本發(fā)明所述的大型船用螺旋槳鑄造冒口感應(yīng)加熱裝置，涉及一種澆鑄模具的加熱裝置。

背景技術(shù)：

目前，用普通砂型重力鑄造方法生產(chǎn)大型船用螺旋槳(直徑大于3.5m)，必須設(shè)計(jì)一個(gè)尺寸很大的冒口。通常，大型船用螺旋槳澆注不是一次性澆滿，而是澆注入冒口一定高度，然后通過間隔一定時(shí)間多次往冒口內(nèi)補(bǔ)澆高溫銅合金液來實(shí)現(xiàn)冒口對(duì)鑄件的補(bǔ)縮作用。該方法生產(chǎn)的螺旋槳鑄件冒口尺寸偏大(多則十幾噸重)，導(dǎo)致鑄件工藝出品率低，浪費(fèi)合金材料，且需頻繁的熔煉金屬液、補(bǔ)澆冒口操作，十分不利于節(jié)能減排和提高生產(chǎn)效率。另外，最重要的是生產(chǎn)的螺旋槳鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)縮孔、縮松缺陷，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。

針對(duì)此問題，國(guó)內(nèi)外開始研究采用加熱冒口工藝應(yīng)用到船用螺旋槳上。但冒口加熱方式是一個(gè)難題。有報(bào)道采用電阻加熱、電極或電弧加熱等，但由于加熱方式根本達(dá)不到要求的溫度(1130～1150℃)，或是對(duì)銅液擾動(dòng)太劇烈，造成氧化渣增多等問題，因此效果均不理想。

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，研究設(shè)計(jì)一種新型的大型船用螺旋槳鑄造冒口感應(yīng)加熱裝置，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明的目的是研究設(shè)計(jì)一種新型的大型船用螺旋槳鑄造冒口感應(yīng)加熱裝置。用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的：1、沒有加熱裝置的冒口，在澆注螺旋槳鑄件時(shí)出現(xiàn)縮孔、縮松缺陷等問題；2、采用電阻加熱、電極或電弧加熱，對(duì)銅液擾動(dòng)太劇烈，造成氧化渣增多等問題。

本發(fā)明的工作原理為：

本發(fā)明是一種電磁感應(yīng)加熱裝置，將感應(yīng)線圈放置于螺旋槳澆鑄冒口位置，對(duì)冒口中的銅合金液體進(jìn)行加熱，延緩冒口銅液凝固速度，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的補(bǔ)澆冒口操作，提高冒口補(bǔ)縮效率，降低冒口體積，改善鑄造質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

根據(jù)法拉利電磁感應(yīng)定律，在一個(gè)電路圍繞的區(qū)域內(nèi)存在交變磁場(chǎng)時(shí)，電路兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)電路閉合時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電流。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于磁通變化率。本產(chǎn)品的感應(yīng)線圈通上交流電時(shí)即建立交變磁場(chǎng)。將冒口內(nèi)的金屬液體置于交變磁場(chǎng)中，由于電磁感應(yīng)作用，金屬液體內(nèi)部產(chǎn)生電流(即渦流)，電流通過金屬液體時(shí)使其發(fā)熱。這種加熱方式熱量直接由金屬液體內(nèi)部產(chǎn)生，因此加熱效率高，金屬液體受熱均勻，同時(shí)避免了制槳現(xiàn)場(chǎng)使用易燃易爆氣體所帶來的安全隱患，安全可靠。

本裝置將380V的工頻三相電通過全控式可控硅整流橋以及濾波電抗器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，再通過逆變橋?qū)⑵淠孀優(yōu)橹蓄l交流電輸送給線圈。根據(jù)冒口的直徑、高度和溫度等參數(shù)特制160kW/300Hz的中頻電源。其中采用了研制的新型控制觸發(fā)板。主要由電源、調(diào)節(jié)器、移相控制電路、保護(hù)電路、啟動(dòng)演算電路、逆變頻率跟蹤、逆變脈沖形成、脈沖放大及脈沖變壓器組成。其核心部件采用高性能、高密度、超大規(guī)模專用HL集成電路,使其電路除調(diào)節(jié)器外，其余均實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，整流觸發(fā)器部分不需要任何調(diào)整，而且可靠性高、脈沖對(duì)稱度高、抗干擾能力強(qiáng)、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)；逆變采用掃頻式零壓軟啟動(dòng)方式，啟動(dòng)性能優(yōu)于普通的零壓軟啟動(dòng)電路。并設(shè)有自動(dòng)重復(fù)啟動(dòng)電路，可防止中頻電源的偶爾啟動(dòng)失敗，使啟動(dòng)的成功率達(dá)到100％。頻率跟蹤電路采用的是平均值取樣方案，具有較強(qiáng)的逆變的抗干擾能力。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明所述的大型船用螺旋槳鑄造冒口感應(yīng)加熱裝置，其特征在于所述的冒口感應(yīng)加熱裝置包括：磁軛、感應(yīng)器、外筒；感應(yīng)器圍繞在冒口砂型外部，并通過N個(gè)磁軛對(duì)感應(yīng)器進(jìn)行收集及固定；外筒通過螺栓與磁軛相連接，將磁軛與感應(yīng)器封裝在冒口砂型外部；外筒用δ＝12，Q＝35鋼板制作，保證整體剛性。

本發(fā)明所述的感應(yīng)器為T2材質(zhì)銅管繞冒口砂型外部制成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，銅管外部用有機(jī)硅和云母帶包扎，并經(jīng)由2次浸漆、烘干而成；感應(yīng)器與電控柜相連接；

本發(fā)明所述的磁軛為Q210矽鋼片經(jīng)裁剪沖孔用62黃銅桿壓接而成的“]”型結(jié)構(gòu)；N個(gè)磁軛均布于冒口砂型外部，將感應(yīng)器有效的收集在其中，提高熱效率。這樣可以使?fàn)t腔散熱面積減小，經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)算和實(shí)驗(yàn)以具有最佳綜合經(jīng)濟(jì)效果。它所需的保溫功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通的長(zhǎng)線圈感應(yīng)電爐，所需功率的減少意味著對(duì)散熱要求的降低，意味著可以將散熱用的冷卻水集成在電源柜內(nèi)部，正是這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)，給本產(chǎn)品的移動(dòng)吊裝生產(chǎn)創(chuàng)造了可能。同時(shí)，這種設(shè)計(jì)還具有良好的攪動(dòng)效應(yīng)，從而在金屬液體的保溫效果、成分均勻等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)

本發(fā)明所述的外筒的上部通過螺栓A、螺母、墊裝有上環(huán)板；上環(huán)板通過螺栓B、絕緣墊和絕緣套與裝于磁軛上部外壁上的連板相連接；外筒的下部通過螺釘與裝于磁軛下部外壁上的連板相連接。

本發(fā)明所述的磁軛與外筒之間裝有至少1個(gè)頂桿機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明所述的上環(huán)板與連板之間裝有絕緣板。

本產(chǎn)品為了長(zhǎng)期可靠的適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，所用電氣元件均高于正常標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過嚴(yán)格篩選。整流可控硅及逆變可控硅選用高性能產(chǎn)品，柜內(nèi)所使用的電氣開關(guān)均為高端產(chǎn)品，為電源柜長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作提供保證。

電源柜中配有水冷系統(tǒng)，電源柜與感應(yīng)器之間的水路和電路的連接采用一體化的設(shè)計(jì)，感應(yīng)器側(cè)的接線端子無需拆卸，每次使用時(shí)僅需連接電源側(cè)的兩個(gè)端子即可完成水和電的連接，具有安裝簡(jiǎn)便、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，可以很好的滿足現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)吊裝的工作需求。接線端子處均專門設(shè)有絕緣盒防止其裸露，在失電情況下將絕緣盒蓋板打開進(jìn)行端子拆裝，完畢后將蓋板閉合好后通電，這樣可以有效的防止電氣事故的發(fā)生。

本發(fā)明的操作細(xì)節(jié)為：

(1)螺旋槳造型舂制冒口前，首先將冒口模樣吊運(yùn)至槳轂?zāi)由隙诉M(jìn)行裝配。再將冒口模樣外壁纏繞并固定冒口保溫板，高度同冒口。

(2)將冒口加熱裝置平穩(wěn)吊運(yùn)，放置在冒口模樣的外部，調(diào)整對(duì)中，使加熱裝置與冒口模樣周向間隙均勻。擺放置前應(yīng)將加熱裝置的底砂平面舂實(shí)、舂平，并涂上封箱膠，避免從裝置底部與砂平面間隙處跑火。

(3)模樣外壁與加熱裝置內(nèi)壁之間的空隙采用型砂舂實(shí)。然后扎通氣孔，通入二氧化碳硬化后，取出冒口模樣，冒口保溫板表面刷涂料點(diǎn)燃。

(4)澆注前，將裝置的電控柜吊運(yùn)至壓圈平臺(tái)合適位置，避免磕碰。電控柜底部鋪設(shè)大于其底部面積兩倍以上的防水帆布，一旦電控柜漏水，可由現(xiàn)場(chǎng)操作人員將水引至外部安全區(qū)域。接著完成管線連接、風(fēng)機(jī)調(diào)試、水循環(huán)密閉性檢查等準(zhǔn)備工作，確保裝置的運(yùn)行安全可靠性。隨后打開裝置的冷卻系統(tǒng)，但暫不開啟感應(yīng)加熱。

(5)開始澆注。注意液面不要超過裝置上端面，留有覆蓋冒口覆蓋劑的空間約50mm高。澆注完畢在冒口液面覆蓋一定量的冒口覆蓋劑保溫。

(6)隨后啟動(dòng)冒口加熱裝置對(duì)冒口銅液進(jìn)行加熱。通過調(diào)節(jié)功率大小實(shí)現(xiàn)對(duì)銅液加熱溫度的控制。

(7)正常運(yùn)行4個(gè)小時(shí)之后，可關(guān)停加熱裝置，但保護(hù)裝置的水冷卻系統(tǒng)應(yīng)繼續(xù)工作，直到冒口凝固冷卻。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，主要表現(xiàn)在：

1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，操作方便，在螺旋槳造型制作冒口時(shí)，放置在冒口砂型外側(cè)固定即可，使用前與電控柜連線即可；

2、綠色環(huán)保，減少排放；代替?zhèn)鹘y(tǒng)熔煉銅液補(bǔ)澆冒口，無煙塵；

3、安全可靠，無需人員實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作，電磁輻射小，對(duì)人體無傷害；

4、節(jié)約能源，由于從銅液內(nèi)部加熱，效率高，能耗小，對(duì)銅液無明顯擾動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生吸氣或夾渣；

5、減小冒口尺寸，節(jié)約材料；鑄件質(zhì)量穩(wěn)定，減少鑄造缺陷

本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保、提高生產(chǎn)效率和鑄件質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，其大批量投入市場(chǎng)必將產(chǎn)生積極的社會(huì)效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

本發(fā)明共有5幅附圖,其中：

附圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為附圖1的A部放大視圖；

附圖3為附圖1的B部放大視圖；

附圖4為附圖1的C部放大視圖；

附圖5為本發(fā)明的俯視圖。

在圖中：1、磁軛 2、感應(yīng)器 3、外筒。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的具體實(shí)施例如附圖所示，大型船用螺旋槳鑄造冒口感應(yīng)加熱裝置包括：磁軛1、感應(yīng)器2、外筒3；感應(yīng)器2圍繞在冒口砂型外部，并通過N個(gè)磁軛1對(duì)感應(yīng)器2進(jìn)行收集及固定；外筒3通過螺栓與磁軛1相連接，將磁軛1與感應(yīng)器2封裝在冒口砂型外部；

感應(yīng)器2為T2材質(zhì)銅管繞冒口砂型外部制成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，銅管外部用有機(jī)硅和云母帶包扎，并經(jīng)由2次浸漆、烘干而成；感應(yīng)器2與電控柜相連接；

磁軛1為Q210矽鋼片經(jīng)裁剪沖孔用62黃銅桿壓接而成的“]”型結(jié)構(gòu)；N個(gè)磁軛1均布于冒口砂型外部，將感應(yīng)器2有效的收集在其中，提高熱效率。

外筒3的上部通過螺栓A4、螺母5、墊6裝有上環(huán)板7；上環(huán)板7通過螺栓B9、絕緣墊10和絕緣套11與裝于磁軛1上部外壁上的連板12相連接；外筒3的下部通過螺釘13與裝于磁軛1下部外壁上的連板12相連接。

磁軛1與外筒3之間裝有至少1個(gè)頂桿機(jī)構(gòu)14。

上環(huán)板7與連板12之間裝有絕緣板8。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，所有熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其本發(fā)明的構(gòu)思加以等同替換或改變均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。