CN110814282B - 一种制备具有铸入钢管的铸铁件方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备具有铸入钢管的铸铁件方法，该方法主要利用氮气不与铁发生化学反应的特性，实现铸入钢管的防氧化目的。具体而言，将铸入钢管内的空气通过氮气置换完全后，再进行铁水的浇铸，并在浇铸的同时，持续通入氮气，该氮气在防止铸入钢管内壁发生氧化的同时，还可以带走大量的热量，加速包裹在铸入钢管外壁周围的铁水凝固，进而增加高温时铸入钢管的强度，提高产品的质量，该制备方法具有易于操作，安全系数高等优点。

Description

一种制备具有铸入钢管的铸铁件方法
技术领域
本发明公开涉及铸铁件制备的技术领域，尤其涉及一种制备具有铸入钢管的铸铁件方法。
背景技术
当铸铁件使用在高温烘烤以及高温流冲击等环境中，为了防止铸铁件受热后受损以及防止与其连接部件受热后损坏，需要在铸铁件中铸入用于铸铁件降温的结构，以进行铸铁件的降温。通常的做法是在铸铁件中铸入钢管，铸入钢管后，将铸入钢管接入外部封闭(水)循环散热系统中，进而将传入铸铁件的热量带走。
目前，在具有铸入钢管的铸铁件制备过程中，由于在铁水浇铸时，受高温铁水烘烤以及包裹，钢管温度瞬间达到1300℃左右，钢管内壁与空气中氧气及水分子发生复杂化学反应，在逐渐凝固及冷却过程中反应不断进行，最终形成以铁的氧化物为主的致密氧化层，由于上述氧化层中氧化物的导热系数与钢管的导热系数相差20倍以上，致使内壁附有氧化层的钢管导热能力急剧降低。
为了防止铸入钢管在铸铁件制备过程中发生氧化，目前，主要采用通水冷却法，具体而言，在铁水浇铸过程中向铸入钢管中通入带有一定压力且一定流量的冷却水，进而降低钢管温度，防止氧化反应。但该方法在操作过程中，由于水压、流量不好控制，而且容易发生漏水现象，导致钢管内冷却水急剧气化，影响铸铁件的生产质量以及生产安全，存在危险系数高、生产质量差等问题。此外，该种通水冷却法，由水量较大，还存在操作困难的问题。
因此，如何研发一种新的适用于具有铸入钢管的铸铁件的制备方法，使其既能防止铸入钢管内部发生氧化，又安全可靠、易于操作，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种制备具有铸入钢管的铸铁件方法，以至少解决以往的通水冷却法，存在危险系数高、生产质量差以及操作困难等问题。
本发明提供的技术方案，具体为，一种制备具有铸入钢管的铸铁件方法，该方法包括如下步骤：
将铸入钢管按照设计图纸放置在装有型砂的砂箱中，并将铸入钢管的一端端口封堵插设第一柱塞，所述第一柱塞中设置有贯通上下两端的进气管；
将所述第一柱塞中的进气管通过软管与储气罐连通，向所述铸入钢管内通入氮气，待所述铸入钢管内的空气置换完全后，向所述砂箱中浇铸铁水，同时，持续通入氮气20～25分钟后，将铸入钢管的另一端端口封堵插设第二柱塞，并降低通入的氮气流量，其中，所述第二柱塞中设置有贯通上下两端的出气管；
待浇铸完成且浇铸的铸铁件温度低于500℃时，停止通入氮气，并将第一柱塞和第二柱塞分别从铸入钢管的两端端口拆除，冷却、脱模后，获得铸铁件。
优选，所述第一柱塞和第二柱塞均为金属柱塞，且在第一柱塞和第二柱塞的外部均包裹有一层弹性高温密封层。
进一步优选，所述第一柱塞插入所述铸入钢管一端端口的深度为50mm以上。
进一步优选，所述第二柱塞插入所述铸入钢管另一端端口的深度为50mm以上。
进一步优选，所述第二柱塞中出气管的口径小于所述第一柱塞中进气管的口径。
进一步优选，所述储气罐为稳压储气罐。
进一步优选，通入氮气的压强为0.4MPa。
进一步优选，所述降低通入的氮气流量，具体为，将氮气的流量降低45％～55％。
本发明提供的制备具有铸入钢管的铸铁件方法，该方法主要利用氮气不与铁发生化学反应的特性，实现铸入钢管的防氧化目的。具体而言，将铸入钢管内的空气通过氮气置换完全后，再进行铁水的浇铸，并在浇铸的同时，持续通入氮气，该氮气在防止铸入钢管内壁发生氧化的同时，还可以带走大量的热量，加速包裹在铸入钢管外壁周围的铁水凝固，进而增加高温时铸入钢管的强度，提高产品的质量，该制备方法易于操作，安全系数高。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为采用本发明公开实施例提供的制备方法进行具有铸入钢管的铸铁件制备的示意图；
图2为采用背景技术中通水冷却法制备获得铸铁件中铸入钢管内壁的拍摄照片；
图3为采用背景技术中通水冷却法制备获得铸铁件中铸入钢管内壁氧化层的切片照片；
图4为采用本发明公开实施例提供的方法制备获得铸铁件中铸入钢管内壁的拍摄照片。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
为解决以往采用通水冷却法进行具有铸入钢管的铸铁件制备时，由于水压、流量不好控制，而且容易发生漏水现象，存在危险系数高、生产质量差以及操作困难等问题，本实施方案提供了一种制备具有铸入钢管的铸铁件方法，该方法包括如下步骤：
参见图1，将铸入钢管1按照设计图纸放置在装有型砂2的砂箱3中，并将铸入钢管1的一端端口封堵插设第一柱塞4，该第一柱塞4中设置有贯通上下两端的进气管41；
将第一柱塞4中的进气管41通过软管5与储气罐6连通，向铸入钢管1内通入0.4MPa的氮气1分钟左右，利用氮气将铸入钢管1内的空气排空，待铸入钢管1内的空气置换完全后，通过浇道31向砂箱3中浇铸铁水，同时，持续通入氮气20～25分钟后，将铸入钢管1的另一端端口封堵插设第二柱塞7，并降低通入的氮气流量45％～55％，其中，第二柱塞7中设置有贯通上下两端的出气管71，为了实现氮气的流量可调，在软管5与储气罐6之间设置有阀门9；
待浇铸完成且浇铸的铸铁件8温度低于500℃时，停止通入氮气，并将第一柱塞4和第二柱塞7分别从铸入钢管的两端端口拆除，冷却、脱模后，获得铸铁件。
上述制备方法中，将铸入钢管内的空气排空后，前期通过通入大流量氮气，在防止铸入钢管内壁氧化的同时，又能带走大量热量，加速包裹在铸入钢管外壁周围的铁水凝固，从而增加高温时的钢管强度，后期插入第二柱塞7，减小氮气的排出口径，进而保证铸入钢管内氮气量及其持续压力，使其防氧化的同时又减少排空损失。
为了提高第一柱塞4和第二柱塞7的使用次数，将二者均采用金属制作，进而使其可多次重复使用且受高温烘烤时，不易损坏。为了提高采用第一柱塞4和第二柱塞7进行封堵时的密封性以及其耐高温性，参见图1，作为技术方案的改进，在第一柱塞4的外部包裹有一层弹性高温密封层42，在第二柱塞7的外部包裹有一层弹性高温密封层72。
为了进一步提高第一柱塞4和第二柱塞7进行封堵时的密封性，作为技术方案的改进，将第一柱塞插入铸入钢管一端端口的深度为50mm以上，将第二柱塞插入铸入钢管另一端端口的深度为50mm以上。
为了确保铸入钢管内氮气具有一定的压力，要求第二柱塞7中出气管71的口径小于第一柱塞4中进气管41的口径。
为了确保通入铸入钢管中氮气的压力稳定，提高工作效率，上述实施方案中选用的储气罐为稳压储气罐。
具体效果对比：
分别采用本发明实施方案中提供的方法以及背景技术中的通水冷却法进行具有铸入钢管的铸铁件制备，将采用两种方法制备获得的铸铁件进行其内部铸入钢管内壁的情况拍摄，其中，图2、图3为使用通水冷却法制备获得铸铁件中铸入钢管内壁的情况，由图2、图3可见铸入钢管内壁明显发生了氧化反应，经切片测量，氧化层厚度在0.2mm以上；图4为使用本发明制备获得铸铁件中铸入钢管内壁的情况，由图3可见铸入钢管内壁光滑，无氧化变色。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种制备具有铸入钢管的铸铁件方法，其特征在于，包括如下步骤：
将铸入钢管按照设计图纸放置在装有型砂的砂箱中，并将铸入钢管的一端端口封堵插设第一柱塞，所述第一柱塞中设置有贯通上下两端的进气管；
将所述第一柱塞中的进气管通过软管与储气罐连通，向所述铸入钢管内通入氮气，待所述铸入钢管内的空气置换完全后，向所述砂箱中浇铸铁水，同时，持续通入氮气20～25分钟后，将铸入钢管的另一端端口封堵插设第二柱塞，并降低通入的氮气流量，其中，所述第二柱塞中设置有贯通上下两端的出气管；
待浇铸完成且浇铸的铸铁件温度低于500℃时，停止通入氮气，并将第一柱塞和第二柱塞分别从铸入钢管的两端端口拆除，冷却、脱模后，获得铸铁件；
所述第一柱塞和第二柱塞均为金属柱塞，且在第一柱塞和第二柱塞的外部均包裹有一层弹性高温密封层；
所述第二柱塞中出气管的口径小于所述第一柱塞中进气管的口径。
2.根据权利要求1所述制备具有铸入钢管的铸铁件方法，其特征在于，所述第一柱塞插入所述铸入钢管一端端口的深度为50mm以上。
3.根据权利要求1所述制备具有铸入钢管的铸铁件方法，其特征在于，所述第二柱塞插入所述铸入钢管另一端端口的深度为50mm以上。
4.根据权利要求1所述制备具有铸入钢管的铸铁件方法，其特征在于，所述储气罐为稳压储气罐。
5.根据权利要求1所述制备具有铸入钢管的铸铁件方法，其特征在于，通入氮气的压强为0.4MPa。
6.根据权利要求1所述制备具有铸入钢管的铸铁件方法，其特征在于，所述降低通入的氮气流量，具体为，将氮气的流量降低45％～55％。
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