CN115090867A - 一种铸件浇注系统及其浇注方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铸件浇注系统及其浇注方法，铸件浇注系统包括钢包和铸模，所述钢包底部设水口，所述钢包通过所述水口向所述铸模的浇口内浇注钢水；其中：所述钢包的顶部由罩体覆盖，所述罩体上安装气管，所述气管的两端分别设有第一进气口和第二进气口，所述气管的中部设有出气口，惰性气体由所述第一进气口与第二进气口相向地抽入气管内，并在出气口碰撞后分散于所述罩体和钢包内，使钢包内形成保护气氛。本发明改善了铸件表面粗糙度的问题，并且浇注轻松省力，劳动强度低。

Description

一种铸件浇注系统及其浇注方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种铸件浇注系统及其浇注方法。

背景技术

多数阀门、泵体的金属零部件采用铸造的方式加工金属胚体后再精加工，铸造是将钢包内的液体金属浇注到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。铸钢零件可采用消失模的方式铸造。

现有的铸钢件浇注，由于钢包是敞口的，钢包内的钢水容易生成氧化物，钢水氧化物与铸模中的氧化物作用生成硅酸亚铁等化合物，硅酸亚铁的熔点低于钢水的熔点，其流动性强，容易在铸模内快速流动而腐蚀铸模，因此钢水从被腐蚀的铸模内壁冷却成型后形成的铸件表面粗糙度大，不利于后续加工。

此外，现有的钢包浇注时，通常是翻转钢包，将钢水浇注于铸模内，该方式不可避免地将更多的钢水暴露于氧气中，因此更不利于改善铸件的表面粗糙度，并且翻转钢包的劳动强度大。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸件浇注系统及其浇注方法，以改善铸件表面粗糙度，并且降低浇注的劳动强度。

本发明提供了如下的技术方案：

一种铸件浇注系统，包括钢包和铸模，所述钢包底部设水口，所述钢包通过所述水口向所述铸模的浇口内浇注钢水；其中：

所述钢包的顶部由罩体覆盖，所述罩体上安装气管，所述气管的两端分别设有第一进气口和第二进气口，所述气管的中部设有出气口，惰性气体由所述第一进气口与第二进气口相向地抽入气管内，并在出气口碰撞后分散于所述罩体和钢包内，使钢包内形成保护气氛。

优选的，所述气管包括第一气段和第二气段，所述第一气段设有第一进气口和第一出气口，第二气段设有第二进气口和第二出气口，所述第二出气口为尖锥形，惰性气体经过所述第二出气口时加速排出所述第二气段。

优选的，所述第一气段与第二气段之间设有用于改变气流方向的隔条，所述隔条沿着所述气管的径向设置且位于气管的中轴线上；

所述第一出气口和第二出气口射出的气流冲击所述隔条后形成第一散射流和第二散射流，所述第二散射流逆向碰撞所述第一散射流并向外分散形成气雾。

优选的，所述气管的外壁上固定安装第一齿轮，所述第一齿轮啮合第二齿轮，所述第二齿轮安装于电机的输出端，所述电机驱动所述气管在所述罩体内旋转，将气雾离心分散于钢包内；

所述气管的两端分别安装气体旋转接头，所述气体旋转接头固定式安装，并且由管路连接气源，所述管路上安装阀门和气泵。

进一步的，所述气管水平地安装于罩体上，且所述出气口位于罩体的中轴线上；所述罩体的顶部中央安装辅助喷头，所述辅助喷头的底部设有向下拱起的反射面，所述辅助喷头的边缘设有一圈喷气口，所述喷气口朝外侧向下倾斜，所述喷气口向所述钢包内喷洒惰性气体，所述惰性气体为氩气，氩气的密度大于空气的密度，氩气下沉于钢包内的钢水液面上。

优选的，所述钢包的顶部安装可旋转的支撑梁，所述罩体安装于所述支撑梁上，加料时旋转所述支撑梁，使罩体与钢包错开。

优选的，还包括液压转台，所述液压转台上安装旋转架，所述旋转架的左右两端设有钢包室，所述钢包室的外侧以及上下两侧均开口，所述钢包安装于所述钢包室内，所述液压转台可将所述钢包交替地移动至所述铸模上方。

进一步的，所述钢包的底部固定有水平的T型导轨，所述T型导轨上滑动式安装浇注管，平移所述浇注管可使所述浇注管的上管口对齐所述钢包的水口，所述浇注管的下管口紧靠所述铸模。

优选的，所述浇注管包括呈T型连接的管本体和滑动体，所述滑动体沿着所述T型导轨平移，所述滑动体的一端设有竖直的条形孔；所述钢包的侧壁上铰接液压缸，所述液压缸的活塞杆上铰接弯臂，所述弯臂的另一端由铰轴安装于所述条形孔内，所述液压缸的活塞杆后退时，驱动所述弯臂旋转，所述弯臂带动所述滑动体水平移动。

本发明还提供一种铸件浇注方法，包括以下步骤：

罩体覆盖于钢包上方，开启气源阀门，向气管和辅助喷头内注入惰性气体；

气管内的惰性气体由所述第一进气口与第二进气口相向地抽入气管内，并在出气口碰撞隔条后分散于所述罩体和钢包内，使钢包内形成保护气氛；

旋转所述气管，使惰性气体在离心力的作用下撞击罩体内壁后加速向下扩散；同时部分气雾撞击辅助喷头的反射面并向外发散折流，更均匀地向钢包内部下沉；

通过辅助喷头向罩体内的边缘位置喷洒惰性气体，并且使罩体内形成微正压，将气雾压入钢包内；

将铸模放置于浇注工位上，使铸模的浇口对齐所述钢包的水口；

启动液压缸，推动所述浇注管，将浇注管的上管口对齐水口，下管口对齐浇口，向铸模内浇注钢水；

浇注完成后，反向拉动所述浇注管，使所述上管口与水口错开，封闭所述水口，等待浇注下一个铸模。

本发明的有益效果是：

本发明在钢包的顶部覆盖罩体，罩体上安装气管，气管的两端分别设有第一进气口和第二进气口，气管的中部设有出气口，惰性气体由第一进气口与第二进气口相向地抽入气管内，并在出气口碰撞后分散于所述罩体和钢包内，使钢包内形成保护气氛，减少钢水中的含氧量，改善钢水被氧化造成铸件表面粗糙的问题，以及减少钢水中的氧化物与铸模中的氧化物作用生成硅酸亚铁，避免硅酸亚铁腐蚀铸模。

本发明的气管包括第一气段和第二气段，第一气段与第二气段之间设有用于改变气流方向的隔条，第一出气口和第二出气口射出的气流冲击隔条后形成第一散射流和第二散射流，第二散射流逆向碰撞第一散射流并向外分散形成气雾；同时，第二出气口为尖锥形，惰性气体经过第二出气口时，气流在文氏效应的作用下加速排出第二气段，并加速撞击第一散射流，使气体分布更均匀，进而对钢水的保护作用也更均匀。

本发明在钢包的底部安装浇注管，通过液压缸、弯臂、T型导轨与浇注管互相配合，快速地完成水口的开启和关闭动作，浇注时不需要翻转钢包，减少钢包内的钢水氧化，也减轻了劳动强度；并且液压缸和弯臂的安装结构相较于常规的直线驱动装置而言，占用空间更小，动作幅度和范围也更小，实用性更强。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的罩体与气管的安装放大示意图；

图3和图4是本发明的气体从气管内散射成气雾的动作过程示意图；

图5是本发明的气管外形示意图；

图6是本发明的辅助喷头结构示意图；

图7是本发明实施例2的浇注管封闭钢包的动作示意图。

图中标记为：1、钢包；2、铸模；3、水口；4、支撑梁；5、罩体；6、气管；7、第一气段；8、第二气段；9、第一进气口；10、第二进气口；11、隔条；12、电机；13、第一齿轮；14、第二齿轮；15、气体旋转接头；16、轴承座；17、辅助喷头；18、反射面；19、喷气口；20、液压转台；21、旋转架；22、钢包室；23、T型导轨；24、浇注管；25、管本体；26、滑动体；27、条形孔；28、液压缸；29、弯臂；30、钢水；31、第一出气口；32、第二出气口；33、泄压阀。

具体实施方式

实施例1

请参考图1，一种铸件浇注系统，包括钢包1和铸模2，钢包1的顶部开口、底部设水口3，从顶部向钢包内补料，通过水口3向铸模2的浇口内浇注钢水。钢包1的顶部安装可旋转的支撑梁4，罩体5安装于支撑梁4上，加料时旋转支撑梁4，使罩体5与钢包错开；也可在罩体5上开补料口，补料口内焊接伸入罩体5内的料管，通过料管向钢包内补料。

罩体5的外形类似半球形，也可以是其他形状。罩体5上安装气管6，气管6的安装方向优选水平方向，也可以倾斜式安装。气管6的两端分别设有第一进气口9和第二进气口10，气管6的中部设有出气口，惰性气体(本实施例选用氩气)由第一进气口9与第二进气口10相向地被抽入气管6内，并在出气口碰撞后分散于罩体5和钢包内，使钢包内形成保护气氛，保护钢水不被氧化。由于氩气的密度大于空气密度，因此氩气会逐渐下沉于钢水的液面上。可定时向罩体内注入惰性气体。

具体地，请参考图1、图2和图5，气管6包括第一气段7和第二气段8，第一气段7设有第一进气口9和第一出气口31，第二气段8设有第二进气口10和第二出气口32，第二出气口32为尖锥形。第一气段7与第二气段8之间设有用于改变气流方向的隔条11，隔条11沿着气管6的径向设置且位于气管6的中轴线上，优选隔条11与第一气段7、第二气段8一体成型。

请参考图3至图4，第一出气口和第二出气口射出的气流冲击隔条11后分别形成两股第一散射流和两股第二散射流，同时由于惰性气体经过尖锥形的第二出气口32时，在文氏效应的作用下会加速排出第二气段8，因此每股第二散射流均逆向高速碰撞第一散射流，并向外均匀地分散，形成气雾并均匀地降落于钢包1内的钢液上层，隔绝整面钢液与氧气接触。

请参考图1，为了进一步提高气体降落的均匀性，在支撑梁4上安装电机12，电机12的输出端安装第二齿轮14，在气管6的外壁上固定安装第一齿轮13，第一齿轮13啮合第二齿轮14，电机12驱动第二齿轮14旋转，第二齿轮14带动第一齿轮13和气管6旋转，将气雾离心分散于钢包内。第一齿轮13和第二齿轮14均安装于齿轮箱内。

气管6的两端分别安装气体旋转接头15，气体旋转接头15固定式安装于支撑梁4上，并且由管路连接气源。气体旋转接头15是公知技术，气体旋转接头15内的旋转轴与气管6和管路连通，实现通气，通气时气体旋转接头自身不动，由旋转轴旋转，防止管路扭转，保证了气管6旋转的可靠性。可间歇性地开启气源的阀门，对钢包内送气。

为了进一步提高气管6旋转的稳定性，在支撑架上还安装轴承座16，气管6的两端分别安装于轴承座16的轴承上。

气管6的出气口位于罩体5的中轴线上。请参考图6，罩体5的顶部中央安装辅助喷头17，辅助喷头17的底部设有中间向下拱起的弧形的反射面18，第二散射流碰撞第一散射流产生的气雾中，一部分气雾撞击该反射面18，经过弧形的反射面18向外侧(即罩体5内远离中部的边缘位置)扩散，进一步提高气体分布的均匀性。辅助喷头17的边缘设有一圈喷气口19，喷气口19朝斜下方倾斜，倾斜的方向向外，喷气口19也连通气源，向钢包内的边缘位置喷洒惰性气体。

罩体5与钢包的顶部开有泄压孔，泄压孔内安装泄压阀33，定期开启泄压阀33，避免钢包内气压过大。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，进一步改善钢水在浇注过程中的氧化问题，以及解决浇注连续性问题。

请参考图1和图7，本实施例还包括液压转台20，液压转台20上安装旋转架21，旋转架21的左右两端设有钢包室22，钢包室22的外侧以及上下两侧均开口，钢包1安装于钢包室22内，当其中一个钢包内的钢水浇注完后，液压转台20将另一个钢包旋转至铸模2上方的浇注工位上，实现连续化浇注。

钢包的底部固定安装有水平的T型导轨23，T型导轨23的横截面为倒T字型，T型导轨23上滑动式安装浇注管24，T型导轨23对浇注管24起到支撑和导向的作用。平移浇注管24可使浇注管24的上管口对齐钢包的水口3，浇注管24的下管口紧靠铸模2的浇口，完成钢水浇注。

具体地，浇注管24包括呈T型固定连接的管本体25和滑动体26，管本体25沿竖直方向延伸，滑动体26安装于T型导轨23上，滑动体26沿着T型导轨23平移，滑动体26的一端设有竖直的条形孔27；钢包的侧壁上铰接液压缸28，液压缸28的活塞杆朝下，其活塞杆上铰接一根L型的弯臂29，弯臂29的另一端由铰轴安装于滑动体26的条形孔27内。当完成浇注后，液压缸28的活塞杆内缩，驱动弯臂29向上旋转，弯臂29的下端在条形孔27内滑动，并且拉动滑动体26水平地向外侧移动，直至浇注管24的上管口与水口3完全错开，从而封闭钢包，其动作迅速，可防止钢水在浇注时氧化。再次浇注时，液压缸28伸出复位，即可使上管口重新对齐水口3。

铸模2可由输送带间歇性地送入浇注工位上，实现流水线生产。

本发明的浇注方法包括以下步骤：

钢包内盛放钢水，转动罩体5，使其覆盖于钢包的上方，开启气源阀门以及气泵，向气管6和辅助喷头17内注入惰性气体；

气管6内的惰性气体由第一进气口9与第二进气口10同时且相向地抽入气管6内，并在出气口碰撞隔条11后形成两股第一散射流和两股第二散射流，同时惰性气体经过尖锥形的第二出气口32时，在文氏效应的作用下加速排出第二气段8，因此每股第二散射流均逆向高速碰撞第一散射流，并向外均匀地分散，形成气雾降落于钢包内，使钢包内形成保护气氛；

启动电机12，旋转气管6，使惰性气体在离心力的作用下撞击罩体5内壁后加速向下扩散；同时部分气雾撞击辅助喷头17的反射面18并向外侧发散折流，从而更均匀地向钢包内部下沉；

辅助喷头17向罩体5内的边缘位置喷洒惰性气体，增加了边缘处的气体分布密度，提高了保护气体的分布均匀性，并且辅助喷头17与气管6配合，使罩体5内形成微正压，将罩体5上侧的气雾压入钢包内；

将铸模2放置于浇注工位上，使铸模2的浇口对齐钢包的水口3；

启动液压缸28，向左侧推动浇注管24，将浇注管24的上管口对齐水口3，下管口对齐浇口，向铸模2内浇注钢水；

浇注完成后，复位液压缸28，反向拉动浇注管24，使上管口与水口3完全错开，从而封闭水口3，等待开始浇注下一个铸模2。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铸件浇注系统，包括钢包和铸模，其特征在于：

所述钢包底部设水口，所述钢包通过所述水口向所述铸模的浇口内浇注钢水；其中：

所述钢包的顶部由罩体覆盖，所述罩体上安装气管，所述气管的两端分别设有第一进气口和第二进气口，所述气管的中部设有出气口，惰性气体由所述第一进气口与第二进气口相向地抽入气管内，并在出气口碰撞后分散于所述罩体和钢包内，使钢包内形成保护气氛。

2.根据权利要求1所述的铸件浇注系统，其特征在于，所述气管包括第一气段和第二气段，所述第一气段设有第一进气口和第一出气口，第二气段设有第二进气口和第二出气口，所述第二出气口为尖锥形，惰性气体经过所述第二出气口时加速排出所述第二气段。

3.根据权利要求2所述的铸件浇注系统，其特征在于：

所述第一气段与第二气段之间设有用于改变气流方向的隔条，所述隔条沿着所述气管的径向设置且位于气管的中轴线上；

所述第一出气口和第二出气口射出的气流冲击所述隔条后分别形成第一散射流和第二散射流，所述第二散射流逆向碰撞所述第一散射流并向外分散形成气雾。

4.根据权利要求3所述的铸件浇注系统，其特征在于：

所述气管的外壁上固定安装第一齿轮，所述第一齿轮啮合第二齿轮，所述第二齿轮安装于电机的输出端，所述电机驱动所述气管在所述罩体内旋转，将气雾离心分散于钢包内；

所述气管的两端分别安装气体旋转接头，所述气体旋转接头固定式安装，并且由管路连接气源，所述管路上安装阀门和气泵。

5.根据权利要求1所述的铸件浇注系统，其特征在于，所述气管水平地安装于罩体上，且所述出气口位于罩体的中轴线上；所述罩体的顶部中央安装辅助喷头，所述辅助喷头的底部设有向下拱起的反射面，所述辅助喷头的边缘设有一圈喷气口，所述喷气口朝外侧向下倾斜，所述喷气口向所述钢包内喷洒惰性气体，所述惰性气体为氩气，氩气的密度大于空气的密度，氩气下沉于钢包内的钢水液面上。

6.根据权利要求1所述的铸件浇注系统，其特征在于，所述钢包的顶部安装可旋转的支撑梁，所述罩体安装于所述支撑梁上，加料时旋转所述支撑梁，使罩体与钢包错开。

7.根据权利要求1所述的铸件浇注系统，其特征在于，还包括液压转台，所述液压转台上安装旋转架，所述旋转架的左右两端设有钢包室，所述钢包室的外侧以及上下两侧均开口，所述钢包安装于所述钢包室内，所述液压转台可将所述钢包交替地移动至所述铸模上方。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的铸件浇注系统，其特征在于，所述钢包的底部固定有水平的T型导轨，所述T型导轨上滑动式安装浇注管，平移所述浇注管可使所述浇注管的上管口对齐所述钢包的水口，所述浇注管的下管口紧靠所述铸模。

9.根据权利要求8所述的铸件浇注系统，其特征在于，所述浇注管包括呈T型连接的管本体和滑动体，所述滑动体沿着所述T型导轨平移，所述滑动体的一端设有竖直的条形孔；所述钢包的侧壁上铰接液压缸，所述液压缸的活塞杆上铰接弯臂，所述弯臂的另一端由铰轴安装于所述条形孔内，所述液压缸的活塞杆后退时，驱动所述弯臂旋转，所述弯臂带动所述滑动体水平移动。

10.一种铸件浇注方法，由权利要求8所述的浇注系统实现，其特征在于，所述浇注方法包括以下步骤：

将所述罩体覆盖于钢包上方，开启气源阀门和气泵，向气管和辅助喷头内注入惰性气体；

气管内的惰性气体由所述第一进气口与第二进气口相向地抽入气管内，并在出气口碰撞隔条后分散于所述罩体和钢包内，使钢包内形成保护气氛；

旋转所述气管，使惰性气体在离心力的作用下撞击罩体内壁后加速向下扩散；同时部分气雾撞击辅助喷头的反射面并向外发散折流，更均匀地向钢包内部下沉；

通过辅助喷头向罩体内的边缘位置喷洒惰性气体，并且使罩体内形成正压，将气雾压入钢包内；

将铸模放置于浇注工位上，使铸模的浇口对齐所述钢包的水口；

启动液压缸，推动所述浇注管，将浇注管的上管口对齐水口，下管口对齐浇口，向铸模内浇注钢水；

浇注完成后，反向拉动所述浇注管，使所述上管口与水口错开，封闭所述水口，等待浇注下一个铸模。

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