CN115213356B - 旋风除尘器的筒体铸造方法及铸造模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋风除尘器的筒体铸造方法，包括以下步骤：按筒体铸件材料的组成元素质量百分比C：3.0～3.4％、Si：0.7～1.0％、Mn：4～6％、S：<0.2％、P：<0.2％、Ce：0.08～0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质选择原料，并将原料熔炼为铁水；铁水冲入浇包后在铁水温度为1450～1480℃时采用立式浇注法向铸造模具中进行浇注，其中旋风除尘器的筒体的锥形段位于下方；控制铸造模具冷却速度使浇注后铁水在6至8分钟内冷却至900℃，随后待其自然冷却开箱。本发明还公开了旋风除尘器的筒体铸造模具。本发明可在不使用铬等合金元素时提高铸件表面硬度，使铸件具有较小的重量，保证使用寿命，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造方法及铸造模具，特别是涉及一种旋风除尘器的筒体铸造方法及铸造模具。
背景技术
旋风除尘器中包含有多个旋风器，旋风器结构可参考申请号为200610096206.4的中国专利，其中旋风子即为本发明所称的筒体。该筒体为炮弹型，主要包括上部的直筒段和下部渐缩段。含有烟尘颗粒的气体在进入筒体后由于导向叶片的导向而旋转，烟尘颗粒与筒体的内壁碰撞摩擦而沉降，达到与气体相分离的效果。一般筒体采用铸铁材料支撑，而由于筒体内壁承受了与烟尘颗粒的摩擦，因此需要保证筒体具有一定的耐磨性以满足整个除尘器的使用寿命的要求。以往是采用高铬铸铁来获得高硬度的筒体，从而使其符合耐磨性能要求，但是随着铬价格的上涨，高铬铸铁的成本难以下降，若去除铬等提高铸铁材料硬度的合金元素，在期望获得与高铬铸铁筒体相同的使用寿命时，可以考虑增加筒体的厚度来抵消硬度降低带来的磨损，但是一个旋风除尘器中往往含有数十个旋风器，增加筒体厚度这无疑会增加除尘器整体重量，不符合节能减排的要求，同时增加除尘器重量也抵消了去除高价格的合金元素引起的成本下降，总体上对于降低生产成本优势不明显，另外增加除尘器重量还会引起运输成本的增加。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种旋风除尘器的筒体铸造方法，主要解决铸铁材料在不添加铬等合金元素时表面硬度不足造成的寿命降低的问题。本发明的另一任务在于提供一种旋风除尘器的筒体铸造模具，满足高硬度筒体的铸造需求。
本发明技术方案如下：一种旋风除尘器的筒体铸造方法，包括以下步骤：
S1、按筒体铸件材料的组成元素质量百分比选择原料，并将原料熔炼为铁水，所述组成元素质量百分比为C：3.0～3.4％、Si：0.7～1.0％、Mn：4～6％、S：<0.2％、P：<0.2％、Ce：0.08～0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S2、铁水冲入浇包后在铁水温度为1450～1480℃时采用立式浇注法向铸造模具中进行浇注，所述立式浇注法是使所述旋风除尘器的筒体的轴向呈竖直方法设置，并使所述旋风除尘器的筒体的锥形段位于下方；
S3、控制铸造模具冷却速度使所述浇注后铁水在6至8分钟内冷却至900℃，随后待其自然冷却至开箱温度以下后开箱取出铸件。
进一步地，所述步骤S2中进行浇注时，单个旋风除尘器的筒体的浇注时间不超过10s。通过浇注时间控制保证浇注时进入模具的铁水具有较好地流动性，提高成型后均匀性，提高铸件质量。
进一步地，钼元素的添加可以降低珠光体的转变温度，因此为了进一步提高产品的表面硬度，选择添加少量的钼，所述组成元素质量百分比包含Mo：0.5～1.0％。
进一步地，所述铸造模具包括底座、冷却套、砂外模、砂内模和端盖，所述冷却套、砂外模、砂内模由外向内套设并放置在底座上，所述底座、砂外模、砂内模和端盖围合形成筒体的浇注型腔，所述浇注型腔的轴线呈竖直方向设置，所述浇注型腔的下部为锥形成型部，所述冷却套的壁内设有冷却水通道，所述步骤S3中控制铸造模具冷却速度使控制所述冷却水通道中的冷却水流量使所述浇注后铁水在6至8分钟内冷却至900℃。
进一步地，为了提高砂外模的冷却速度，保证浇注型腔与砂外模的温度梯度，使铁水迅速冷却形成更多地碳化物而提升硬度，所述浇注型腔的壁厚为7～8mm，所述砂外模的壁厚为5～6mm。
一种旋风除尘器的筒体铸造模具，包括底座、冷却套、砂外模、砂内模和端盖，所述冷却套、砂外模、砂内模由外向内套设并放置在底座上，所述底座、砂外模、砂内模和端盖围合形成筒体的浇注型腔，所述浇注型腔的轴线呈竖直方向设置，所述浇注型腔的下部为锥形成型部，所述端盖设有浇注口、浇道和铸件排气口，所述浇注口通过浇道与所述浇注型腔连通，所述铸件排气口的开口设置于所述端盖的顶面，所述铸件排气口与所述浇道连通，所述冷却套的壁内设有冷却水通道。
进一步地，为了提升对砂外模的冷却速度以及保证周向冷却的均匀性，所述冷却水通道呈螺旋状环绕于所述砂外模，所述冷却水通道的位于所述冷却套的下部的开口为入水口，所述冷却水通道的位于所述冷却套的上部的开口为出水口。
进一步地，为了使铁水流动均匀以获得更好的筒体内壁质量一致性，所述浇注口设置于所述端盖的中部，所述浇道呈径向布置并等分分布于所述浇注口的周向。
进一步地，所述浇注型腔的壁厚为7～8mm，所述砂外模的壁厚为5～6mm。
进一步地，为了保证砂外模在接触铁水后能迅速排气减小气体滞留在砂外模并向浇注型腔渗透而形成铸件表面缺陷，所述冷却套上开设若干横向设置的砂模排气口，所述砂模排气口使所述砂外模的外表面与外界连通。
本发明所提供的技术方案的优点在于：
采用本发明方法进行浇注获得的旋风除尘器的筒体在不添加铬等提高材料硬度的合金元素时也能获得高硬度的内壁，经检验在旋风除尘器的筒体的锥形渐缩段内壁硬度可以达到HRC56以上，从而保证了使用寿命。同时，采用本发明浇注方法，相较于一般筒体铸件减小了筒体的壁厚，相同管径和长度规格的旋风除尘器的筒体总重量由现有技术的约40kg可减小至约30kg，大幅降低了制造成本以及组装为除尘器后的运输成本。
附图说明
图1为旋风除尘器的筒体铸造模具结构示意图。
图2为旋风除尘器的筒体铸造模具的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本说明之后，本领域技术人员对本说明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。
请结合图1及图2所示，实施例所采用的旋风除尘器的筒体铸造模具包括底座1、冷却套2、砂外模3、砂内模4和端盖5，冷却套2为钢制，其具有中间空腔用于放置砂外模3，在冷却套2的中部紧贴中间空腔放置的是砂外模3，砂外模3内放置砂内模4。砂外3模与砂内模4之间留出空隙用于成型旋风除尘器的筒体的筒壁。冷却套2、砂外模3和砂内模4依次套叠后放置在底座1上，底座1可以是砂制的也可以是钢制的，采用钢制底座1时，在表面铺设一层模具砂。端盖5是盖合在冷却套2的顶面，由底座1、砂外模3、砂内模4和端盖5共同围合形成筒体的浇注型腔6，该浇注型腔6为立式型腔，即浇注型腔6的轴线呈竖直方向设置，同时浇注型腔6的下部为用于成型旋风除尘器的筒体的锥形渐变部分的锥形成型部。铁水受到重力作用使得下部铁水的压力更大，更有利于提高旋风除尘器的筒体的锥形渐变部分的硬度。在端盖5设有浇注口501、浇道502和铸件排气口503，其中浇注口501设置于端盖5的中部，四条浇道502呈径向布置并等分分布于浇注口501的周向，浇注口501通过浇道502与浇注型腔6连通形成由浇注口501向砂外模3与砂内模4之间空隙流动的通道，同时在端盖5的顶面开设四个铸件排气口503，分别用于连通四条浇道502，为浇注时模具内空气的排出提供通道。采用中央浇注口501及周向等分分布的浇道502设置可以使铁水尽可能均匀的从四周流入浇注型腔，从而获得四周质量更为均匀的旋风除尘器的筒体。为了保证砂外模3能够被快速冷却从而使铸件满足浇注时的降温速度要求，在冷却套2的壁内开设有冷却水通道201。另外冷却套2上开设若干横向设置的砂模排气口202，砂模排气口202使砂外模3的外表面与外界连通以便于在浇注时砂外模3的排气。
作为一个优化的实施例，进一步保证冷却效果同时也使砂外模3的各处散热更加均匀，冷却水通道201呈螺旋状围绕砂外模3设置，同时冷却水通道201的入水口设置在冷却套2的下部，出水口设置在冷却套2的上部，在浇注时在冷却水通道201内通入流动的冷却水来控制砂外模的温度，进而进一步控制铸件的冷却速度，冷却水由下至上的流动优先冷却筒体的下部。作为一个更优化的实施例，将浇注型腔6的壁厚设置为7～8mm，而砂外模3的壁厚设置为5～6mm，采用较薄的浇注型腔6使成型后的旋风除尘器的筒体壁厚较薄，在浇注过程中，旋风除尘器的筒体的内外壁冷却速度差异小，能够使内外壁均形成更多地碳化物而提升硬度，较薄的砂外模3则可以更快速地将热量传导至冷却套在厚度方向形成更大的问题梯度而达到更佳的质量。下述的具体铸造实施例中采用的铸造模具的浇注型腔6的壁厚设置为7mm，砂外模3的壁厚为5mm。
实施例的具体铸造过程如下：
S1、按筒体铸件材料的组成元素质量百分比选择原料，主要为废铁、废钢以及稀土硅铁合金，采用中频炉将原料熔炼为铁水，熔炼温度为1500～1550℃，对铁水成分进行光谱分析，控制材料组分为C：3.0～3.4％、Si：0.7～1.0％、Mn：4～6％、S：<0.2％、P：<0.2％、Ce：0.08～0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S2、铁水冲入浇包后，待浇包内铁水温度为1450～1480℃时向上述的铸造模具中进行浇注，在浇注前控制铸造模具中冷却水流量按步骤S3中确定流量进行，其中单个旋风除尘器的筒体的浇注时间不超过10s，一般为8s；
S3、通过控制冷却水流量使铸造模具冷却，保证浇注后铁水在8分钟内冷却至900℃，随后待其自然冷却至开箱温度400℃以下后开箱取出铸件，获得的旋风除尘器的筒体高度为800mm，大端直径为210mm，小端直径为90mm，总质量约为30kg。
基于上述实施例的铸造过程调整材料组分以获得不同的具体实施例结果如下：
基于上述实施例3的组成元素质量百分比，调整步骤S4中冷却时间以及砂外模的壁厚获得不同的具体实施例结果如下：
Claims (2)
1.一种旋风除尘器的筒体铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按筒体铸件材料的组成元素质量百分比选择原料，并将原料熔炼为铁水，所述组成元素质量百分比为C：3.0～3.4%、Si：0.7～1.0%、Mn：4～6%、S：<0.2%、P：<0.2%、Ce：0.08～0.15%，其余为Fe和不可避免的杂质；
S2、铁水冲入浇包后在铁水温度为1450～1480℃时采用立式浇注法向铸造模具中进行浇注，单个旋风除尘器的筒体的浇注时间不超过10s，所述立式浇注法是使所述旋风除尘器的筒体的轴向呈竖直方法设置，并使所述旋风除尘器的筒体的锥形段位于下方；
S3、控制铸造模具冷却速度使所述浇注后铁水在6至8分钟内冷却至900℃，随后待其自然冷却至开箱温度以下后开箱取出铸件，
所述铸造模具包括底座、冷却套、砂外模、砂内模和端盖，所述冷却套、砂外模、砂内模由外向内套设并放置在底座上，所述底座、砂外模、砂内模和端盖围合形成筒体的浇注型腔，所述浇注型腔的轴线呈竖直方向设置，所述浇注型腔的下部为锥形成型部，所述冷却套的壁内设有冷却水通道，所述浇注型腔的壁厚为7～8mm，所述砂外模的壁厚为5～6mm。
2.根据权利要求1所述的旋风除尘器的筒体铸造方法，其特征在于，所述组成元素质量百分比包含Mo：0.5～1.0%。
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| GR01 | Patent grant | ||
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