。模具加工成型后，在模具型腔內(nèi)均勻噴涂厚度約為1.0mm的醇基鋯英粉涂料。
[0034]3、離心鑄造
[0035]采用本發(fā)明的立式離心鑄造裝置制備同心異徑管，包括以下步驟:
[0036](I)將模具組件在300°C預(yù)熱，然后如圖1所示，安裝在離心機(jī)法蘭盤3上；
[0037](2)將190 kg的1610°C鋼水快速澆入模具4中，密封后迅速開啟離心機(jī)至850r/min，保持20分鐘，然后降至700r/min，20分鐘后停止離心；
[0038](3)將冷卻的鑄件從模具中取出，加工到需要的產(chǎn)品尺寸。
[0039]4、性能檢測和表征
[0040]A、滲透探傷
[0041]根據(jù)JB/T4730.5-2005，對產(chǎn)品外表面進(jìn)行滲透探傷(PT)。結(jié)果如附圖2所示:產(chǎn)品表面質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。
[0042]B、金相檢測
[0043]機(jī)械切割取鑄件兩端，米用宏觀金相試驗儀(100X )做宏觀金相實驗。結(jié)果表明，兩端的金相組織分布規(guī)則有序，沿鑄型外徑向內(nèi)徑依次為細(xì)小等軸晶一柱狀晶一較粗大等軸晶。
[0044]C、力學(xué)性能試驗
[0045]沿徑向切取拉伸試樣，根據(jù)GB/T228-2002，在常溫(25°C)下做產(chǎn)品拉伸試驗。結(jié)果顯示，產(chǎn)品的常溫抗拉強(qiáng)度Rm約為470MPa。
[0046]對比例
[0047]使用同等材料，采用傳統(tǒng)的靜態(tài)鑄造工藝制備靜態(tài)鑄件，并對其相關(guān)性能進(jìn)行了表征，結(jié)果顯示:產(chǎn)品金相組織為沿徑向分布不規(guī)則的柱狀晶與等軸晶；表面存在明顯的氣孔、夾渣和裂紋；常溫(25°C)下Rm約為455MPa。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制備同心異徑管的立式離心鑄造裝置，包括立式離心機(jī)和模具組件，所述立式離心機(jī)包括離心機(jī)主電機(jī)(I)、離心機(jī)主機(jī)(2)、和離心機(jī)法蘭盤(3)，所述模具組件包括模具(4)、模具墊板(5)、和模具蓋板(6)； 模具(4)的內(nèi)孔形狀與同心異徑管產(chǎn)品的外壁形狀相同； 其中: 離心機(jī)主機(jī)(2)與離心機(jī)主電機(jī)(I)相連，離心機(jī)法蘭盤(3)位于離心機(jī)主機(jī)(2)上； 模具(4)通過緊固件豎直安裝在離心機(jī)法蘭盤(3)上； 模具墊板(5)位于模具(4)的下部，通過模具(4)下端的止口固定在離心機(jī)法蘭盤(3)上； 模具蓋板(6)位于模具(4)頂部，通過模具(4)上端的止口和/或緊固件固定在模具(4)頂部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式離心鑄造裝置，其特征在于:模具(4)的材料選自鑄鐵、鑄鋼或鍛件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式離心鑄造裝置，其特征在于:模具內(nèi)孔尺寸=產(chǎn)品外徑尺寸+產(chǎn)品外徑尺寸X鋼水收縮率+加工余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式離心鑄造裝置，其特征在于:模具墊板(5)和模具蓋板(6)的材質(zhì)為耐高溫石棉板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式離心鑄造裝置，其特征在于:模具(4)的外表面設(shè)有冷卻部件。
【文檔編號】B22D13/10GK203917854SQ201420367245
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:江蘇雙勤民生冶化設(shè)備制造有限公司