CN101433946A - 用于传送粉末的设备、相应的铸造装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于传送粉末的设备，包括出口管道(40)和用于混合气体和粉末(P)的腔体(42)，所述腔体与出口管道相连。所述设备包括用于向混合腔(42)供应粉末的粉末供应设备(44)和向混合腔供应气体的设备(46)。所述气体供应设备(46)设有装置(74、76)用来调整气体流速。用于铸造液态金属的装置。

Description

用于传送粉末的设备、相应的铸造装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于传送粉末的设备，该类型的设备包括：

-出口管道，

-混合气体和粉末的腔体，所述腔体与出口管道相连。

本发明特别用于用旋转的铸造模具制造铸铁管道的装置。

背景技术

现有技术中已知利用铸造液态金属来制造管道的装置。这样的装置是已知的，例如，在文件FR-A-2868346中。该铸造装置包括旋转铸造模具和用来铸造液态金属的设备。

为了提高管道的质量，该装置包括用来传送粉末到铸造模具表面上的设备。该设备是用于在液态金属沉积前将粉末沉积在表面上。

利用这种装置产生了如下的限制条件。

在铸造模具表面上分布的粉末必须尽可能的均匀。

管道的生产率高，管道的铸造周期约为40秒。因此，沉积粉末必须在非常短的时间内实施。

在沉积周期的开始和结束，传送粉末的开始和结束同样必须非常简短。

所述已知的粉末传送设备并不能在铸造模具表面上以较高水平均匀地分布粉末。

发明内容

本发明的一个目的就是提高沉积粉末的均匀度。

为了实现所述目的，本发明涉及一种如上所述的用于传送粉末的设备，其特征在于，其包括用于向混合腔供应粉末的粉末供应设备和用于向混合腔供应气体的设备，并且该气体供应设备具有调整气体流速的装置。

根据特定实施例，根据本发明的设备包括一个或多个如下特征：

-所述调整气体流速的装置是以质量的形式调整气流速的流速调整装置；

-所述粉末供应设备具有调整粉末流速的装置；

-所述调整粉末流速的装置是以质量的形式调整粉末流速的粉末流速调整装置；

-所述粉末供应设备包括供应管路和用于粉末的传送螺纹件，并且所述供应管路开口于混合腔内；

-所述供应管路和传送螺纹件相对于水平方向是倾斜的，特别是以30°到60°之间的角度倾斜，优选地相对于水平方向以45°倾斜，开口于混合腔内的供应管路的所述端为供应管路上端；

-所述粉末供应设备包括用于传送螺纹件的驱动马达，所述粉末流速调整装置包括调整马达转速的装置；

-所述粉末供应设备包括用于均衡由传送螺纹件随时间传送的粉末量的均衡设备；

-所述均衡设备包括固定到传送螺纹件朝向混合腔一侧的端片，所述端片具有用于搅拌粉末的构件，特别是杆；

-所述粉末供应设备包括容纳粉末的容器，特别是变质处理的粉末；

-所述粉末包括至少一种如下的成份：FeSi，CaF₂，MgF或SiCa；和

-所述粉末包括至少50％重量百分比的微粒大小介于100μm和200μm之间的微粒。

本发明进一步涉及一种用于铸造液态金属的装置，该类型的装置包括：

-具有铸模表面的铸模；

-具有液态金属出口的液态金属铸造槽，和

-粉末传送设备，

其特征在于所述粉末传送设备为如上所述的设备，

并且该粉末传送设备用于在铸模表面上沉积粉末。

根据具体实施例，所述铸造装置包括一个或多个如下技术特征：

-所述铸模是具有旋转方向的旋转铸模，并且用于制造管道；

-所述铸模具有轴部和嵌套端部，并且所述装置包括用于沉积粉末在与嵌套端部相关联的铸模表面部分的辅助设备；

-所述粉末传送设备用于按照主投射方向沉积粉末在铸模表面，所述主投射方向具有与铸模旋转方向相反方向的分量。

最后，本发明涉及一种用于使用如上所述装置的方法，包括如下步骤：

-利用粉末传送设备沉积预定量的粉末于铸模表面；

-利用铸造槽铸造一定量的液态金属于具有粉末的铸模表面上。

附图说明

通过阅读以下的描述可以更好地理解本发明，所述描述是完全通过举例的方式和参照附图的方式进行的，其中：

图1是根据本发明的用于制造管道的装置的示意图；

图2是图1中所示装置的详图，示出了更大比例尺绘制的铸模；

图3是根据本发明的装置沿图2中III-III线的部分截面图；

图4示出了在沉积粉末阶段的铸模；

图5示出了根据本发明的用于传送粉末的设备；和

图6示出了图5中VI的放大详图。

具体实施方式

图1说明了用铸铁制造管道的装置，总体用2标记。

所述装置2包括容器4、浇铸设备6、铸造槽道8、旋转铸模10、冷却设备12和用于移除已经制成的管道的设备14。所述装置2用来制造管道16。

所述容器4是用于容纳液态金属(例如，铸铁，特别是球状或层状铸铁)的难熔材料制成的罐。

所述浇铸设备6是可倾斜的设备，具有对应于管道16所需的液态金属量的容积。

所述铸造槽道8是从浇铸设备6引导到铸模10的槽。所述铸造槽道8包括与设备6接近的入口20和延伸到铸模10的出口22。所述铸造槽道8相对于水平方向是以出口22低于入口20的方式倾斜的。

所述旋转铸模10，同样称为“铸造模具”，是通过旋转产生的对称形状，在目前的示例中基本是圆筒形的，具有中心轴线X-X，所述轴线以平行于铸造槽道8的方式相对于水平方向倾斜。下面将用到的“轴向”和“径向”的表述方式是参照于所述中心轴线X-X。

所述铸模10具有内部表面24和外部表面26，其中内部表面24具有管道16阴(negative)表面的形状。所述铸模10包括指向入口20的轴部28，和指向入口20反向的嵌套端部30。所述轴部28形成管道16的轴和光管端，嵌套端部30(参照图2和4)形成管道16的嵌套端。

驱动设备可以驱动所述铸模10就绕轴线X-X旋转而言按照方向R旋转(参照附图3)，所述驱动设备未示出。此外，所述铸模10可以被驱动就沿轴线X-X平动而言在铸件起始位置(其中出口22面向嵌套端部30)和铸件端位置(其中出口22面向轴部28的位于嵌套端对面的端)之间平动。

所述冷却设备12，例如是玫瑰状洒水装置。所述移除设备14用于从铸模10沿轴向移除铸管16。

所述设备6、12和14，所述容器4和铸造槽道8本身是已知的，在这里不进行详细描述。

所述管道制造装置2包括嵌套端型芯32。所述型芯32可以围绕相对于中心轴线X-X横向延伸的轴线Y-Y在间隙位置(未示出)和模制位置(图2和4中示出)之间枢转，其中在间隙位置型芯32延伸到铸模10的外部，在模制位置型芯32延伸到嵌套端部30中。

所述装置2还包括主粉末传送设备34，其用于将粉末P沉积在铸模内部表面24上。所述装置2还具有用于将粉末沉积在铸模嵌套端部30表面部分上的辅助设备36。通过辅助设备36沉积的粉末与通过主传送设备34沉积的粉末相同。

所述的粉末传送设备34在图5中详细示出。

所述主传送设备34包括固定到铸造槽道8的出口管道40。

所述主传送设备34具有混合腔42、用于向混合腔42供应粉末的粉末供应设备44和用于向混合腔42供应气体的气体供应设备46。所述传送设备34具有将混合腔42的出口和出口管道40的入口相连的柔性管48，和布置于出口管道40出口端区域的扩散装置50。

所述主粉末传送设备34用于将粉末P与传送气体混合。所述粉末供应设备44包括供应管路52和布置在供应管路52内的传送螺纹件54。所述供应管路52限定了入口端52A和出口端52B，所述端52B开口于混合腔42内。所述入口端52A连接到用于储存粉末P的储存器56。所述储存器56具有用于引导粉末进入入口端52A的喷射装置58。

所述粉末供应设备44包括马达60，所述马达通过逐级降速机构62与传送螺纹件54相连，并且用于驱动传送螺纹件54旋转。

如图6中所示，供应管路52的中心轴线相对于水平方向以角度α倾斜。采用这种方式，所述供应管路52和传送螺纹件54相对于水平方向是倾斜的。它们以在30°到60°之间的角度α倾斜，优选的以α为45°的角度倾斜。采用这种方式，当使用所述装置时，所述混合腔42内的气体压力不会导致供应管路52排斥粉末P(假设粉末在管路52内趋于被压缩)。

所述粉末供应设备44进一步具有用于均衡随时间传送的粉末量的均衡设备。所述均衡设备在目前的情况下，包括固定到传送螺纹件54上的端片64。所述端片64固定在传送螺纹件54指向混合腔42的一侧。如图6中所示，所述端片64包括具有圆柱形底部并且轴线与传送螺纹件54相应轴线相合的构件65，和采用杆66形式的搅拌构件，所述杆沿相对于螺纹件54相应轴线的径向方向延伸。

所述气体供应设备46包括通过减压阀72、电磁阀74和流速计76与混合腔42连续相连的压缩空气源70。

第一压力表78在减压阀72和所述电磁阀74之间连接到压缩空气管线，第二压力表80在电磁阀74和流速计76之间连接到压缩空气管线。

所述减压阀72用于在电磁阀74的上游形成预定压力，所述电磁阀74和所述流速计76用于以质量的形式调整气体流速，所述气体按照减压阀72形成的压力引入到混合腔42内。

所述装置2具有控制设备100，通过控制线路至少分别与所述马达60和所述电磁阀74相连，因此所述控制设备用于调整传送螺纹件54的转速和电磁阀74的开启(opening)。

再次参照图4，铸造槽道8的极端位置和扩散装置50是可见的。所述扩散装置50相对于所述铸造槽道8的出口22布置成凹进的形式，因此，位于液态金属流速方向的上游，并且用于在铸模10内沉积粉末P仅达到沉积界限L。

图4示出了辅助设备36的放大详细图。所述辅助设备36包括投射端片90，所述投射端片用于至少向嵌套端部30的表面上投射粉末P。所述辅助设备36还包括与端片90相连的粉末源92。

所述投射端片90固定到型芯32上，并且当型芯32从其间隙位置枢转向其模制位置时，所述投射端片用于向铸模10内投射粉末P。

所述投射端片90还用于在轴部28的部分上沉积粉末，所述轴部在沉积界限L和嵌套端部30之间延伸。

所述装置2按照如下方式操作。

从铸模10就位(其中管道16预先被移除单元14移除)这种情况开始，也就是说，所述铸造槽道8的出口22在铸模10的外部，并且型芯32在其间隙位置上。

最初，所述铸模10以旋转方向R驱动，所述型芯32枢转到模制位置。在该枢转操作过程中，所述投射端片90沉积粉末P于嵌套端部30和从所述部件30延伸到界限L的轴部28的部分上。

当型芯32位于模制位置时，所述辅助设备36停止。

随后，所述铸模10运动到其铸造开始位置，也就是说，如图1和2中所示的进入到左边的停止位置。

接下来，所述传送设备34启动，也就是说，所述传送螺纹件54被马达60和逐级降速机构62驱动旋转并且传送粉末P到混合腔42内。利用传送螺纹件54的转速，引入到混合腔42的粉末P的质量流速可以通过控制设备100精确地调整。同时，控制设备100利用电磁阀74和流速计76来调整引入到混合腔42的压缩空气的质量流速。

如此以来，粉末的质量流速和空气的质量流速之间的关系可以非常精确地调整，沉积到铸模10表面上的粉末P的量就确定了。

所述两质量流速的关系按照如下的函数计算出：

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{Qp}}{\mathrm{Qa}}$

其中Qp是以Kg/min表示的粉末流速，Qa是以Kg/min表示的气体流速，特别是空气流速。

β优选5到10之间。

所述主传送设备34沉积粉末P在部件28的表面上同时所述铸模10向其铸造端位置移动。同时，液态金属通过铸造管道8浇注到铸模10内。

如图3中所示，所述扩散装置50用于在主投射方向i内投射粉末P，所述主投射方向具有与旋转方向R相反方向的分量。这样有助于将粉末均衡的覆盖在铸模10的表面上方。

所述粉末P，例如，是变质处理的粉末、热防护粉末或耐腐蚀粉末、或多种上述粉末的混合物。所述粉末P包括，例如，至少如下的一种成份：FeSi，CaF₂，MgF或SiCa。

所述粉末P有利地包括至少50％重量百分比的、微粒大小介于100μm和200μm之间的微粒。具有所述微粒大小的微粒，首先，不会被热的液态金属产生的气流带走，第二，足够小以至于可以在铸铁内产生大量的核心。

所述粉末P优选地包括至少75％重量百分比的上述微粒大小的微粒。

控制粉末的质量流速和气体的质量流速的关系可以使得粉末精确并且均匀地沉积到铸模内。

Claims (17)

1.用于传送粉末的设备，该类型的设备包括：

-出口管道(40)，

-用于混合气体和粉末(P)的腔体(42)，所述腔体与出口管道相连，

该设备包括用于向混合腔(42)供应粉末的粉末供应设备(44)和用于向混合腔供应气体的设备(46)，

所述气体供应设备(46)具有装置(74、76)，来调整气体流速，所述粉末供应设备(44)包括供应管路(52)和用于粉末的传送螺纹件(54)，所述供应管路开口于混合腔(42)内，

其特征在于，所述供应管路(52)和所述传送螺纹件(54)相对于水平方向是倾斜的。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述调整气体流速的装置是以质量的形式调整气体流速的流速调整装置(74、76)。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述粉末供应设备(44)具有调整粉末流速的装置(60、62)。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于所述调整粉末流速的装置是以质量的形式调整粉末流速的粉末流速调整装置。

5.如合并权利要求2和4所述的设备，其特征在于所述粉末质量流速(Qp)和气体质量流速(Qa)之间的关系β介于5和10之间。

6.如权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于所述供应管路(52)和传送螺纹件(54)以从30°到60°的角度倾斜，优选地以45°的角度相对于水平方向倾斜，开口于混合腔(42)内的供应管路的所述端为供应管路上端。

7.如权利要求3或4所述的设备，其特征在于所述粉末供应设备(44)包括用于传送螺纹件的驱动马达(60)，所述粉末流速调整装置包括调整马达转速的装置。

8.如权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于所述粉末供应设备(44)包括用于均衡由传送螺纹件(54)随时间传送的粉末量的均衡设备(64)。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于所述均衡设备包括固定到传送螺纹件(52)朝向混合腔一侧的端片(64)，所述端片具有用于搅拌粉末的构件(66)，特别是杆。

10.如前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于所述粉末供应设备(44)包括容纳粉末(P)，特别是变质处理的粉末的储存器(56)。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于所述粉末(P)包括至少一种如下的成份：FeSi，CaF₂，MgF或SiCa。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于所述粉末包括至少50％重量百分比的、微粒大小介于100μm和200μm之间的微粒。

13.用于铸造液态金属的装置，该类型的装置包括：

-具有铸模表面(24)的铸模(10)，

-具有液态金属出口(22)的液态金属铸造槽道(8)和

-粉末传送设备(34)，

其特征在于，所述粉末传送设备(34)为根据前述任一项权利要求所述的设备，

并且所述粉末传送设备(34)用于在铸模表面(24)上沉积粉末。

14.如权利要求13所述的铸造装置，其特征在于所述铸模(10)是具有旋转方向(R)的旋转铸模，并且用于制造管道。

15.如权利要求14所述的铸造装置，其特征在于所述铸模(10)具有轴部(28)和嵌套端部(30)，并且所述装置包括用于沉积粉末在与嵌套端部(30)相关联的铸模表面部分上的辅助设备(36)。

16.如权利要求14或15所述的铸造装置，其特征在于所述粉末传送设备(34)用于按照主投射方向(i)沉积粉末在铸模(10)表面上，所述主投射方向(i)具有与铸模旋转方向(R)相反方向的分量。

17.用于使用如权利要求13到16任一项所述装置的方法，包括如下步骤：

-利用粉末传送设备(34)沉积预定量的粉末于铸模表面，

-利用铸造槽道(8)铸造一定量的液态金属于具有粉末的铸模表面上。

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