CN101318214A - 反重力法无芯连续铸造铸铁管的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反重力法无芯连续铸造铸铁管的装置。它包括保温炉、密封炉盖、结晶器、牵引机、气压控制柜。保温炉包括连为一体的高低两个炉体，高炉体的炉膛用于储存铁水；炉膛口有炉盖将之密封，在炉盖与铁水液面之间形成密闭室；炉盖上有进/出气孔与气压控制柜连接；炉膛外侧有一铁水浇注孔。低炉体炉膛口上安装结晶器，铁水从底部升入结晶器并开始凝固结壳，当壳层厚度达到所要求的管壁厚度时被牵引机连续不断地拉出结晶器。通过周期式浇注铁水并同时调整压缩空气的进出及其流量大小，保证结晶器内铁水液面维持在恒定高度。运用本发明拉制的铸铁管型材可填补传统生产方法所难以生产的细直径薄壁铸管这一空白。

Description

反重力法无芯连续铸造铸铁管的装置

一、技术领域

本发明涉及一种反重力法无芯连续铸造铸铁管的装置，属于冶金铸造领域。所拉制的铸铁管具有“细直径、薄壁”的外形特点，可以填补离心铸管尺寸规格上的空档。

二、背景技术

铸铁管生产在我国铸件总重量中占到1/5---1/6。传统生产铸铁管的方法有三种：离心铸造法，模型砂铸法和使用一套内外结晶器进行的连续铸造法(简称“有芯连铸法”)。目前离心铸管占绝大部分；模型砂铸法产量极少，质量低劣；而传统的下拉式连铸管已遭淘汰。离心铸管组织致密，强度和韧性优于传统的下拉式连铸管。其缺点是：管壁内外层成分不均匀；直径100mm以下、壁厚小于8mm的管材难以生产。有关水平连铸和垂直下拉法生产铸铁管材的专利，均采用内外结晶器同时冷却、从内外结晶器之间的环缝中拉制出空心管材的技术原理，称之为“有芯连铸”法。然而此方法存在的难题是：管坯一旦形成，体积收缩箍紧了内结晶器的石墨套，随后被拉断，使连铸过程无法继续。另外，内外结晶器间的环缝厚度不能小，否则会在某些部位造成凝固“搭桥”现象而引入铸造缺陷。有些水平连铸企业用此方法生产的铸管，直径大于150mm，壁厚大于25mm，其尺寸规格完全落入离心铸管的覆盖范围，而其综合性能较后者低，没有竞争优势。本发明发展出了一种“无芯连铸”方法，所拉制的铸管型材，具有直径细与壁薄的特点，填补了离心铸造法在管材尺寸规格上的空档，而其机械性能、成分均匀性与水平连铸型材相同，较同种材料的离心铸管和砂铸管优越。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种高效率生产细直径、薄壁铸铁管型材的反重力法无芯连续铸造铸铁管的装置。

本发明的目的是这样实现的：包括一个由高低两个炉体连为一体的保温炉体，炉盖，炉盖的进气孔、放气孔与气压控制柜连接。在低炉体出口上固定连接结晶器，牵引装置在结晶器正上方，高炉体炉膛外侧有一锥型浇注孔，浇注孔与炉膛之间有隔墙，在下部相通。通过压紧炉盖的零件和高温密封圈，使炉盖与炉膛及铁水的液面之间形成了一个容积可变化的密闭室。当压缩空气把炉膛密闭室内的铁水液面压低到接近浇注孔与炉膛的连通口时，铁水包向浇注孔内再次浇注铁水，同时关闭进气阀，开启电---气比例控制阀放气，使浇注过程中结晶器内和浇注孔内的铁水液面始终维持在结晶器上法兰盘的高度。将结晶器与低炉口固定连接，与所要拉制的管材外径相同的空心引晶杆的上端由牵引机的一对辊夹持，下端插入结晶器孔内1/3深处，空心引晶杆下部铣有两个对称的观察槽窗和3--4个均布的T型缺口。

向锥型孔内浇注铁水，铁水从结晶器底部升入石墨套内，在其中凝固结壳，当壳层厚度达到所要求的管壁厚度时被牵引机连续不断地垂直向上拉出结晶器。在铁水不断消耗的同时，气压控制柜持续地将压缩空气导入密闭室，迫使炉膛内铁水液面下降，而保证结晶器和锥型浇注孔内的铁水液面高度始终维持在略高于结晶器上法兰盘的水平。

待炉膛内铁水液面接近下限时，再次浇注，同时打开放气比例阀，通过放气速率和浇注速度的协调配合，控制锥型浇注孔内的液面维持原有的高度。

本发明与传统铸管相比较，具有以下优点：

(1)铁水进入浇注孔后，浮渣在上面被扒掉，铁水从下部升入结晶器，无杂质和气体混入，故所拉制的管坯组织致密，无夹渣、气孔、缩孔和疏松等铸造缺陷，金相组织和机械性能优于普通砂铸和离心铸造管。

(2)管坯直径和壁厚只受铁水黏度系数影响，可拉制细直径、薄壁的管型材，直径40-100mm、壁厚4-8mm。而离心铸管受离心力阈值限制，难以生产此规格的管坯。其它“有芯连铸”方法受内结晶器体积的制约，所生产的铸管直径在150mm、壁厚在25mm以上。

(3)管坯内外层化学成分均匀一致，而离心铸管存在密度偏析缺陷。

(4)铁水浇注频次和每次浇注重量可随时调整，能有效避免球化衰退和孕育衰退问题，提高了产品质量和成品率。

(5)没有铸模限制，可以按要求拉制任意长度的管坯。

(6)本装置中的结晶器固定在炉体上，无需振动机构带动其进行振动。

(7)采用立式连续拉拔方式生产，占地面积小，生产效率高。

四、附图说明

附图1为发明反重力法无芯连续铸造铸铁管的装置的结构图。

附图2为开始引晶拉拔时牵引辊、引晶杆和结晶器的相对位置图。

附图3为气压控制柜技术原理框图。

其中：1---炉体  2---铁水  3---隔墙  4----炉膛  5----锥型浇注孔6-----高温密封圈  7-----密封炉盖  8----放气孔  9----进气孔  10---压紧螺母11-----压板  12-----垫块  13----深埋丝杆  14-----牵引装置  15----铸管16-----结晶器  17----进水口  18----出水口  19------泻铁口

五、具体实施方式

下面结合附图来对发明作进一步说明。

参照附图，本发明反重力法无芯连续铸造铸铁管的装置，包括保温储液炉体(1)、密封炉盖(7)、结晶器(16)、牵引装置(14)、浇注孔(5)及气压控制柜构成，保温储液炉体(1)包括连为一体的高低两个炉体，高炉体有一容积较大的炉膛(4)设有密封炉盖(7)，在密封炉盖(7)设有进气孔(9)、放气孔(8)，进气孔(9)、放气孔(8)分别与气压控制柜的进气控制阀和放气控制阀相连，炉膛(4)上由密封炉盖(7)与铁水液面之间形成的密闭室，当压缩空气把炉膛密闭室内的铁水液面压低到接近浇注孔与炉膛的连通口时，铁水包向浇注孔内再次浇注铁水，同时关闭进气阀，开启电---气比例控制阀放气，使浇注过程中结晶器内和浇注孔内的铁水液面始终维持在结晶器上法兰盘的高度。炉膛(4)外侧有一锥型浇注孔(5)，浇注孔(5)与炉膛(4)之间有隔墙(3)，其在下部相通，在低炉体出口上固定连接结晶器(16)，在结晶器(16)正上方设有牵引装置(14)。密封炉盖(7)由压紧螺母(10)、压板(11)、垫块(12)、深埋丝杆(13)和高温密封圈(6)构成。气压控制装置进气管路上设有除水装置，放气管路上有水冷降温装置。

运用本装置生产铸铁管的工艺方法按以下步骤进行：

1、堵塞泄铁铁孔，用喷火装置对炉膛作预热，使之升温至800度以上。随后压紧炉盖。

2、用牵引辊夹持住空心引晶杆，将开有T型缺口的一端插入结晶器1/3深处。

3、从浇注口注入铁水，待铁水液面升至结晶器上法兰盘高度为止。第1包铁水的温度要高于正常浇注温度100℃左右，以补偿较低温炉膛的热量损失。

4、开启结晶器冷却水。通过引晶杆下部观察槽观察，待结晶器内铁水出现一圈凝固层后，启动牵引机，一步一步拉拔。凝固壳层与引晶杆通过T型缺口连接，引晶杆牵引凝固了的管状铸坯出结晶器。升过牵引辊后，按要求切断成一定长度。

5、从拉拔一开始，即开启气压控制柜的增压阀，向炉膛内进气，以补充铁水消耗引起的体积损失。通过管坯尺寸计算炉膛内铁水体积的减少量，待炉膛内铁水液面下降到与浇注管连通孔接近时，第2包铁水开始注入。此时关闭增压阀，打开放气比例阀，此阀控制放气的速度，使结晶器内铁水液面保持恒定。也可在放气速率一定时，通过观察浇注孔里的液面变化来调整浇注速度来实现同一目的。浇注完毕，关闭放气阀，打开增压阀，重复第二轮拉拔过程。

6、管坯的壁厚通过调整拉拔速度或冷却水量来掌握。

7、拉拔结束，或中途发生意外中断，通过泄铁口排出剩余铁水。

Claims (3)

1、一种反重力法无芯连续铸造铸铁管的装置，包括一个由高低两个炉体连为一体的保温炉体(1)、炉盖(7)、炉盖的进气孔(9)、放气孔(8)与气压控制柜连接，其特征在于：在低炉体出口上固定连接结晶器(16)，牵引装置(14)在结晶器正上方，高炉体炉膛(4)外侧有一锥型浇注孔(5)，浇注孔与炉膛之间有隔墙，在下部相通。

2、根据权利要求1所述的无芯连续铸造铸铁管的装置，其特征在于通过压紧炉盖的零件(10)、(11)、(12)、(13)和高温密封圈(6)，使炉盖(7)与炉膛(4)及铁水(2)的液面之间形成了一个容积可变化的密闭室。

3、根据权利要求1所述的无芯连续铸造铸铁管的装置，其特征在于当压缩空气把炉膛密闭室内的铁水液面压低到接近浇注孔与炉膛的连通口时，铁水包向浇注孔内再次浇注铁水，同时关闭进气阀，开启电---气比例控制阀放气，使浇注过程中结晶器内和浇注孔内的铁水液面始终维持在结晶器上法兰盘的高度。

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