CN110523948B - 一种轴向震动离心机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴向震动离心机。该离心机与中部带有震动凸缘的管模配合使用，在离心机的主动托轮组和从动托轮组之间设计有震动装置，该震动装置包括转轮装置和偏心装置，偏心装置包括偏心轮和动力机构，在偏心轮上加工有偏心槽。所述转轮装置包括两个转轮Ⅰ、钢板和转轮Ⅱ；两个转轮Ⅰ固定安装在钢板上，其间距与震动凸缘宽度相应；钢板只能在管模轴向上自由移动，转轮Ⅱ安装在钢板的下方，并与偏心槽配合。该离心机在奥氏体不锈钢或镍基耐热钢金属液冷却时，管模的轴向震动可以打断铸态树枝晶，减小铸态晶粒，为后续的变形加工减轻压力。
Description
技术领域
本发明应用于离心铸造领域，具体涉及一种适用于离心铸造奥氏体材质铸钢管的离心机。
背景技术
离心铸造工艺在我国属于成熟的工艺，无论离心制造球铁管、灰铁管和铸钢管，不仅生产厂家多，而且产量也大。但对于奥氏体不锈钢无缝管或镍基耐热无缝管而言，多采用铸锭、锻造、热挤压、冷轧成管的工艺路线，很少使用离心铸钢管作为原料坯。实际上，奥氏体不锈钢无缝管或镍基耐热无缝管可以采用离心铸管坯料经热挤压成挤压管，然后冷轧的工艺生产而成。该工艺路线短，节约制造成本。之所以这类无缝管很少采用离心坯料作为原料坯，一是离心机的生产节奏无法满足冶炼生产要求，二是离心铸管坯的晶粒度无法满足要求。由于奥氏体不锈钢和镍基耐热钢从高温到室温均是奥氏体组织，该组织的晶粒度无法经过热处理改变，晶粒的细化只有通过变形加工，如挤压、锻造、冷轧等，从而改善晶粒度，提高其性能。奥氏体不锈钢和镍基耐热钢无缝管为获得满意的晶粒度，采用铸钢管作为原料坯时，由于离心铸钢管坯料的铸态晶粒尺寸较大，需要多次或大变形量加工，若能够减小铸钢管原料坯的铸态晶粒尺寸，改善晶粒度，可为后续加工减轻压力，节约生产成本。
已经公开的专利材料CN109014110A和CN206839085U，给出了立式离心铸造的震动机构，这些适用于批量小件的离心生产，不适用于几百公斤以上大重量的离心铸钢管卧式离心铸造。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种轴向震动离心机，在离心铸造奥氏体材质铸钢管时，可减小铸态晶粒。
本发明所采用的技术方案是：该轴向震动离心机与中部带有震动凸缘的管模配合使用，包括主动托轮组和从动托轮组，以及位于两组托轮组之间的震动装置。所述震动装置包括转轮装置和偏心装置，偏心装置包括偏心轮和带动偏心轮旋转的动力机构，该动力机构可以是液压马达，或电动机减速装置，在偏心轮上加工有偏心槽。所述转轮装置包括两个转轮Ⅰ、钢板和转轮Ⅱ；两个转轮Ⅰ固定安装在钢板上，其间距与震动凸缘的宽度相应；所述钢板只能在管模轴向方向上自由移动，所述转轮Ⅱ安装在钢板的下方，并与偏心槽配合。
进一步，所述转轮Ⅱ的左右移动距离为偏心槽的偏心距两倍。
进一步，所述动力机构是液压马达，或电动机减速装置。
本发明的有益效果是：与带有震动凸缘的管模一起使用，在奥氏体不锈钢或镍基耐热钢金属液冷却时，管模的轴向震动可以打断铸态树枝晶，减小铸态晶粒，为后续的变形加工减轻压力。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为震动装置结构示意图；
图3为偏心轮的偏心槽示意图；
图4为管模无震动奥氏体铸钢管铸态组织；
图5为管模震动奥氏体铸钢管铸态组织；
其中：1-管模、2-托轮组、3-震动装置、4-转轮Ⅰ、5-钢板、6-转轮Ⅱ、7-偏心轮、8-偏心槽、9-震动凸缘。
具体实施方式
附图1为本发明轴向震动离心机的结构示意图，该离心机包括两组托轮组2和震动装置3。两组托轮组分别为主动托轮组和从动托轮组，主动托轮组中的主动托轮带动管模1旋转，其余从动托轮支撑管模1旋转。震动装置安装在两组托轮组之间，其结构见附图2所示，包括转轮装置和偏心装置，其中转轮装置包括转轮Ⅰ4、钢板5、转轮Ⅱ6。两个转轮Ⅰ4之间的距离与管模1的震动凸缘9的宽度一致，管模1旋转时，震动凸缘9带动转轮Ⅰ4旋转，转轮Ⅰ4固定安装在钢板5上，钢板5只能在管模轴线的方向上自由移动，限定在上下方向及管模的左右方向的移动。转轮Ⅱ6安装在钢板5的下方，并与偏心轮7上的偏心槽8配合。偏心装置包括偏心轮7和带动偏心轮7旋转的动力机构，该动力机构可以是液压马达，或电动机减速装置，在偏心轮7上加工有偏心槽8，偏心槽8形状位置见附图3。偏心槽8与转轮Ⅱ6相配合，偏心轮7在动力机构的带动下旋转时，偏心槽8使得转轮Ⅱ6产生左右移动，其移动距离为偏心距的两倍，转轮Ⅱ6的左右移动，从而使得转轮装置带动管模1在轴线方向产生震动，动力机构转动速度越快，管模1的震动频率越高，对树枝晶的破坏程度越大，晶粒度改善越好。
采用上述轴向震动离心机和配合的管模，轴向震动离心铸造方法包括以下步骤：1）管模烘烤、喷涂涂层、安装管模两端挡板；2）从管模的一端（即浇注端）浇注金属液，当金属液充型到管模的另一端（即非浇注端）时，启动震动装置，管模产生轴向震动；3）金属液浇注完，喷水冷却管模，当金属液凝固厚度达到离心铸钢管厚度的一半时，关闭震动装置。震动关闭时间可以通过模拟确定，或根据金属液离心时的内表面温度确定，也可以根据经验确定。4）金属液全部凝固，推管或拔管，实现铸钢管与管模的分离。
本发明轴向震动离心机与管模一起使用，在奥氏体不锈钢或镍基耐热钢金属液冷却时，管模的轴向震动可以打断铸态树枝晶，改善铸态组织晶粒度，为后续的变形加工减轻压力。附图4为某镍基合金管模无震动时的铸钢管铸态组织，铸钢管壁厚约73mm，其树枝晶长度达到45mm以上，附图5为该镍基合金在管模轴向震动后的铸钢管铸态组织，铸钢管壁厚约75mm，树枝晶长度为23mm左右，与附图4相比，管模轴向震动后的树枝晶长度缩短了一半，晶粒度改善明显。
该轴向震动离心机也可用于其他离心铸钢管的生产，对于21CrMo10或35CrMo之类的含碳量为中低碳的铸钢管，该离心机和轴向震动铸造方法也可大大改善其晶粒度。研究结果显示，对于中低碳的铸钢管，还起到抑制碳偏析的作用。由于奥氏体不锈钢或镍基耐热钢中碳含量很低，为超低碳含量，其碳偏析不明显。下表为21CrMo10和35CrMo离心铸钢管碳偏析数据，表中取样位置栏中的数字表示铸钢管自内表面向外表面逐层取样，按厚度平均分为12层，逐层取样后做碳分析，结果证明，轴向震动后碳偏析无论最大值和差值均明显降低，尤其是差值，降低幅度达到30%-40%，可见该轴向震动离心机及其铸造方法对中低碳铸钢管的碳偏析有很好的抑制作用。
Claims (3)
1.一种轴向震动离心机，包括主动托轮组和从动托轮组，其特征在于：与中部带有震动凸缘（9）的管模配合使用；
所述轴向震动离心机还包括震动装置（3），所述震动装置（3）位于主动托轮组和从动托轮组之间，包括转轮装置和偏心装置；
所述偏心装置包括偏心轮（7）和带动偏心轮（7）旋转的动力机构，在所述偏心轮（7）上加工有偏心槽（8）；所述转轮装置包括两个转轮Ⅰ（4）、钢板（5）和转轮Ⅱ（6）；所述两个转轮Ⅰ（4）固定安装在钢板（5）上，其间距与震动凸缘（9）宽度相应；所述钢板（5）只能在管模轴向方向自由移动，所述转轮Ⅱ（6）安装在钢板（5）的下方，并与偏心槽（8）配合。
2.根据权利要求1所述的一种轴向震动离心机，其特征在于：所述转轮Ⅱ（6）的左右移动距离为偏心槽（8）的偏心距两倍。
3.根据权利要求1所述的一种轴向震动离心机，其特征在于：所述动力机构是液压马达，或电动机减速装置。
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