一種低壓鑄鋼用升液管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于低壓鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低壓鑄鋼用升液管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 低壓鑄造是介于重力鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法，其目的是解決重力鑄 造中澆注系統(tǒng)充型和補(bǔ)縮的矛盾。在重力鑄造中為了充型平穩(wěn)，避免氣孔、夾渣，一般都采 用底注式，而鑄型內(nèi)溫度場(chǎng)分布則不利于冒口補(bǔ)縮。低壓鑄造吸收了重力鑄造中底注平穩(wěn) 充型和壓力鑄造中鑄件在壓力下結(jié)晶凝固的優(yōu)點(diǎn)，巧妙地利用坩堝內(nèi)氣壓，將金屬液由下 而上充填鑄型，在低氣壓下保持澆道與補(bǔ)縮通道合二為一，始終維持鑄型溫度梯度與壓力 梯度的一致性，從而解決了重力鑄造中充型平穩(wěn)性與補(bǔ)縮的矛盾，而且使鑄件品質(zhì)大大提 尚。
[0003] 升液管是指在低壓鑄造時(shí)將密封坩堝內(nèi)的液態(tài)金屬導(dǎo)入鑄型的管道，主要作用是 導(dǎo)流和補(bǔ)縮。作為澆注系統(tǒng)中的重要組元，它應(yīng)保證液態(tài)金屬在上升過程中流動(dòng)平穩(wěn)，不致 引起液態(tài)金屬的氧化和吸氣，從而保證鑄件質(zhì)量。因此升液管在低壓鑄造工藝中起著至關(guān) 重要的作用。目前，低壓鑄造的應(yīng)用范圍正在不斷拓展，從簡(jiǎn)單的鑄件到復(fù)雜的航空、國(guó)防 用鑄件，從輕金屬到重金屬，從有色金屬到黑色金屬，而對(duì)鑄造用升液管的性能要求也不盡 相同，鑄鋼工藝相對(duì)鑄鋁工藝而言不但是鑄造液本身密度導(dǎo)致壓力的增加，溫度也大大提 高，一般鋁液溫度800°C左右，而鋼液1550°C左右，對(duì)升液管的性能要求大大提高。故對(duì)升 液管的氣密性及抗熱震性提出了更高的要求，同時(shí)要求制備升液管的材料不能污染鋼液。
[0004] 專利CN1039984A涉及一種整體饒注復(fù)合升液管，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是以鋼管為承重和 防止氣體泄漏的骨架，鋼管內(nèi)外澆灌高鋁質(zhì)水泥結(jié)合耐火澆注料；制造工藝是整體一次澆 灌成型，經(jīng)自然干燥和中溫干燥后交付使用；使用前需經(jīng)升溫烘烤，使用后需降溫烘烤；該 升液管不僅適用于鑄鐵、鑄鋼等黑色金屬低壓鑄造，也可應(yīng)用于鑄鋁、鑄銅等有色金屬的低 壓鑄造；但是該專利中鋼管內(nèi)外高鋁質(zhì)水泥結(jié)合耐火澆注料均為澆注成型，氣孔率多17%， 在加壓時(shí)氣體容易通過鋼材料與高鋁質(zhì)水泥結(jié)合耐火澆注料的界面進(jìn)入升液管內(nèi)壁或是 進(jìn)入鑄模中；由于鋼材料與高鋁質(zhì)水泥結(jié)合耐火澆注料的熱膨脹性能不匹配，經(jīng)高溫受熱 時(shí)容易導(dǎo)致高鋁質(zhì)水泥結(jié)合耐火澆注料開裂；同時(shí)由于高鋁質(zhì)水泥結(jié)合耐火澆注料的抗 熱性能較差，體積密度較高，保溫性能差，因此復(fù)合升液管的制備過程中需要經(jīng)過400°C~ 500°C烘烤，壓鑄前需要預(yù)先烘烤，使用后還需要降溫烘烤，使得工藝流程相對(duì)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提出一種低壓鑄鋼用升液管及其制備方 法。
[0006] 本發(fā)明為完成上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案： 一種低壓鑄鋼用升液管，所述升液管具有由耐熱鋼制成的內(nèi)管；所述內(nèi)管的上端與中 心具有通孔的耐熱鋼圓盤密封連接，且內(nèi)管的內(nèi)徑與耐熱鋼圓盤中心所具有通孔的內(nèi)徑相 同；所述內(nèi)管的外側(cè)套置有由耐熱鋼制成的外管，且外管與內(nèi)管之間具有環(huán)形間隙；外管 與內(nèi)管之間所具有環(huán)形間隙的寬度為10~15_，用以避免對(duì)受熱膨脹導(dǎo)致內(nèi)外壁耐火材 料開裂；所述外管的上端與耐熱鋼圓盤密封連接，下端面與內(nèi)管的下端面平齊；所述外管 的外壁面、內(nèi)管的內(nèi)壁面上均焊接有上下設(shè)置的多層鉚釘，且所述的鉚釘為中空結(jié)構(gòu)，每層 為沿外管、內(nèi)管圓周分布的多個(gè)；所述外管的外壁面上復(fù)合有熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性優(yōu)異 的熔融石英質(zhì)澆注料作為耐火材料，且外管的外壁面上所述耐火材料的上端面、下端面分 別與外管的上端面、下端面平齊；所述內(nèi)管的內(nèi)壁面、耐熱鋼圓盤上所述通孔的內(nèi)壁面上復(fù) 合有熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性優(yōu)異的熔融石英質(zhì)澆注料作為耐火材料，且內(nèi)管的內(nèi)壁面、耐 熱鋼圓盤上所述通孔的內(nèi)壁面上所述耐火材料的上端面與耐熱鋼圓盤的上端面平齊，下端 面與內(nèi)管的下端面平齊，在低壓鑄鋼的過程中，由鋼液將耐火材料與內(nèi)管、外管之間所形成 氣道的封閉；所述的熔融石英質(zhì)澆注料在升液管成型模具的配合下采用振動(dòng)澆注成型的方 式與外管的外壁面、內(nèi)管的內(nèi)壁面以及外管的外壁面、內(nèi)管的內(nèi)壁面上的多個(gè)鉚釘澆注為 一體；內(nèi)管、外管之間所述環(huán)形間隙的下端開口由堵塞物密封。
[0007] 所述外管外壁面上所述恪融石英質(zhì)饒注料的厚度為為25mm~40mm。
[0008] 所述內(nèi)管內(nèi)壁面、耐熱鋼圓盤上所述通孔的內(nèi)壁面上所述熔融石英質(zhì)澆注料的厚 度為25mm~40mm。
[0009] 內(nèi)管、外管之間所述的環(huán)形間隙填充有作為填充物的耐火纖維或氧化物空心球。
[0010] 所述的耐火纖維為高鋁質(zhì)耐火纖維或硅酸鋁質(zhì)耐火纖維。
[0011] 所述的氧化物空心球?yàn)槿廴谑①|(zhì)氧化物空心球或氧化鋁質(zhì)氧化物空心球。
[0012] 所述的堵塞物為纖維涂抹料或耐高溫隔熱火泥。
[0013] 所述的升液管成型模具具有帶有底座的模苡；所述的模苡為圓筒狀結(jié)構(gòu)；所述模 苡的下端與用以支撐耐熱鋼圓盤的底座密封連接；所述模苡圓筒的外徑小于升液管所述內(nèi) 管的內(nèi)徑；所述的模苡圓筒在制備升液管時(shí)位于升液管所述的內(nèi)管、耐熱鋼圓盤上所述的 通孔內(nèi)，且內(nèi)管與模苡之間、耐熱鋼圓盤上所述通孔與模苡之間具有用以澆注熔融石英質(zhì) 澆注料的環(huán)形間隙；內(nèi)管與模苡、耐熱鋼圓盤上所述通孔與模苡之間所具有環(huán)形間隙的寬 度為25mm~40mm ;所述的外圓筒是由兩個(gè)半圓筒連接而成的成型套筒；所述成型套筒的內(nèi) 徑大于升液管所述外管的外徑，所述的成型套筒在制備升液管時(shí)套置在升液管所述的外管 上，且外管與成型套筒之間具有用以澆注熔融石英質(zhì)澆注料的環(huán)形間隙；外管與成型套筒 之間所具有環(huán)形間隙的寬度為25mm~40mm。
[0014] 一種鑄鋼用升液管的制備方法，其具體步驟如下： 1) 、將由耐熱鋼制成的內(nèi)管、外管焊接在中心具有通孔的耐熱鋼圓盤上，且內(nèi)管、外管 與耐熱鋼圓盤的焊縫處應(yīng)密封嚴(yán)實(shí)不透氣； 2) 、在內(nèi)管的內(nèi)壁面上、外管的外壁面上分別焊接中空結(jié)構(gòu)的鉚釘； 3) 、將所述的內(nèi)管套置在升液管成型模具的模苡上，使所述的耐熱鋼圓盤放置在升液 管成型模具的底盤上，并使內(nèi)管與模苡之間環(huán)形間隙寬度的為25mm~40mm ;然后將成型套 筒的兩個(gè)半圓筒套置在所述外管的外側(cè)，并使成型套筒的下端面與耐熱鋼圓盤的上端面貼 合，內(nèi)管與模苡之間環(huán)形間隙寬度的為25mm~40mm ; 4) 在升液管成型模具所述模苡的外壁面、成型套筒的內(nèi)壁面刷上脫模劑；然后將升液 管成型模具置于振動(dòng)平臺(tái)上；將熔融石英澆注料澆注在外管與成型套筒、內(nèi)管與模苡之間 的環(huán)形間隙內(nèi)并啟動(dòng)振動(dòng)平臺(tái)振動(dòng)成型；振動(dòng)成型完成后；在內(nèi)管、外管之間所述環(huán)形間 隙的下端開口用纖維涂抹料或耐高溫隔熱火泥進(jìn)行密封； 5)將成型后的升液管先在常溫下養(yǎng)護(hù)48~72h后脫模，然后將脫模后的升液管置于烘 烤爐中在200 °C下烘烤，烘烤時(shí)間48~72h。
[0015] 所述熔融石英澆注料澆注的原料組成及質(zhì)量百分比為：粒度為1~3mm的熔融石 英顆粒40%、粒度為0~Imm的熔融石英顆粒20% ;粒度為325目的熔融石英顆粒35%，硅 微粉5% ;還加入有占固體原料總重的10~15%的硅溶膠和占硅溶膠總重量的2~3%的羧 甲基纖維素。
[0016] 本發(fā)明提出的一種低壓鑄鋼用升液管及其制備方法，升液管的管體由內(nèi)管、外管 組成，且內(nèi)管與外管之間具有間隙，并選用抗鋼液熱沖擊性能優(yōu)異的熔融石英澆注料作為 升液管的內(nèi)外壁材料，避免了受熱膨脹導(dǎo)致內(nèi)外壁耐火材料開裂問題的發(fā)生；壓注過程中 鋼液可以直接堵塞了耐火材料與鋼套界面形成的氣道；熔融石英澆注料通過焊接在鋼套的 鉚釘進(jìn)行固定，鉚釘內(nèi)部為中空，以緩解受熱膨脹對(duì)耐火材料造成的不利影響；同時(shí)升液 管內(nèi)外壁材質(zhì)的保溫性能及抗熱震性能有了極大的提高，鑄鋼前升液管對(duì)烘烤制度沒有要 求，相關(guān)性能如下表1所示。
[0017] 表1升液管內(nèi)外壁材質(zhì)性能對(duì)比。

【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明中升液管的剖視圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明中升液管的成型示意圖。
[0020] 圖中：1、耐熱鋼圓盤，2、外管，3、耐火材料，4、內(nèi)管，5、鉚釘，6、填充物，7、堵塞物， 8、模苡，9,成型套筒。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以說明： 如圖1所示，一種低壓鑄鋼用升液管，所述升液管具有由耐熱鋼制成的外管4 ;所述內(nèi) 管4的上端與中心具有通孔的耐熱鋼圓盤1密封連接，且內(nèi)管4的內(nèi)徑與耐熱鋼圓盤1中心 所具有通孔的內(nèi)徑相同；所述內(nèi)管4的外側(cè)套置有由耐熱鋼制成的外管2,且外管2與內(nèi)管 4之間具有環(huán)形間隙；外管2與內(nèi)管4之間所具有環(huán)形間隙的寬度為10~15mm，該實(shí)施例 中，外管2與內(nèi)管4的壁厚均為6_，外管2與內(nèi)管4之間所具有環(huán)形間隙的寬度為14_，用 以避免對(duì)受熱膨脹導(dǎo)致內(nèi)外壁耐火材料開裂；所述外管2的上端與耐熱鋼圓盤1密封連接， 下端面與內(nèi)管4的下端面平齊；所述外管2的外壁面、內(nèi)管4的內(nèi)壁面上均焊接有上下設(shè)置 的多層鉚釘5,且所述的鉚釘5為中空結(jié)構(gòu)，每層為沿外管、內(nèi)管圓周分布的多個(gè)；所述外管 2的外壁面上復(fù)合有熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性優(yōu)異的熔融石英質(zhì)澆注料作為耐火材料3 ;且 外管的外壁面上所述耐火材料的上端面、下端面分別與外管的上端面、下端面平齊；所述內(nèi) 管4的內(nèi)壁面、耐熱鋼圓盤1上所述通孔的內(nèi)壁面上復(fù)合有熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性優(yōu)異的 熔融石英質(zhì)澆注料作為耐火材料3 ;且內(nèi)管的內(nèi)壁面、耐熱鋼圓盤上所述通孔的內(nèi)壁面上 所述耐火材料的上端面與耐熱鋼圓盤的上端面平齊，下端面與內(nèi)管的下端面平齊，在低壓 鑄鋼