CN114210932B - 一种加快铁水流速的浇道优化结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加快铁水流速的浇道优化结构及方法，包括浇注系统，浇注系统包括内浇道、横浇道、直浇道、设置在直浇道顶端的浇口杯，浇口杯与中间包系统对接；中间包系统包括中间包、与中间包侧部连接的上封闭结构、与中间包底部连接的下封闭结构，中间包还与保护气装置、旋转驱动机构连接；下封闭结构的底部与浇口杯对接，下封闭结构的侧部与真空泵系统、保护气装置、升降调节机构连接，上封闭结构、升降调节机构和旋转驱动机构均设置在支架上。本发明提供的加快铁水流速的浇道优化结构及方法，加快了铁水在浇道中的流动，减少了浇注的时间，避免了铁水的温度降低，本浇道优化结构还具有多功能的技术效果。

Description

一种加快铁水流速的浇道优化结构及方法

技术领域

本发明属于铸造成型技术领域，具体涉及一种加快铁水流速的浇道优化结构及方法。

背景技术

在日常生产中，钢、铁和大多数的有色金属合金铸件都可以用砂型铸造的方法获得。现有的技术中，铸件都是通过砂型进行铸造的。为了提升一次浇注铸件形成的数量，采用串联的方式进行浇注。通过串联方式浇注可以减少浇注的次数，提升一次浇注铸件形成的数量，提高效率，提高铁水利用，降低铸造成本，减少人工成本。

现有的技术中，通过砂型串联的方式进行浇注时，由于砂型多、浇道长，液态金属不能在规定的时间内进入型腔。因此，通过串联方式进行浇注时，需要增加液态金属流速，缩短浇注时间。否则在浇注的过程中，会因为浇注的方式长而造成液态金属的温度降低、流速减慢，液态金属不能及时、顺畅的进入型腔，从而造成铸件不能成型或者铸件废品。由于串联砂型型腔较多、浇道较长，出现了铁水用量大，浇注时间长的问题，因此如何加快铁水在浇道中的流速，成为本方案重点考虑解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加快铁水流速的浇道优化结构及方法，解决了如何加快铁水在浇道中流动的技术问题，减少了浇注的时间，避免了铁水的温度降低，本浇道优化结构还具有多功能的技术效果。

一种加快铁水流速的浇道优化结构，包括浇注系统，所述浇注系统包括内浇道、横浇道、直浇道、设置在所述直浇道顶端的浇口杯，所述浇口杯与中间包系统对接，所述中间包系统设置在支架上；

所述中间包系统包括中间包、与所述中间包侧部连接的上封闭结构、与所述中间包底部连接的下封闭结构，所述中间包还与保护气装置、旋转驱动机构连接；

所述下封闭结构的底部与所述浇口杯对接，所述下封闭结构的侧部与真空泵系统、所述保护气装置、升降调节机构连接，所述上封闭结构、所述升降调节机构和所述旋转驱动机构均设置在支架上。

关于浇注系统的详细结构，属于现有技术，在此不再详述。

所述中间包包括相互对接成封闭状的半球壳一和半球壳二、分别设置在所述半球壳一两侧的定位块一、分别设置在所述半球壳二两侧的定位块二，相邻的所述定位块一和所述定位块二接触并通过螺栓连接，所述定位块一和定位块二均与旋转驱动机构连接；

所述半球壳一上设置有进气管，所述进气管与通气杆的出气端连接，所述通气杆的进气端穿过限位块，并与所述保护气装置连接，所述限位块的两侧分别与两个软轴连接，两个所述软轴均设置在所述支架上；

所述半球壳二的球面上下部分别设置有通口，两个所述通口的中心分别与所述半球壳二的球心连线呈钝角。

所述旋转驱动机构包括一端与所述定位块一和所述定位块二连接的转轴、设置在所述转轴另一端的齿轮、与所述齿轮啮合连接的齿杆，所述齿杆的一端可滑动的设置在滑槽内，所述齿杆的另一端与移动气缸连接，所述移动气缸设置在支架上，所述转轴的侧部通过轴承设置在所述支架上。

所述上封闭结构包括覆盖在所述半球壳二外表面上的封闭罩三、垂直设置在所述封闭罩三球心外侧的固定柱、与所述固定柱连接的伸缩气缸，所述伸缩气缸设置在所述支架上。

所述下封闭结构包括两端分别设置开口且相互连通的承接筒、设置在所述承接筒底端的伸入筒，所述伸入筒的外径小于所述承接筒的外径，所述伸入筒通过锥形体与所述承接筒过渡连接，所述承接筒外侧同轴设置有支撑筒，所述伸入筒设置在所述支撑筒内部，所述支撑筒设置在所述浇口杯的上边沿；

所述承接筒的顶端还设置有封闭罩一和封闭罩二，所述封闭罩一与所述半球壳一的外侧球面接触，所述封闭罩二与所述封闭罩三的外侧球面接触。

所述承接筒的侧部与升降调节机构连接；所述升降调节机构包括分别垂直设置在所述承接筒两侧的横杆、与所述横杆的两端分别铰接的升降气缸一和升降气缸二，所述升降气缸一和所述升降气缸二分别设置在所述支架的两侧。

所述承接筒的侧部与所述真空泵系统、所述保护气装置连接；

所述真空泵系统包括气管一、与所述气管一连接的真空泵，所述气管一上设置有分支的气管二，所述气管二与所述保护气装置连接，所述气管一和所述气管二上均设置有电磁阀，所述真空泵和所述保护气装置设置在支架上。

所述支架包括横架、分别设置在所述横架两侧的竖杆、分别垂直设置在所述横架四角位置的上支腿、与所述上支腿连接的嵌入柱、设置在所述嵌入柱外侧的弹簧，所述嵌入柱设置在下支腿中，所述弹簧与所述下支腿连接。

一种加快铁水流速的浇道优化方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：利用真空泵系统，将浇道中的空气抽吸出来，与外界形成负压，再向中间包中通入保护气，中间包设置在浇口杯的上方并且两者相互连通；

步骤S2：经过时间10-15秒后，向中间包中注入钢水，此时中间包的出口端封闭，当钢水注入完毕，将中间包的进口端封闭，且将其出口端逐渐打开；

步骤S3：随后将真空泵系统关闭，并向浇口杯位置通入保护气，且中间包中的保护气继续保持通入的状态；

步骤S4：直到钢液凝固完成后，关闭保护气装置，取出铸件即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本方案中设置有中间包，在半球壳一上设置有进气管，并与保护气装置连接，具有如下几点技术效果：

一是在钢水浇注的全过程中提供保护气氛，可以最大程度上避免钢水的氧化现象，避免氧化物、气孔等缺陷对铸件性能的破坏；

二是提供加压动力，当钢水从中间包的出口端流出时，中间包的进口端处于封闭状态，此时保护气不断的向中间包内通入，并作用在中间包内的钢水液面上，当中间包的出口端打开后，推动钢水快速流出；

三是具有平衡负压环境的作用，由于浇口杯位置具有真空抽吸的作用，使得浇道中具有负压环境，然而持续不断的抽吸作用，也容易对型腔产生不利的影响，此时部分保护气预先进入到浇道中，一方面负压环境仍在维持中，另一方面也使得进入浇道中的钢水处于保护气氛状态；

（2）本方案中设置有下封闭结构，下封闭结构与浇口杯封闭接触，由于下封闭结构与真空泵系统、保护气装置连接，因此下封闭结构具有如下的技术效果：

一是将浇口杯封闭，有利于真空泵系统将浇道抽真空，使得浇道中形成负压环境，避免钢水凝固时气孔缺陷的产生，也有利于增加铸件的表面质量；

二是当钢水下落到浇道时，真空泵系统关闭，通过保护气装置向下封闭结构中通入保护气，一方面，保护气更容易通过浇口杯进入到浇道中，实现对钢水的保护，另一方面，由于负压环境已经形成，钢水的流速已经获得提升，因此，出于减弱浇道中负压作用影响的考虑，可以避免钢水速度过快，避免对浇道带来冲击效应，最终使得钢水流速提升，而铸件质量也获得提升的技术效果；

（3）在支架上设置有限位块和软轴，使得穿过限位块的通气杆能够进行角度的调节，当中间包在外部力的作用下旋转时，与中间包连接的通气杆也自由运动，具有较强的灵活度；

（4）本方案中设置的支架，上支腿和下支腿之间的间距可以调节，这样可以根据铸型的实际高度可调节支撑筒的高度，使之能够与浇口杯的上端边沿封闭接触。

附图说明

图1是本发明实施例浇道优化结构的立体图一。

图2是本发明实施例浇道优化结构的立体图二。

图3是本发明实施例中间包系统与上封闭结构的结构图。

图4是本发明实施例中间包系统与齿轮的连接结构图。

图5是本发明实施例中间包系统的俯视图。

图6是本发明实施例下封闭结构的结构图一。

图7是本发明实施例下封闭结构的结构图二。

图8是本发明实施例支架的结构图。

其中，图中：1、支架；1-1、横架；1-2、竖杆；1-3、上支腿；1-4、弹簧；1-5、下支腿；2、调距气缸一；3、齿杆；4、浇注系统；41、浇口杯；5、齿轮；51、转轴；6、升降气缸一；61、升降气缸二；7、移动气缸；8、调距气缸二；9、保护气装置；10、通气杆；11、限位块；12、软轴；13、中间包系统；131、半球壳一；1311、进气管；1312、定位块一；132、半球壳二；1321、通口；1322、定位块二；133、封闭罩一；134、封闭罩二；135、承接筒；1351、伸入筒；136、支撑筒；137、气管一；138、气管二；139、横杆；14、真空泵；15、伸缩气缸；151、封闭罩三；152、固定柱；16、中间包；17、上封闭结构；18、下封闭结构；19、旋转驱动机构；20、升降调节机构。

具体实施方式

为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1和图2，一种加快铁水流速的浇道优化结构，包括浇注系统4，浇注系统4包括内浇道、横浇道、直浇道、设置在直浇道顶端的浇口杯41，浇口杯41与中间包系统13对接，中间包系统13设置在支架1上；

参见图3和图5，中间包系统13包括中间包16、与中间包16侧部连接的上封闭结构17、与中间包16底部连接的下封闭结构18，中间包16还与保护气装置9、旋转驱动机构19连接；

下封闭结构18的底部与浇口杯41对接，下封闭结构18的侧部与真空泵系统、保护气装置9、升降调节机构20连接，上封闭结构17、升降调节机构20和旋转驱动机构19均设置在支架1上。

中间包16包括相互对接成封闭状的半球壳一131和半球壳二132、分别设置在半球壳一131两侧的定位块一1312、分别设置在半球壳二132两侧的定位块二1322，相邻的定位块一1312和定位块二1322接触并通过螺栓连接，定位块一1312和定位块二1322均与旋转驱动机构19连接；

半球壳一131上设置有进气管1311，进气管1311与通气杆10的出气端连接，通气杆10的进气端穿过限位块11，并与保护气装置9连接，限位块11的两侧分别与两个软轴12连接，两个软轴12均设置在支架1上；

半球壳二132的球面上下部分别设置有通口1321，两个通口1321的中心分别与半球壳二132的球心连线呈钝角。

具体来说，上部的通口1321用于灌注钢水，下部的通口1321用于流出钢水，即钢水通过上部的通口1321进入，通过下部的通口1321流出，球心连线呈钝角，实质是说两个通口1321的间距不要太小，当中间包16转动较小的角度后，就可以使得钢水通过下部的通口1321流出，有利于钢水的快速浇注，该钝角也可以理解为切割上下两个通口1321的截面圆的圆心角。

参见图4，旋转驱动机构19包括一端与定位块一1312和定位块二1322连接的转轴51、设置在转轴51另一端的齿轮5、与齿轮5啮合连接的齿杆3，齿杆3的一端可滑动的设置在滑槽内，齿杆3的另一端与移动气缸7连接，移动气缸7设置在支架1上，转轴51的侧部通过轴承设置在支架1上。

上封闭结构17包括覆盖在半球壳二132外表面上的封闭罩三151、垂直设置在封闭罩三151球心外侧的固定柱152、与固定柱152连接的伸缩气缸15，伸缩气缸15设置在支架1上。

参见图6和图7，下封闭结构18包括两端分别设置开口且相互连通的承接筒135、设置在承接筒135底端的伸入筒1351，伸入筒1351的外径小于承接筒135的外径，伸入筒1351通过锥形体与承接筒135过渡连接，承接筒135外侧同轴设置有支撑筒136，伸入筒1351设置在支撑筒136内部，支撑筒136设置在浇口杯41的上边沿；

承接筒135的顶端还设置有封闭罩一133和封闭罩二134，封闭罩一133与半球壳一131的外侧球面接触，封闭罩二134与封闭罩三151的外侧球面接触。

承接筒135的侧部与升降调节机构20连接；升降调节机构20包括分别垂直设置在承接筒135两侧的横杆139、与横杆139的两端分别铰接的升降气缸一6和升降气缸二61，升降气缸一6和升降气缸二61分别设置在支架1的两侧。

承接筒135的侧部与真空泵系统、保护气装置9连接；

真空泵系统包括气管一137、与气管一137连接的真空泵14，气管一137上设置有分支的气管二138，气管二138与保护气装置9连接，气管一137和气管二138上均设置有电磁阀，真空泵14和保护气装置9设置在支架1上。

电磁阀的结构和安装位置均为现有技术，在此不再详述。

参见图8，支架1包括横架1-1、分别设置在横架1-1两侧的竖杆1-2、分别垂直设置在横架1-1四角位置的上支腿1-3、与上支腿1-3连接的嵌入柱、设置在嵌入柱外侧的弹簧1-4，嵌入柱设置在下支腿1-5中，弹簧1-4与下支腿1-5连接。

更优地，横架1-1一端的两个上支腿1-3通过上连接杆连接，两个下支腿1-5通过下连接杆连接，上连接杆通过调距气缸一2与下连接杆连接，横架1-1的另一端设置有调距气缸二8，在调距气缸一2和调距气缸二8的作用下，实现对上支腿1-3和下支腿1-5间距的调整。

一种加快铁水流速的浇道优化方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：利用真空泵系统，将浇道中的空气抽吸出来，与外界形成负压，再向中间包16中通入保护气，中间包16设置在浇口杯41的上方并且两者相互连通；

步骤S2：经过时间10-15秒后，向中间包16中注入钢水，此时中间包16的出口端封闭，当钢水注入完毕，将中间包16的进口端封闭，且将其出口端逐渐打开；

步骤S3：随后将真空泵系统关闭，并向浇口杯41位置通入保护气，且中间包16中的保护气继续保持通入的状态；

步骤S4：直到钢液凝固完成后，关闭保护气装置9，取出铸件即可。

本发明专利的具体工作过程：

根据本方案中的结构特征描述，制备并安装好装置。利用真空泵14将下封闭结构18内的空气抽吸出来，由于下封闭结构18靠近浇口杯41设置，此时浇道中也自然形成负压环境，使得型腔中的气体分离出来，可以避免钢水与气体分子接触并形成气孔缺陷；与此同时，向中间包16内通入保护气，保护气可以是惰性气体或者氮气等；

经过时间10-15秒后，向中间包16的进口端注入钢水，此时中间包16的出口端包覆在封闭罩三151中，然后启动移动气缸7，在齿杆3和齿轮5的作用下，转轴51带动中间包16旋转，此时中间包16的进口端包覆在封闭罩三151中，中间包16的出口端逐渐露出封闭罩三151，这时钢水从出口端快速流出，并进入到承接筒135内，通过伸入筒1351进入到浇道中；

在钢水从中间包16流出时，立即关闭真空泵系统，并向支撑筒136内通入保护气，保护气通过浇口杯41进入到浇道中，且中间包16的保护气一直保持通入状态即可；

待铸件凝固完毕，将铸件取出。

说明：本方案中保护气的通入时间在10-15秒，主要是针对小型铸件，基本在这个时间内型腔可以充满保护气，也是出于节省成本的考虑，而对于大型铸件，其型腔的容积也较大，保护气通入时间也较长，具体的时间可以根据铸件的体积和生产实践来定；铸件的凝固时间也是根据铸件的壁厚来确定的，不同体积的铸件凝固时间也不同，这对于本领域的技术人员来说是很容易确定的，在此不再详述。

注：浇注系统4是为了填充型腔和冒口而开设于铸型的一系列通道，通常由：浇口杯41、直浇道、横浇道和内浇道组成，浇注系统4的作用是：保证熔融金属液平稳均匀、连续地充满型腔，阻止熔渣、气体和砂砾随熔融金属进入型腔，控制铸件的凝固顺序，供给铸件冷凝收缩是所需补充的金属溶液（补缩）；

此外，本方案中的重要连接部位可以采用耐高温隔热材料，具备的部位可以根据实际情形由技术人员而定，在此不再详述。

本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种加快铁水流速的浇道优化结构，包括浇注系统（4），所述浇注系统（4）包括内浇道、横浇道、直浇道、设置在所述直浇道顶端的浇口杯（41），其特征在于，所述浇口杯（41）与中间包系统（13）对接，所述中间包系统（13）设置在支架（1）上；

所述中间包系统（13）包括中间包（16）、与所述中间包（16）侧部连接的上封闭结构（17）、与所述中间包（16）底部连接的下封闭结构（18），所述中间包（16）还与保护气装置（9）、旋转驱动机构（19）连接；

所述下封闭结构（18）的底部与所述浇口杯（41）对接，所述下封闭结构（18）的侧部与真空泵系统、所述保护气装置（9）、升降调节机构（20）连接，所述上封闭结构（17）、所述升降调节机构（20）和所述旋转驱动机构（19）均设置在支架（1）上；

所述中间包（16）包括相互对接成封闭状的半球壳一（131）和半球壳二（132）、分别设置在所述半球壳一（131）两侧的定位块一（1312）、分别设置在所述半球壳二（132）两侧的定位块二（1322），相邻的所述定位块一（1312）和所述定位块二（1322）接触并通过螺栓连接，所述定位块一（1312）和定位块二（1322）均与所述旋转驱动机构（19）连接；

所述半球壳一（131）上设置有进气管（1311），所述进气管（1311）与通气杆（10）的出气端连接，所述通气杆（10）的进气端穿过限位块（11），并与所述保护气装置（9）连接，所述限位块（11）的两侧分别与两个软轴（12）连接，两个所述软轴（12）均设置在所述支架（1）上；

所述半球壳二（132）的球面上下部分别设置有通口（1321），两个所述通口（1321）的中心分别与所述半球壳二（132）的球心连线呈钝角；

所述旋转驱动机构（19）包括一端与所述定位块一（1312）和所述定位块二（1322）连接的转轴（51）、设置在所述转轴（51）另一端的齿轮（5）、与所述齿轮（5）啮合连接的齿杆（3），所述齿杆（3）的一端可滑动的设置在滑槽内，所述齿杆（3）的另一端与移动气缸（7）连接，所述移动气缸（7）设置在支架（1）上，所述转轴（51）的侧部通过轴承设置在所述支架（1）上；

所述上封闭结构（17）包括覆盖在所述半球壳二（132）外表面上的封闭罩三（151）、垂直设置在所述封闭罩三（151）球心外侧的固定柱（152）、与所述固定柱（152）连接的伸缩气缸（15），所述伸缩气缸（15）设置在所述支架（1）上。

2.根据权利要求1所述的加快铁水流速的浇道优化结构，其特征在于，所述下封闭结构（18）包括两端分别设置开口且相互连通的承接筒（135）、设置在所述承接筒（135）底端的伸入筒（1351），所述伸入筒（1351）的外径小于所述承接筒（135）的外径，所述伸入筒（1351）通过锥形体与所述承接筒（135）过渡连接，所述承接筒（135）外侧同轴设置有支撑筒（136），所述伸入筒（1351）设置在所述支撑筒（136）内部，所述支撑筒（136）设置在所述浇口杯（41）的上边沿；

所述承接筒（135）的顶端还设置有封闭罩一（133）和封闭罩二（134），所述封闭罩一（133）与所述半球壳一（131）的外侧球面接触，所述封闭罩二（134）与所述封闭罩三（151）的外侧球面接触。

3.根据权利要求2所述的加快铁水流速的浇道优化结构，其特征在于，所述承接筒（135）的侧部与升降调节机构（20）连接；所述升降调节机构（20）包括分别垂直设置在所述承接筒（135）两侧的横杆（139）、与所述横杆（139）的两端分别铰接的升降气缸一（6）和升降气缸二（61），所述升降气缸一（6）和所述升降气缸二（61）分别设置在所述支架（1）的两侧。

4.根据权利要求3所述的加快铁水流速的浇道优化结构，其特征在于，所述承接筒（135）的侧部与所述真空泵系统、所述保护气装置（9）连接；

所述真空泵系统包括气管一（137）、与所述气管一（137）连接的真空泵（14），所述气管一（137）上设置有分支的气管二（138），所述气管二（138）与所述保护气装置（9）连接，所述气管一（137）和所述气管二（138）上均设置有电磁阀，所述真空泵（14）和所述保护气装置（9）设置在支架（1）上。

5.根据权利要求4所述的加快铁水流速的浇道优化结构，其特征在于，所述支架（1）包括横架（1-1）、分别设置在所述横架（1-1）两侧的竖杆（1-2）、分别垂直设置在所述横架（1-1）四角位置的上支腿（1-3）、与所述上支腿（1-3）连接的嵌入柱、设置在所述嵌入柱外侧的弹簧（1-4），所述嵌入柱设置在下支腿（1-5）中，所述弹簧（1-4）与所述下支腿（1-5）连接。

6.一种加快铁水流速的浇道优化方法，其特征在于，包括使用权利要求1至5中任一项所述的加快铁水流速的浇道优化结构，该方法包括以下步骤：

步骤S1：利用真空泵系统，将浇道中的空气抽吸出来，与外界形成负压，再向中间包（16）中通入保护气，中间包（16）设置在浇口杯（41）的上方并且两者相互连通；

步骤S2：经过时间10-15秒后，向中间包（16）中注入钢水，此时中间包（16）的出口端封闭，当钢水注入完毕，将中间包（16）的进口端封闭，且将其出口端逐渐打开；

步骤S3：随后将真空泵系统关闭，并向浇口杯（41）位置通入保护气，且中间包（16）中的保护气继续保持通入的状态；

步骤S4：直到钢液凝固完成后，关闭保护气装置（9），取出铸件即可。

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