CN106735040A - 用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，通过在碳钢外管上下两侧加装下端磁铁、上端磁铁形成固定磁场，使金属材料的凝固过程中实施电磁搅拌，使金属液在电磁力和离心力的双重作用下实现金属晶粒生长方式由柱状晶方式转变为等轴晶方式，金属液的流动性将会更好，金属液的成分更加均匀，凝固中不会再出现成分偏析现象。另外离心浇铸时的轴向定位是通过在碳钢外管两端管端堵板外侧分别安装有前端定位轮、后端端止推定位轮进行轴向定位，不仅使碳钢外管在轴向上能够调整长度，而且在垂直方向上可以适应不同直径的碳钢外管，保证结合面接触稳定不会发生轴向串动及振动，可有效地解决现有技术中存在的不足。

Description

用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机

技术领域

本发明涉及金属离心浇铸机技术领域，尤其涉及一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机。

背景技术

冶金矿山输送矿粉通常采用气流输送固体矿粉，其输送管道通常包括直管和改变矿粉流运动方向的不同角度的弯管组成，现有输送管道通常采用一种双金属耐磨复合管，包括从外向内依次复合的外管和耐磨内管，外管为碳钢外管，耐磨内管为铸造耐磨合金钢耐磨内管，该双金属耐磨复合管结构简单、成本低廉，通过设置依次复合的外管和耐磨内管，与传统单一金属材料无缝、或焊接钢管制成的输送管道相比，双金属管材具有良好的强度和耐腐蚀性，且成本低，提高了矿粉输送管道的使用寿命。但现有技术生产双金属耐磨复合管见图1是使用离心浇铸机在离心铸造耐磨内管过程中，由于使用碳钢外管、其两端加装管端堵板进行离心铸造，见图2，所以一方面受金属液的传热方向性强的影响容易产生柱状晶，另一方面由于碳钢外管冷型的激冷作用影响，使其很容易产生成分偏析。而且夹带固体矿粉的高速气流在流经双金属管材管道时，固体颗粒对管道产生严重的磨损，从而使管道产生柱状晶区域和产生成分偏析区域的管道壁磨损严重，使得起到保护层作用的耐磨内管受到严重的磨损影响，妨碍了现有双金属耐磨复合管寿命的延长。不仅导致管道使用寿命短，同时严重影响到管道系统的安全运行，此外，管道破损后必须停机更换，维修成本高、严重影响冶金矿山的正常运转。另外离心铸造时的管材轴向定位是在碳钢外管外表面上加装两个定位环，定位环通过锁紧螺栓进行固定，并且定位环分别夹在两个旋转托辊的轴向内侧或外侧进行轴向定位，定位时费时费力。因此，需要一种技术方案解决上述问题。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，使其在矿粉高速气流输送过程中的管道寿命得到延长。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

本发明公开了一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，主要包括主动托辊、从动托辊、托辊支架、碳钢外管、浇铸小车、浇包、电机、前端定位轮、后端止推定位轮、下端磁铁、上端磁铁；所述主动托辊和从动托辊安装在托辊支架上，两个主动托辊通过同轴的托辊连接轴、联轴器同轴连接有电机，两个从动托辊呈平行于两个主动托辊状且通过托辊连接轴、联轴器同轴连接，所述碳钢外管两端通过螺栓分别安装有管端堵板，碳钢外管安装在主动托辊和从动托辊上；所述管端堵板中心部位设置有中心孔，所述浇铸小车上安装有呈弯管状浇铸流道，浇铸小车的下部设置有滚轮、且滚轮安放于轨道上，所述浇铸流道的上部安放在浇包的出口处，浇铸流道的下部通过管端堵板中心孔伸入碳钢外管中。

所述下端磁铁、上端磁铁沿碳钢外管轴线方向呈上、下对称平行于碳钢外管轴线方向分别设置与碳钢外管上、下侧，下端磁铁固定安装于平台上，上端磁铁固定安装于磁铁支架上，所述磁铁支架下端可拆卸固定安装于平台上的磁铁支架定位挡块内，所述碳钢外管离心浇铸时的轴向定位是通过在碳钢外管两端管端堵板外侧分别安装有前端定位轮、后端止推定位轮进行轴向定位。

所述磁铁支架包括支架立梁I、支架立梁II、支架立梁III、支架下纵梁、支架上纵梁、支架横梁、加强筋板，所述支架立梁I和支架横梁通过焊接呈门框式结构设置、且垂直相交处焊接有加强筋板，所述支架立梁II和另一根支架横梁通过焊接呈门框式结构设置、且垂直相交处焊接有加强筋板，所述支架立梁III和第三根支架横梁通过焊接呈门框式结构设置、且垂直相交处焊接有加强筋板，所述支架下纵梁呈碳钢外管轴向方向分别焊接在支架立梁I、支架立梁II、支架立梁III呈门框式结构两侧竖直方向中间部位，所述支架上纵梁呈碳钢外管轴向方向焊接在支架立梁I、支架立梁II、支架立梁III呈门框式结构上侧支架横梁的中间部位，用于安装上端磁铁。

所述前端定位轮包括前定位轴、滚动轴承I、前压板、密封圈I，所述前定位轴呈竖直方向阶梯轴形状固定设置在平台上，所述滚动轴承I套装安装于前定位轴上端阶梯轴处，并且滚动轴承I内圈上下侧面分别通过前压板、前定位轴上端阶梯轴台肩进行轴向定位，所述前压板通过螺栓可拆卸安装于前定位轴上端面处，所述密封圈I安装于前压板下侧面周向边缘处，用于滚动轴承I密封。

所述后端止推定位轮具有纵向移动功能，包括后定位轴、滚动轴承II、后压板、密封圈II、双头螺栓、上滑块、下滑座、上滑块凸滑道、下滑座凹滑道、T型滑座、下滑座T型滑道，所述下滑座呈长方体状固定安装在平台上，所述下滑座凹滑道呈与碳钢外管轴向方向平行的纵向方向设置在滑座上侧面的中间部位，所述下滑座T型滑道呈倒立T形、纵向通透结构分别设置与下滑座凹滑道的两侧，且下滑座T型滑道呈间隙配合可滑动安装有呈倒立T形的T型滑座，所述T型滑座呈竖直方向中间部位设置有呈通透状螺纹孔；

所述上滑块呈长方体状通过双头螺栓可滑动固定安装在下滑座上，所述上滑块凸滑道呈与碳钢外管轴向方向平行的纵向方向设置在上滑块下侧面的中间部位，且上滑块凸滑道呈间隙配合可纵向移动放置于下滑座凹滑道内，上滑块凸滑道两侧、与下滑座T型滑道相对应的部位还分别设置有竖直方向通透状的用于安装双头螺栓的4个螺栓孔；

所述后定位轴呈竖直方向阶梯轴形状固定设置在上滑块上，所述滚动轴承II套装安装于后定位轴上端阶梯轴处，并且滚动轴承II内圈上下侧面分别通过后压板、后定位轴上端阶梯轴台肩进行轴向定位，所述后压板通过螺栓可拆卸安装于后定位轴上端面处，所述密封圈II安装于后压板下侧面周向边缘处，用于滚动轴承II密封。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明公开了一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，通过在碳钢外管上下两侧加装下端磁铁、上端磁铁形成固定磁场，使金属材料的凝固过程中实施电磁搅拌，使金属液在电磁力和离心力的双重作用下实现金属晶粒生长方式由柱状晶方式转变为等轴晶方式，金属液的流动性将会更好，金属液的成分更加均匀，凝固中不会再出现成分偏析现象。另外离心浇铸时的轴向定位是通过在碳钢外管两端管端堵板外侧分别安装有前端定位轮、后端止推定位轮进行轴向定位，不仅使碳钢外管在轴向上能够调整长度，而且在垂直方向上可以适应不同直径的碳钢外管，保证结合面接触稳定不会发生轴向串动及振动，可有效地解决现有技术中存在的不足。

附图说明

图1是现有技术离心浇铸机整体结构示意图；

图2是图1的A向结构示意图；

图3是现有技术碳钢外管及两端加装堵板结构示意图；

图4是本发明离心浇铸机整体结构示意图；

图5是本发明离心机结构示意图；

图6是本发明的B向结构示意图；

图7是本发明的C向结构示意图；

图8是本发明离心浇铸机轴向定位装置安装结构示意图；

图9是图8的俯视图；

图10是本发明离心浇铸机磁铁支架安装结构示意图；

图11是图10的左视图；

图12是本发明前端定位轮结构视图；

图13是本发明后端止推定位轮结构主视图；

图14是本发明后端止推定位轮结构左视图；

图15是本发明后端止推定位轮结构俯视图；

图16是本发明的T型滑座结构主视(a)、左视(b)、俯视(c)图。

附图标记说明：1-浇包、2-浇铸流道、3-浇铸小车、4-轨道、5-托辊支架、6-主动托辊、7-托辊连接轴、8-联轴器、9-平台、10-电机、11-管端堵板、12-碳钢外管、13-从动托辊、14-前端定位轮、141-前定位轴、142-滚动轴承I、143-前压板、144-密封圈I、15-下端磁铁、16-磁铁支架、161-支架立梁I、162-支架立梁II、163-支架立梁III、164-支架下纵梁、165-支架上纵梁、166-支架横梁、167-加强筋板、17-上端磁铁、18-后端止推定位轮、181-后定位轴、182-滚动轴承II、183-后压板、184-密封圈II、185-双头螺栓、186-上滑块、187-下滑座、188-上滑块凸滑道、189-下滑座凹滑道、190-T型滑座、191-下滑座T型滑道、20-磁铁支架定位挡块。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

需要注意的是，这里的、“前”、“后”、“上”、“下”只是为了便于描述本发明而定义的示例性方向，如附图所示，纸面左侧方向为“前”，纸面右侧方向为“后”，纸面上侧方向为“上”，纸面下侧方向为“下”。当然本领域技术人员在本发明的基础上理解，也可以其它方式定义“左”、“右”、“前”、“后”、“上”、“下”等方向，同样落入本发明的保护范围之内。

如图4-图9所示，所述用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，主要包括主动托辊6、从动托辊13、托辊支架5、碳钢外管12、浇铸小车3、浇包1、电机10、前端定位轮14、后端止推定位轮18、下端磁铁15、上端磁铁17；所述主动托辊6和从动托辊13安装在托辊支架5上，两个主动托辊6通过同轴的托辊连接轴7、联轴器8同轴连接有电机10，两个从动托辊13呈平行于两个主动托辊6状且通过托辊连接轴7、联轴器8同轴连接，所述碳钢外管12两端通过螺栓分别安装有管端堵板11，碳钢外管12安装在主动托辊6和从动托辊13上；所述管端堵板11中心部位设置有中心孔，所述浇铸小车3上安装有呈弯管状浇铸流道2，浇铸小车3的下部设置有滚轮、且滚轮安放于轨道4上，所述浇铸流道2的上部安放在浇包1的出口处，浇铸流道2的下部通过管端堵板1中心孔伸入碳钢外管12中。

所述下端磁铁15、上端磁铁17沿碳钢外管12轴线方向呈上、下对称平行于碳钢外管12轴线方向分别设置与碳钢外管12上、下侧，下端磁铁15固定安装于平台9上，上端磁铁17固定安装于磁铁支架16上，所述磁铁支架16下端可拆卸固定安装于平台9上的磁铁支架定位挡块20内，所述碳钢外管12离心浇铸时的轴向定位是通过在碳钢外管12两端管端堵板11外侧分别安装有前端定位轮14、后端止推定位轮18进行轴向定位。

如图10-图11所示，所述磁铁支架16包括支架立梁I161、支架立梁II162、支架立梁III163、支架下纵梁164、支架上纵梁165、支架横梁166、加强筋板167，所述支架立梁I161和支架横梁166通过焊接呈门框式结构设置、且垂直相交处焊接有加强筋板167，所述支架立梁II162和另一根支架横梁166通过焊接呈门框式结构设置、且垂直相交处焊接有加强筋板167，所述支架立梁III163和第三根支架横梁166通过焊接呈门框式结构设置、且垂直相交处焊接有加强筋板167，所述支架下纵梁164呈碳钢外管12轴向方向分别焊接在支架立梁I161、支架立梁II162、支架立梁III163呈门框式结构两侧竖直方向中间部位，所述支架上纵梁165呈碳钢外管12轴向方向焊接在支架立梁I161、支架立梁II162、支架立梁III163呈门框式结构上侧支架横梁166的中间部位，用于安装上端磁铁17。

如图12所示，所述前端定位轮14包括前定位轴141、滚动轴承I142、前压板143、密封圈I144，所述前定位轴141呈竖直方向阶梯轴形状固定设置在平台9上，所述滚动轴承I142套装安装于前定位轴141上端阶梯轴处，并且滚动轴承I142内圈上下侧面分别通过前压板143、前定位轴141上端阶梯轴台肩进行轴向定位，所述前压板143通过螺栓可拆卸安装于前定位轴141上端面处，所述密封圈I144安装于前压板143下侧面周向边缘处，用于滚动轴承I142密封。

如图13-图16所示，所述后端止推定位轮18具有纵向移动功能，包括后定位轴181、滚动轴承II182、后压板183、密封圈II184、双头螺栓185、上滑块186、下滑座187、上滑块凸滑道188、下滑座凹滑道189、T型滑座190、下滑座T型滑道191，所述下滑座187呈长方体状固定安装在平台9上，所述下滑座凹滑道189呈与碳钢外管12轴向方向平行的纵向方向设置在滑座187上侧面的中间部位，所述下滑座T型滑道191呈倒立T形、纵向通透结构分别设置与下滑座凹滑道189的两侧，且下滑座T型滑道191呈间隙配合可滑动安装有呈倒立T形的T型滑座190，所述T型滑座190呈竖直方向中间部位设置有呈通透状螺纹孔；

所述上滑块186呈长方体状通过双头螺栓185可滑动固定安装在下滑座187上，所述上滑块凸滑道188呈与碳钢外管12轴向方向平行的纵向方向设置在上滑块186下侧面的中间部位，且上滑块凸滑道188呈间隙配合可纵向移动放置于下滑座凹滑道189内，上滑块凸滑道188两侧、与下滑座T型滑道191相对应的部位还分别设置有竖直方向通透状的用于安装双头螺栓185的4个螺栓孔；

所述后定位轴181呈竖直方向阶梯轴形状固定设置在上滑块186上，所述滚动轴承II182套装安装于后定位轴181上端阶梯轴处，并且滚动轴承II182内圈上下侧面分别通过后压板183、后定位轴181上端阶梯轴台肩进行轴向定位，所述后压板183通过螺栓可拆卸安装于后定位轴181上端面处，所述密封圈II184安装于后压板183下侧面周向边缘处，用于滚动轴承II182密封。

进一步的，本发明在碳钢外管12轴向方向两端的浇铸平台9上分别安装前端定位轮14、后端止推定位轮18，使得碳钢外管12在主动托辊6、从动托辊13上运转时能够轴向定位，且前端定位轮14纵向固定安装、后端止推定位轮18具有纵向移动功能；

使用时首先将双头螺栓185的下端穿过上滑块凸滑道188两侧的螺栓孔，使其下端螺栓拧接在下滑座T型滑道191内的T型滑座190螺栓孔中，然后将碳钢外管12的前端管端堵板11靠在前端定位轮14的滚动轴承I142上，然后推动后端止推定位轮18的上滑块186，使其上滑块186的滚动轴承II182靠在碳钢外管12的后端管端堵板11，将双头螺栓185的上端的螺栓用螺母拧紧固定；

由于大直径的碳钢外管12在主动托辊6、从动托辊13上做高速转动，而前端定位轮14、后端止推定位轮18的直径又不可能做的很大，因此前端定位轮14、后端止推定位轮18的转速相当高，约在2400rpm以上，且前端定位轮14、后端止推定位轮18是在高温的恶劣环境下工作，因而对前端定位轮14、后端止推定位轮18的要求也大大提高，因此采用滚动轴承I142和滚动轴承II182做前端定位轮14、后端止推定位轮18，保证不仅使碳钢外管12在轴向上能够调整长度，而且在垂直方向上可以适应不同直径的碳钢外管12，并且保证结合面接触稳定不会发生轴向串动及振动。

进一步的，本发明通过在碳钢外管12上下两侧加装下端磁铁15、上端磁铁17形成固定磁场，使得金属材料的凝固过程中实施电磁搅拌，使金属液在电磁力和离心力的双重作用下实现半固态成形，从而改善了金属材料的凝固组织。

其工作原理是在离心浇铸生产过程中，通过加装磁铁在碳钢外管12中建立了磁场，液态金属随碳钢外管12转动的过程中切割磁力线，从而产生电流，在磁场和电流的双重作用下，金属液将产生搅拌行为，在金属的凝固过程中对其实施强烈的搅拌，使初生相成为颗粒形态悬浮在剩余的液相中，形成一种固-液混合物，通过强烈搅拌形成的固-液混合物具有很好的流动性，并且电磁搅拌行为使得金属晶粒的生长方式发生改变，金属晶粒的生长方式由柱状晶方式转变为等轴晶方式，金属液的流动性将会更好，同时由于搅拌作用的存在，金属液的成分更加均匀，凝固中不会再出现成分偏析现象。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，主要包括主动托辊、从动托辊、托辊支架、碳钢外管、浇铸小车、浇包、电机、前端定位轮、后端止推定位轮、下端磁铁、上端磁铁；所述主动托辊和从动托辊安装在托辊支架上，主动托辊通过同轴的托辊连接轴、联轴器同轴连接有电机，从动托辊呈平行于主动托辊状且通过托辊连接轴、联轴器同轴连接，所述碳钢外管两端通过螺栓分别安装有管端堵板，碳钢外管安装在主动托辊和从动托辊上；所述浇铸小车上安装有呈弯管状浇铸流道，所述浇铸流道的上部安放在浇包的出口处，浇铸流道的下部通过管端堵板中心孔伸入碳钢外管中；其特征在于：所述下端磁铁、上端磁铁呈上、下对称平行于碳钢外管轴线方向分别设置与碳钢外管上、下侧，下端磁铁固定安装于平台上，上端磁铁固定安装于磁铁支架上，所述磁铁支架下端可拆卸固定安装于平台上的磁铁支架定位挡块内，所述碳钢外管离心浇铸时的轴向定位是通过在碳钢外管两端管端堵板外侧分别安装有前端定位轮、后端止推定位轮进行轴向定位。

2.根据权利要求1所述的一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，其特征在于：所述磁铁支架的支架立梁I和支架横梁通过焊接呈门框式结构设置、且垂直相交处焊接有加强筋板，支架立梁II和另一根支架横梁通过焊接呈门框式结构设置、且垂直相交处焊接有加强筋板，支架立梁III和第三根支架横梁通过焊接呈门框式结构设置、且垂直相交处焊接有加强筋板，支架下纵梁呈碳钢外管轴向方向分别焊接在支架立梁I、支架立梁II、支架立梁III呈门框式结构两侧竖直方向中间部位，支架上纵梁呈碳钢外管轴向方向焊接在支架立梁I、支架立梁II、支架立梁III呈门框式结构上侧支架横梁的中间部位，用于安装上端磁铁。

3.根据权利要求1所述的一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，其特征在于：所述前端定位轮的前定位轴呈竖直方向阶梯轴形状固定设置在平台上，滚动轴承I套装安装于前定位轴上端阶梯轴处，并且滚动轴承I内圈上下侧面分别通过前压板、前定位轴上端阶梯轴台肩进行轴向定位，所述前压板通过螺栓可拆卸安装于前定位轴上端面处，密封圈I安装于前压板下侧面周向边缘处。

4.根据权利要求1所述的一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，其特征在于：所述后端止推定位轮的下滑座固定安装在平台上，下滑座凹滑道设置在滑座上侧面的中间部位，下滑座T型滑道分别设置与下滑座凹滑道的两侧，且下滑座T型滑道呈间隙配合可滑动安装有T型滑座，所述T型滑座中间部位设置有螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，其特征在于：所述后端止推定位轮的上滑块通过双头螺栓可滑动固定安装在下滑座上，上滑块凸滑道呈设置在上滑块下侧面的中间部位，且上滑块凸滑道呈间隙配合可纵向移动放置于下滑座凹滑道内，上滑块凸滑道两侧、与下滑座T型滑道相对应的部位还分别设置有4个螺栓孔。

6.根据权利要求1所述的一种用于双金属复合耐磨管道的离心浇铸机，其特征在于：所述后端止推定位轮的后定位轴呈阶梯轴状固定设置在上滑块上，滚动轴承II套装安装于后定位轴上端阶梯轴处，并且滚动轴承II内圈上下侧面分别通过后压板、后定位轴上端阶梯轴台肩进行轴向定位，后压板通过螺栓可拆卸安装于后定位轴上端面处，密封圈II安装于后压板下侧面周向边缘处。