CN1046106C - 一种大型薄壁件的铸造工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型薄壁件的铸造工艺和设备，主要特点是铸件从一端开始逐渐加热连续凝固，砂芯与铸件及引出机构同时移动。该发明解决了大型薄壁件铸造时易缩松的缺陷，并改善了铸件材料的性能，能铸造出又薄又长并且内表面有加强筋的圆筒铸件。

Description

一种大型薄壁件的铸造工艺及设备

本发明涉及铸造工艺及设备，特别是涉及大型薄壁件的铸造工艺及设备。

“压差铸造法”是目前国内外铸造大型薄壁件比较先进的方法，它是通过控制压力来进行填充的铸造方法。与重力浇铸法相比，能平稳真充铸件，在压力下结晶铸件致密性较高。但从多年生产的效果来看，这种铸造方法还存在着一些不足之处：(1)填充性能不足，一般铸出的铸件的厚度为6-8mm，长度700-800mm，远远满足不了铸出更薄更长铸件的要求。(2)内表面有突起(如筋、棋子、台子等)的薄壁圆筒铸件，经常出现缩松缺陷。这是因为凝固金属壳包围的孤立的液相区的结晶就容易出现缩松缺陷。

日本大野笃美开发的新的连续铸造方法O.O.C.法(即Ohno Continuous Cast-ing.)也只能铸造内外表面都光滑的铸件。

本发明的目的是：设计一种砂芯与铸件同时移动的连续定向凝固的铸造方法和设备，以解决上述薄壁长筒年铸造的缺点。

本发明提供一种大型薄壁件的铸造工艺，通过加热盛装金属液体的坩锅22和连续铸造铸件的结晶器25，使之与液体金属接触的结晶器25和砂芯14的温度在金属的凝固温度以上，来阻止液体金属在铸模上生成晶核，当以一定速度把铸件从结晶器25中拉出时，在结晶器外用冷却水冷却铸件，使铸件在结晶器25口迅速凝固，其特征是：将一个细长的砂芯14沿铸件的拉出方向放入结晶器25中，铸造时，当铸件由引出底座2引出时，砂芯14随同铸件一起被拉出。

本发明提供一种大型薄壁件的铸造设备，由保温炉、引出机构、冷却系统、电控系统组成，其中保温炉是由炉壳20、加热体21、坩锅22组成，坩锅22的底部中间有一大开口，开口处装有结晶器25，结晶器25内壁有加热体26，结晶器25中插有砂芯14，结晶器25与砂芯14之间保持一定的相对位置；冷却系统的冷水管4在结晶器的外部，围绕在砂芯14和引出底座2的周围；其特征是：在铸件的拉出方向上于结晶器25中放有一个细长的砂芯14，砂芯14与引出底座2固定相连，结晶器25与砂芯14保持给定的间隙。

本发明有下列效果和优点：

1、填充能力高，可铸成1-5mm厚的长铸件，可铸成复合材料的舱体。由于铸件是逐步移出结晶器25外的，并且结晶器25及砂芯均处高温状态，只有靠近结晶器25的出口处才冷却结晶，因此保证了充分的填充能力。

2、补缩能力高，可基本上杜绝缩松缺陷。由于铸件是依次迅速凝固的，所以铸缩可以得到充分的补缩。

3、铸件表面光洁，可实现无余量铸造。结晶器25的温度很高，铸件只有在结晶器出口处才凝固，因而铸件很光洁，而且由于铸件的收缩作用，铸件外表面几乎不与结晶器25磨擦，因此能得到表面质量很高的铸件。

4、改善了材料的性能。由于铸件是逐步连续冷却的。使凝固过程中的晶粒的成长从铸件的前端开始，依次长成，因此，即使在铸件引出部分有很多晶粒生成，但上于“竞争成长”，最后只有晶粒的优先成长方位与冷地方向相同的晶粒才能保存下来。

5、由于砂芯14与铸件一同移出，所以内部带加强筋及凸台的薄壁筒形铸件可以很好地铸出。

附图1为本发明实施例一的预热炉、保温炉、引出机构、冷却机构部分的示意图。

附图2为本发明实施例一的砂芯内部安装加热装置的示意图。

下面结合附图详细说明本发明的设备与工艺。

实施例一：

本发明的设备由保温炉、引出机构、冷却系统、电控系统组成。

保温炉是由炉壳20、加热体21、坩锅22等组成，坩锅22的底部中间有一大的开口，开口处按装有结晶器25，结晶器25的壁内装有加热体26。结晶器25中插有砂芯14，结晶器25与砂芯14之间的空间就是铸件成型的地方。结晶器25出口外有冷水管4，当铸造时，冷水管不断喷水于铸件上，使铸件迅速冷却。砂芯14与铸件的能上能下出底座2相连。

本发明的工艺是通过砂芯14、铸件5同时移动来实现连续定向凝固铸造的。工作时，启动坩锅22的加热电源，使输液管7及坩锅22的温度保持在合金熔点以上的一定温度，打开柱塞8，使精炼好的金属液体流入坩锅22内，再打开喷水管4，使结晶器25内的热电偶28达到某一指定温度时，启动引出底座2，使砂芯14与之一起缓慢引出铸件。

如附图1所示，砂芯14与引出底座2嵌接，引出底座2上有燕尾槽3。保温炉由炉壳20、炉盖19、保温炉底支座29构成，炉壳20的底部有一开口与结晶器25相连，结晶器25壁装有加热体26，坩锅22由支持物27支撑，结晶器25内有热电偶28。砂芯14放置在结晶器25中，使之与结晶器25四周保持给定间隙，砂芯14的底端与引出底座相连。保温室9内的输液管7通过柱塞8控制金属液体的流入。柱塞杆6与柱塞8连接。预热炉壳体10上方装有炉盖13，预热炉壳体10内侧依次有预热炉保温层11、预热炉加热体12、热电偶15。热电偶17、18皆由保温炉盖19引入保温炉内。坩锅22内是金属液体。喷水管4在结晶器25出口外部。

当需要铸造时，先将砂芯14安装在引出底座2上，并一起插入结晶器中，使底座塞住结晶器出口。启动预热炉、保温炉和保温室9的电源，使预热炉、坩锅22和输液管7保持一定温度，打开柱塞8，使达到一事实上温度的金属液体通过输液管7进入保温炉中的坩锅22中，开始打开喷水管4，使喷水管4以一定流量向引出底座2喷冷却水，当结晶器内的热电偶指示一定的温度后，以一定的速度将引出机构2连接，因而铸件5及砂芯14随着引出底座一起被逐渐引出结晶器之外。由于喷水管4不断地向铸件5喷射冷却不，铸件5在结晶器的出口处迅速冷却。

实施例二：

上述的大型薄壁件的铸造中，砂芯14中间可安装加热装置，如附图2所示。加热装置可由铁杆33悬挂在砂芯14内，加热器外表面是耐火土30制成的，耐火土30中间嵌有加热体31，并引出热电偶32，加热装置与砂芯内壁之间有一定间隙。

实施例三：

实施例一中所述的大型薄壁件的铸造可在有一定的压力的封闭装置中进行。

实施例四：

如实施例一所述的设备，由于保温炉封闭性好，所以可以充以Ar气等特殊气体，实现铝-锂合金的铸造。

Claims (8)

1．一种大型薄壁件的铸造工艺，通过加热盛装金属液体的坩锅(22)和连续铸造铸件的结晶器(25)，使之与液体金属接触的结晶器(25)和砂芯(14)的温度在金属的凝固温度以上，来阻止液体金属在铸模上生成晶核，当以一定速度把铸件从结晶器(25)中拉出时，在结晶器外用冷却水冷却铸件，使铸件在结晶器(25)口迅速凝固，其特征是：将一个细长的砂芯(14)沿铸件的拉出方向放入结晶器(25)中，铸造时，当铸件由引出底座(2)引出时，砂芯(14)随同铸件一起被拉出。

2．根据权利要求1或2所述的大型薄壁件的铸造工艺，其特征是：在砂芯(14)的内部加热使之保持一定的温度。

3．根据权利要求1或2所述的大型薄壁件的铸造工艺，共特征是：该铸造过程可以在有一定压力的封闭空间内进行。

4．一种大型薄壁件的铸造设备，由保温炉、引出机构、冷却系统、电控系统组成，其中保温炉是由炉壳(20)、加热体(21)、坩锅(22)组成，坩锅(22)的底部中间有一大开口，开口处装有结晶器(25)，结晶器(25)内壁有加热体(26)，结晶器(25)中插有砂芯(14)，结晶器(25)与砂芯(14)之间保持一定的相对位置；冷却系统的冷水管(4)在结晶器的外部，围绕在砂芯(14)和引出底座(2)的周围；其特征是：在铸件的拉出方向上于结晶器(25)中放有一个细长的砂芯(14)，砂芯(14)与引出底座(2)固定相连，结晶器(25)与砂芯(14)保持给定的间隙。

5．根据权利要求5所述的大型薄壁件的铸造设备，其特征是：保温炉上部装有加热砂芯(14)的预热炉，预热炉壳体(10)上方装有炉盖(13)，预热炉壳体(10)内依次有预热炉保温层(11)、预热炉加热体(12)、热电偶(15)。

6．根据权利要求5所述的大型薄壁件的铸造设备，其特征是：在砂芯(14)内部安装加热装置。

7．根据权利要求5或6所述的大型薄壁件的铸造设备，其特征是：本发明可以放置在一有一定压力的封闭装置内。

8．根据权利要求5或6所述的大型薄壁件的铸造设备，其特征是：砂芯(14)上可以有铸造加强筋用的凹槽和凹坑。