CN114054689A - 一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置及其浇铸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置及其浇铸方法，属于铸造装置及铸造方法技术领域，解决大型铸件的宏观缺陷以及组织缺陷，本发明将结晶棒固定在起重支架上，将连接好各部分的箱体通过导柱提升到预定高度，将结晶棒的一部分伸入结晶器中，使用热风和冷风对结晶器进行预热或者冷却，铸造过程中保证第一部分熔融金属液可以没过结晶棒下端，使结晶棒与第一部分紧密连接，经重复多次铸造到得到满足要求的铸锭。

Description

一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置及其浇铸方法
技术领域
本发明属于铸造装置及铸造方法技术领域，具体涉及一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置及其浇铸方法。
背景技术
针对大型铸锭的铸造，现有技术存在以下不足：
1.利用水冷或空冷对浇铸之后的铸件进行冷却，水冷设备如将铸型所需的预热与散热过程都集成起来，造成水冷设备过大；
2.利用水冷进行冷却，水的激冷作用会在一定程度上影响铸造设备的使用寿命；利用空冷进行冷却，冷却时间较长，生产效率不足以满足现代化的生产；
3.传统大型铸锭形成设备浇铸成型采用一次成型的方法，这种方法成型的铸锭的微观组织有一定的缺陷，给之后的热处理造成很大的难度；
4.现有大型铸锭在铸造时采用分部成型的方法，但是其中没有设置已成型部分与待成型部分融合的步骤，造成两部分界面位置处微观组织结合不紧密，在生产过程中有可能发生断裂，造成生产事故。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术部分所述的不足，解决大型铸件的宏观缺陷以及组织缺陷，提供一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置及其浇铸方法。
本发明的设计构思为：在充分应用当代起重技术和风冷技术的基础上，从单晶硅提纯工艺得到启发，将结晶棒固定在起重支架上，将连接好各部分的箱体通过导柱提升到预定高度，将结晶棒的一部分伸入结晶器中，使用热风和冷风对结晶器进行预热或者冷却，铸造过程中保证第一部分熔融金属液可以没过结晶棒下端，使结晶棒与第一部分紧密连接，经重复多次铸造到得到满足要求的铸锭。
本发明通过以下技术方案予以实现。
一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置，它包括结晶器、导柱和工作平台，其中：
所述工作平台的四角位置处沿竖直方向分别设置导柱，工作平台沿导柱往复运动，在工作平台的中部设置密封板，结晶器的底部安装于密封板上，结晶器的上部设置为圆柱体，结晶器的下部设置为圆锥体，圆锥体的侧壁上沿圆周方向等角度分布至少三个脱模插孔，结晶器的上端面上对称设置半圆弧滑槽，活动护板对称设置于半圆弧滑槽中；
在所述密封板上与脱模插孔位置对应处分别设置导向槽，工作平台的偏心位置处分别设置导向孔和通气槽孔，手柄沿竖直方向设置并贯穿导向孔，手柄的上端部倾斜向上设置，手柄上端部的前后两侧侧壁上分别设置滑槽，两根压杆的根部分别安装于对应的滑槽中，压杆的端部分别与对应的活动护板外壁的中部铰接，压杆沿滑槽运动从而带动活动护板沿半圆弧滑槽张开或者合拢；所述手柄的尾端延伸至密封板心部的下方，手柄的尾端分别与若干连杆的下端铰接，连杆的数量与所述导向槽的数量相等，并且连杆分别位于对应的导向槽下方的垂直投影位置处，连杆的上端与内嵌芯的下端铰接，内嵌芯的上部贯穿导向槽并延伸至密封板的上方，手动驱动手柄在导向孔中沿竖直方向往复运动，从而驱动内嵌芯沿导向槽滑动插入或者抽出脱模插孔；
在两侧所述活动护板靠近手柄一侧相邻的侧边缘位置处，沿活动护板侧壁的高度方向相对设置半圆柱形直浇道，直浇道的上端设置浇口杯，直浇道的下端设置横浇道，横浇道与结晶器的内腔连通，当活动护板合拢后两侧活动护板上设置的半圆柱形直浇道、浇口杯与横浇道闭合形成滑动浇铸系统；
所述工作平台的上方设置上箱体，工作平台的下方设置下箱体，上箱体罩设于结晶器的外部，上箱体与下箱体通过通气槽孔连通，上箱体的侧壁上设置有进气管，进气管相对的上箱体的侧壁上设置排气管。
进一步地，所述活动护板的形状为瓦片形状。
进一步地，所述脱模插孔沿圆锥体侧壁的圆周方向等角度分布四个。
一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置的浇铸方法，包括以下步骤：
S1、清理结晶器内腔，并在结晶器的内壁上涂刷脱模剂，将结晶器安装于密封板的上方，工作平台沿导柱运动至上行程终了位置，手动驱动手柄向下运动，压杆沿滑槽相对于手柄向上运动，压杆带动活动护板沿半圆弧滑槽合拢，半圆柱形直浇道、浇口杯与横浇道闭合形成滑动浇铸系统；与此同时，手柄驱动连杆沿对应的导向槽同步向内侧收回，连杆驱动内嵌芯插入对应的脱模插孔中；
S2、进气管中持续通入热风，对上箱体和下箱体内的结晶器进行加热，同时起重装备夹紧结晶棒吊装入结晶器中至预定距离；
S3、当结晶器加热至预定温度后，金属液通过滑动浇铸系统注入结晶器的内腔中；
S4、待步骤S3浇铸完成后，进气管中持续通入冷风，对结晶器进行冷却；
S5、经步骤S4冷却至预定温度时，进气管中停止通入冷风，铸锭与结晶棒紧密连接，反向操作步骤S1，手动驱动手柄向上运动，压杆带动活动护板沿半圆弧滑槽张开的同时连杆驱动内嵌芯从对应的脱模插孔中抽出；
S6、工作平台沿导柱运动至下行程终了位置，铸锭随结晶棒由结晶器中脱出，完成第一次浇铸；
S7、重复上述步骤S1～S6，在第一次浇铸铸锭的下方逐层铸造成形，直至铸锭尺寸达到预定尺寸，完成大型铸锭浇铸。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
1.将风冷技术运用到大型铸锭的成型工艺领域，通过冷、热风机的交替使用可以实现在生产过程中对铸型的预热以及冷却；
2.在铸型四周嵌套芯子使得在浇成型的铸件外表上形成孔洞，帮助下一部分与上一部分两部分的融合成型；
3.浇口杯、直角道、横浇道用左右两个半型来形成，保证了设备的重复利用；
4.为了实现芯子和左右半型同步运动，设计了一种新的机构来使得两部分机构可以同时运动，提高了生产的效率。
附图说明
图1为本发明整体立体结构示意图；
图2为图1的主视结构示意图；
图3为本发明省略上箱体与下箱体后的立体结构示意图；
图4为图3的俯视结构示意图；
图5为活动护板合拢状态立体结构示意图；
图6为活动护板张开状态立体结构示意图；
图7为第一次浇铸过程结束之后的铸锭示意图。
图中，1为活动护板，2为压杆，3为手柄，4为密封板，5为连杆，6为内嵌芯，7为结晶器，8为结晶棒，9为导柱，10为上箱体，11为工作平台，12为导向槽，13为导向孔，14为滑槽，15为下箱体，16为通气孔，17为半圆弧滑槽，18为脱模插孔。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例均按照常规实验条件。另外，对于本领域技术人员而言，在不偏离本发明的实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
如图1至图6所示的一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置，它包括结晶器7、导柱9和工作平台11，其中：
所述工作平台11的四角位置处沿竖直方向分别设置导柱9，工作平台11沿导柱9往复运动，在工作平台11的中部设置密封板4，结晶器7的底部安装于密封板4上，结晶器7的上部设置为圆柱体，结晶器7的下部设置为圆锥体，圆锥体的侧壁上在“3”点钟、“6”点钟、“9”点钟和“12”点钟位置处分别设置脱模插孔18，结晶器7的上端面上对称设置半圆弧滑槽17，活动护板1对称设置于半圆弧滑槽17中；
在所述密封板4上与脱模插孔18位置对应处分别设置导向槽12，工作平台11的偏心位置处分别设置导向孔13和通气槽孔16，手柄3沿竖直方向设置并贯穿导向孔13，手柄3的上端部倾斜向上设置，手柄3上端部的前后两侧侧壁上分别设置滑槽14，两根压杆2的根部分别安装于对应的滑槽14中，压杆2的端部分别与对应的活动护板1外壁的中部铰接，压杆2沿滑槽14运动从而带动活动护板1沿半圆弧滑槽17张开或者合拢，活动护板1的形状为瓦片形状；所述手柄3的尾端延伸至密封板4心部的下方，手柄3的尾端分别与若干连杆5的下端铰接，连杆5的数量与所述导向槽12的数量相等，并且连杆5分别位于对应的导向槽12下方的垂直投影位置处，连杆5的上端与内嵌芯6的下端铰接，内嵌芯6的上部贯穿导向槽12并延伸至密封板4的上方，手动驱动手柄3在导向孔13中沿竖直方向往复运动，从而驱动内嵌芯6沿导向槽12滑动插入或者抽出脱模插孔18；
在两侧所述活动护板1靠近手柄3一侧相邻的侧边缘位置处，沿活动护板1侧壁的高度方向相对设置半圆柱形直浇道，直浇道的上端设置浇口杯，直浇道的下端设置横浇道，横浇道与结晶器7的内腔连通，当活动护板1合拢后两侧活动护板1上设置的半圆柱形直浇道、浇口杯与横浇道闭合形成滑动浇铸系统；
所述工作平台11的上方设置上箱体10，工作平台11的下方设置下箱体15，上箱体10罩设于结晶器7的外部，上箱体10与下箱体15通过通气槽孔16连通，上箱体10的侧壁上设置有进气管，进气管相对的上箱体10的侧壁上设置排气管。
一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置的浇铸方法，包括以下步骤：
S1、清理结晶器内腔，并在结晶器的内壁上涂刷脱模剂，将结晶器7安装于密封板4的上方，工作平台11沿导柱9运动至上行程终了位置，手动驱动手柄3向下运动，压杆2沿滑槽14相对于手柄3向上运动，压杆2带动活动护板1沿半圆弧滑槽17合拢，半圆柱形直浇道、浇口杯与横浇道闭合形成滑动浇铸系统；与此同时，手柄3驱动连杆5沿对应的导向槽12同步向内侧收回，连杆5驱动内嵌芯6插入对应的脱模插孔18中；
S2、进气管中持续通入热风，对上箱体10和下箱体15内的结晶器7进行加热，同时起重装备夹紧结晶棒8吊装入结晶器7中至预定距离；
S3、当结晶器7加热至预定温度后，金属液通过滑动浇铸系统注入结晶器7的内腔中；
S4、待步骤S3浇铸完成后，进气管中持续通入冷风，对结晶器7进行冷却；
S5、经步骤S4冷却至预定温度时，进气管中停止通入冷风，铸锭与结晶棒8紧密连接，反向操作步骤S1，手动驱动手柄3向上运动，压杆2带动活动护板1沿半圆弧滑槽17张开的同时连杆5驱动内嵌芯6从对应的脱模插孔18中抽出；
S6、工作平台11沿导柱9运动至下行程终了位置，铸锭随结晶棒8由结晶器7中脱出，完成第一次浇铸；
S7、在第一次浇铸铸锭的下方逐层铸造成形，重复上述步骤S1～S6，直至铸锭尺寸达到预定尺寸，完成大型铸锭浇铸，铸锭形状如图7所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置，它包括结晶器(7)、导柱(9)和工作平台(11)，其特征在于：
所述工作平台(11)的四角位置处沿竖直方向分别设置导柱(9)，工作平台(11)沿导柱(9)往复运动，在工作平台(11)的中部设置密封板(4)，结晶器(7)的底部安装于密封板(4)上，结晶器(7)的上部设置为圆柱体，结晶器(7)的下部设置为圆锥体，圆锥体的侧壁上沿圆周方向等角度分布至少三个脱模插孔(18)，结晶器(7)的上端面上对称设置半圆弧滑槽(17)，活动护板(1)对称设置于半圆弧滑槽(17)中；
在所述密封板(4)上与脱模插孔(18)位置对应处分别设置导向槽(12)，工作平台(11)的偏心位置处分别设置导向孔(13)和通气槽孔(16)，手柄(3)沿竖直方向设置并贯穿导向孔(13)，手柄(3)的上端部倾斜向上设置，手柄(3)上端部的前后两侧侧壁上分别设置滑槽(14)，两根压杆(2)的根部分别安装于对应的滑槽(14)中，压杆(2)的端部分别与对应的活动护板(1)外壁的中部铰接，压杆(2)沿滑槽(14)运动从而带动活动护板(1)沿半圆弧滑槽(17)张开或者合拢；所述手柄(3)的尾端延伸至密封板(4)心部的下方，手柄(3)的尾端分别与若干连杆(5)的下端铰接，连杆(5)的数量与所述导向槽(12)的数量相等，并且连杆(5)分别位于对应的导向槽(12)下方的垂直投影位置处，连杆(5)的上端与内嵌芯(6)的下端铰接，内嵌芯(6)的上部贯穿导向槽(12)并延伸至密封板(4)的上方，手动驱动手柄(3)在导向孔(13)中沿竖直方向往复运动，从而驱动内嵌芯(6)沿导向槽(12)滑动插入或者抽出脱模插孔(18)；
在两侧所述活动护板(1)靠近手柄(3)一侧相邻的侧边缘位置处，沿活动护板(1)侧壁的高度方向相对设置半圆柱形直浇道，直浇道的上端设置浇口杯，直浇道的下端设置横浇道，横浇道与结晶器(7)的内腔连通，当活动护板(1)合拢后两侧活动护板(1)上设置的半圆柱形直浇道、浇口杯与横浇道闭合形成滑动浇铸系统；
所述工作平台(11)的上方设置上箱体(10)，工作平台(11)的下方设置下箱体(15)，上箱体(10)罩设于结晶器(7)的外部，上箱体(10)与下箱体(15)通过通气槽孔(16)连通，上箱体(10)的侧壁上设置有进气管，进气管相对的上箱体(10)的侧壁上设置排气管。
2.根据权利要求1所述的一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置，其特征在于：所述活动护板(1)的形状为瓦片形状。
3.根据权利要求1所述的一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置，其特征在于：所述脱模插孔(18)沿圆锥体侧壁的圆周方向等角度分布四个。
4.根据权利要求1所述的一种大型齿轮钢铸锭的浇铸装置的浇铸方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、清理结晶器内腔，并在结晶器的内壁上涂刷脱模剂，将结晶器(7)安装于密封板(4)的上方，工作平台(11)沿导柱(9)运动至上行程终了位置，手动驱动手柄(3)向下运动，压杆(2)沿滑槽(14)相对于手柄(3)向上运动，压杆(2)带动活动护板(1)沿半圆弧滑槽(17)合拢，半圆柱形直浇道、浇口杯与横浇道闭合形成滑动浇铸系统；与此同时，手柄(3)驱动连杆(5)沿对应的导向槽(12)同步向内侧收回，连杆(5)驱动内嵌芯(6)插入对应的脱模插孔(18)中；
S2、进气管中持续通入热风，对上箱体(10)和下箱体(15)内的结晶器(7)进行加热，同时起重装备夹紧结晶棒(8)吊装入结晶器(7)中至预定距离；
S3、当结晶器(7)加热至预定温度后，金属液通过滑动浇铸系统注入结晶器(7)的内腔中；
S4、待步骤S3浇铸完成后，进气管中持续通入冷风，对结晶器(7)进行冷却；
S5、经步骤S4冷却至预定温度时，进气管中停止通入冷风，铸锭与结晶棒(8)紧密连接，反向操作步骤S1，手动驱动手柄(3)向上运动，压杆(2)带动活动护板(1)沿半圆弧滑槽(17)张开的同时连杆(5)驱动内嵌芯(6)从对应的脱模插孔(18)中抽出；
S6、工作平台(11)沿导柱(9)运动至下行程终了位置，铸锭随结晶棒(8)由结晶器(7)中脱出，完成第一次浇铸；
S7、重复上述步骤S1～S6，在第一次浇铸铸锭的下方逐层铸造成形，直至铸锭尺寸达到预定尺寸，完成大型铸锭浇铸。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wu Ruirui

Inventor after: Dong Jie

Inventor after: Guo Yanping

Inventor after: Li Qiushu

Inventor after: Liu Baosheng

Inventor after: Chen Huiqin

Inventor before: Dong Jie

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GR01 Patent grant
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