CN206169254U - 一种用于生产黑色金属的调压设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于生产黑色金属的调压设备，包括炉装置和设于炉装置顶部的砂箱装置；炉装置包括炉体、坩埚、中频线圈、炉盖、升液管和机械密封卡环，坩埚设于炉体的内部，中频线圈设于坩埚的外侧，炉盖对应可开合地设于炉体的上方，炉盖中心开设有贯穿孔，升液管下端设于炉体的底部，其上端通过贯穿孔进入砂箱装置，机械密封卡环设于炉体和炉盖的接触部分，起到密封作用；砂箱装置包括砂箱和与砂箱对应的砂箱密封板，砂箱密封板上设有砂箱密封板抽气口，砂箱内部设有铸模，铸模包括浇口和冒口，浇口与升液管的上端口连接，冒口与砂箱密封板抽气口连接。本实用新型具有结构简单、操作灵活、使用方便、自动化程度高等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及调压铸造的技术领域，尤其涉及一种用于生产黑色金属的调压设备。
背景技术
调压铸造，作为一种在常规差压铸造技术基础上发展起来的反重力铸造技术，比常规低压铸造及差压铸造更为先进。调压铸造技术的主要工艺优势包括真空熔炼与保温、压差充型、正压差凝固等。目前来看，调压铸造技术是国内外生产以铝合金为代表的有色合金铸件，特别是针对航空航天行业具有高质量要求的复杂铸件的最先进的一种铸造成形技术。
其中，在申请号为“201210207951.7”，名称为“金属型调压铸造设备”的申请文件中，描述了如下内容：“一种金属型调压铸造设备，属于金属型反重力铸造领域。该金属型调压铸造设备较传统调压铸造设备的两段式罐体，即上罐体与下罐体的主机系统结构，增加了一个中罐体，用于安装金属型开合型所必需的机械机构。本设备的上、中、下各罐体之间通过机械卡环机构锁紧以确保密封效果。该设备能够实现基于金属型对铸件通过调压铸造技术铸造成形，并能够应用于砂型、熔模铸造模壳及石膏型等进行铸件的调压铸造成形，同时也能够用于金属型、砂型、熔模铸造模壳及石膏型等进行铸件的差压铸造与低压铸造成形。因此，应用非常广泛，实现了调压铸造和金属型之间的良好结合”。尽管该金属型调压铸造设备具有如上优点，但其仅限于铝合金等有色合金铸件的生产中。
又如在申请号为“200410009617.6”，名称为“一种调压铸造方法及调压铸造用坩埚”的申请文件中，描述了如下内容：“一种真空调压铸造方法及调压铸造用坩埚，将铸型及液态金属分别置于上密封室及坩埚内，同时对二者抽真空，真空度均达到要求时，向坩埚内充入惰性气体或压缩空气，使液态金属在可调的压差下沿着升液管压入型腔；当充型完成后，在保持对真空罩继续抽真空条件下，对坩埚内压力进行调压，使其压力从负压迅速转变为正压，并维持设定的正压值；当铸件凝固结束后，立即对坩埚泄压、对真空罩泄真空，打开真空罩取出铸件，完成成型过程。该技术提高型腔的排气能力，保证金属溶液在较大压力下结晶凝固，增强铸件的补缩效果，密封性好，可靠性高，适合各种铝基复合材料和铝合金铸件”。尽管该调压铸造方法及调压铸造用坩埚具有一定优点，但是也同样仅限于铝合金等有色金属铸件的生产中，无法实现生产更高温度的黑色金属铸件。
又如在申请号为“200580017765.5”，名称为“真空吸铸的浇注方法、装置以及铸件”的申请文件中，描述了如下内容：“一种使用负压造型铸模(造型砂箱)铸造薄壁铸件的真空吸铸的浇注方法、装置，以及使用该方法铸造的铸件。该方法包括向模样表面粘着防护部件的防护部件粘着过程，向被粘着的防护部件上放置造型砂箱的同时向其内填充不含粘合剂的填充材料的过程，将填充材料上表面进行密封使造型砂箱内部形成负压，并且使防护部件吸着于填充材料侧面上使防护部件成形的过程，将模样从防护部件上取下，对具有分型面的上半割铸模进行造型的过程，将采用相同方法造型的下半割铸模与上半割铸模重合形成型腔的同时形成完成铸模的过程，向型腔内注入熔融金属的过程，解除造型砂箱内的负压状态将铸件取出的过程。以及向完成铸模内进行浇注开始前，对型腔内进行减压的过程”。可见，该设备为半自动半人工操作的设备，生产效率低，而且砂箱内的铸模周围需要填入绝热材料，增加了生产成本。
实用新型内容
基于上述的背景技术，本实用新型的目的是提供一种用于生产黑色金属的调压设备，以克服现有技术中只能生产有色金属领域的铸件的缺陷，实现生产黑色金属领域的铸件，尤其是铸钢薄壁铸件，如涡轮壳、排气岐管和连体排气岐管等铸件的目的。本实用新型的目的还包括提供一种用于生产黑色金属的调压设备，具有结构简单、操作灵活、使用方便、自动化程度高等特点。
本实用新型的技术方案是：一种用于生产黑色金属的调压设备，包括炉装置和设于所述炉装置顶部的砂箱装置；所述炉装置包括炉体、坩埚、中频线圈、炉盖、升液管和机械密封卡环，其中，所述坩埚设于所述炉体的内部，所述中频线圈设于所述坩埚的外侧，所述炉盖对应可开合地设于所述炉体的上方，所述炉盖中心开设有贯穿孔，所述升液管下端设于所述炉体的底部，其上端通过所述贯穿孔进入所述砂箱装置，所述机械密封卡环设于所述炉体和炉盖的接触部分，起到密封作用；所述砂箱装置包括砂箱和与所述砂箱对应的砂箱密封板，其中，所述砂箱密封板上设有砂箱密封板抽气口，所述砂箱内部设有铸模，所述铸模包括浇口和冒口，所述浇口与所述升液管的上端口连接，所述冒口与所述砂箱密封板抽气口连接。
进一步地，所述冒口为明冒口。
进一步地，所述铸模的冒口上端设有金属探针。
进一步地，所述炉装置还包括与所述机械密封卡环连接并控制其开合的机械卡环液气缸；所述砂箱密封板上还设有控制其开合的砂箱密封板气缸。
进一步地，所述炉装置还包括炉盖平台、炉盖升降导柱、炉盖支架、炉盖前后移动液压缸、炉盖升降液压缸和炉体翻转液压缸；所述炉盖平台设于所述炉盖的上部；所述炉盖升降导柱设有所述炉盖平台的下方的两端；所述炉盖支架设于所述炉盖的外侧，用于支撑所述炉盖；所述炉盖前后移动液压缸、炉盖升降液压缸设于所述炉盖的外侧，用于控制所述炉盖的前后移动和升降；所述炉体翻转液压缸设于所述炉体的外侧，用于控制所述炉体的翻转。
进一步地，所述炉体或炉盖的侧壁上开设有进气口和出气口。
进一步地，所述浇口与所述升液管的上端口的连接面之间设有隔热膨胀衬垫。
进一步地，所述隔热膨胀衬垫采用陶瓷纤维和膨胀材料制备，其中，所述膨胀材料包括蛭石和/或珍珠岩。
进一步地，所述铸模包括但不限于涡轮壳壳芯、排气岐管壳芯和连体排气岐管壳芯，其为砂模或金属模。
进一步地，所述铸模的冒口上端设有金属探针或砂箱密封板抽气口上设有金属探针。
进一步地，所述铸模的周围填入石英砂。
相对于现有技术，本实用新型所述的用于生产黑色金属的调压设备具有以下有益效果：
（1）所述调压设备通过对其结构以及部件的改进，使其在具体应用中，可以实现型腔内抽真空、炉内加正压，金属溶液充填型腔时，特别是型腔薄壁处，由于没有空气的阻力，使得充型更加容易；
（2）进一步地，冒口及其连接的设计，使得金属溶液充满型腔后，型腔破真空，炉内增加正压，冒口在大气压作用下，有更好的补缩效果；
（3）所述调压设备对应于一种先进的反重力铸造技术，即金属溶液在正压和负压综合作用下充填型腔，以形成铸件的铸造方法，能够实现基于砂型的调压铸造方法，并能够应用于黑色金属的铸造成型领域，尤其是薄壁铸钢件，如涡壳、排气岐管和连体排气岐管等，进一步地，该调压设备可以实现完全自动化生产；
（4）本实用新型所述的调压设备对应的是一种调压铸造方法，其与低压铸造相比，该调压铸造方法能够更好的充型，减少卷气的风险；与真空吸铸相比，调压铸造能够提供更充足的充型动力；而且调压铸造能够实现上下压力的调节，使铸件在更好的压缩条件下凝固。
可见，本实用新型所述的使得一种新型的调压铸造方法成为可能，通过对其结构以及部件的改进，使得在具体实际应用中，铸造工艺可以取得更好的铸造效果。
附图说明
图1为本实用新型所述的用于生产黑色金属的调压设备的一个实施例的结构示意图；
图2为本实用新型所述的用于生产黑色金属的调压设备的一个实施例的剖面结构示意图。
附图标记：
1、炉体；2、坩埚；3、中频线圈；4、炉盖；5、升液管；6、炉盖平台；7、砂箱；8、砂箱密封板抽气口；9、砂箱密封板气缸；10、砂箱密封板；11、机械密封卡环；12、机械卡环液压缸；13、炉盖升降导柱；14、炉盖支架；15、炉盖前后移动液压缸；16、炉盖升降液压缸；17、炉体翻转液压缸。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
图1为本实用新型所述的用于生产黑色金属的调压设备的一个实施例的结构示意图；图2为本实用新型所述的用于生产黑色金属的调压设备的一个实施例的剖面结构示意图。
参见图1-2，本实用新型提供了一种用于生产黑色金属的调压设备，包括炉装置和设于所述炉装置顶部的砂箱装置；所述炉装置包括炉体1、坩埚2、中频线圈3、炉盖4、升液管5和机械密封卡环11，其中，所述坩埚2设于所述炉体1的内部，所述中频线圈3设于所述坩埚2的外侧，所述炉盖4对应可开合地设于所述炉体1的上方，所述炉盖4中心开设有贯穿孔，所述升液管5下端设于所述炉体1的底部，其上端通过所述贯穿孔进入所述砂箱装置，所述机械密封卡环11设于所述炉体1和炉盖4的接触部分，起到密封作用；所述砂箱装置包括砂箱7和与所述砂箱7对应的砂箱密封板10，其中，所述砂箱密封板10上设有砂箱密封板抽气口8，所述砂箱7内部设有铸模，所述铸模包括浇口和冒口，所述浇口与所述升液管5的上端口连接，所述冒口与所述砂箱密封板抽气口8连接。
结合上述技术方案，根据需要选择任意一项或几项技术特征应用于实施例中，其中，所述技术特征包括：进一步地，所述冒口为明冒口。进一步地，所述铸模的冒口上端设有金属探针。进一步地，所述炉装置还包括与所述机械密封卡环11连接并控制其开合的机械卡环液气缸12；所述砂箱密封板10上还设有控制其开合的砂箱密封板气缸9。进一步地，所述炉装置还包括炉盖平台6、炉盖升降导柱13、炉盖支架14、炉盖前后移动液压缸15、炉盖升降液压缸16和炉体翻转液压缸17；所述炉盖平台6设于所述炉盖4的上部；所述炉盖升降导柱13设有所述炉盖平台6的下方的两端；所述炉盖支架14设于所述炉盖4的外侧，用于支撑所述炉盖4；所述炉盖前后移动液压缸15、炉盖升降液压缸16设于所述炉盖4的外侧，用于控制所述炉盖4的前后移动和升降；所述炉体翻转液压缸16设于所述炉体1的外侧，用于控制所述炉体1的翻转。进一步地，所述炉体1或炉盖4的侧壁上开设有进气口和出气口。进一步地，所述浇口与所述升液管5的上端口的连接面之间设有隔热膨胀衬垫。进一步地，所述隔热膨胀衬垫采用陶瓷纤维和膨胀材料制备，其中，所述膨胀材料包括蛭石和/或珍珠岩。进一步地，所述铸模包括但不限于涡轮壳壳芯、排气岐管壳芯和连体排气岐管壳芯，其为砂模或金属模。进一步地，所述铸模的冒口上端设有金属探针或砂箱密封板抽气口上设有金属探针。进一步地，所述铸模的周围填入石英砂。
在一个实施例中，一种用于生产黑色金属的调压设备，包括炉装置和设于所述炉装置顶部的砂箱装置；所述炉装置包括炉体1、坩埚2、中频线圈3、炉盖4、升液管5和机械密封卡环11，其中，所述坩埚2设于所述炉体1的内部，所述中频线圈3设于所述坩埚2的外侧，所述炉盖4对应可开合地设于所述炉体1的上方，所述炉盖4中心开设有贯穿孔，所述升液管5下端设于所述炉体1的底部，其上端通过所述贯穿孔进入所述砂箱装置，所述机械密封卡环11设于所述炉体1和炉盖4的接触部分，起到密封作用；所述砂箱装置包括砂箱7和与所述砂箱7对应的砂箱密封板10，其中，所述砂箱密封板10上设有砂箱密封板抽气口8，所述砂箱7内部设有铸模，所述铸模包括浇口和冒口，所述浇口与所述升液管5的上端口连接，所述冒口与所述砂箱密封板抽气口8连接；进一步地，所述冒口为明冒口。进一步地，所述铸模的冒口上端设有金属探针；进一步地，所述炉装置还包括与所述机械密封卡环11连接并控制其开合的机械卡环液气缸12；所述砂箱密封板10上还设有控制其开合的砂箱密封板气缸9；进一步地，所述炉装置还包括炉盖平台6、炉盖升降导柱13、炉盖支架14、炉盖前后移动液压缸15、炉盖升降液压缸16和炉体翻转液压缸17；所述炉盖平台6设于所述炉盖4的上部；所述炉盖升降导柱13设有所述炉盖平台6的下方的两端；所述炉盖支架14设于所述炉盖4的外侧，用于支撑所述炉盖4；所述炉盖前后移动液压缸15、炉盖升降液压缸16设于所述炉盖4的外侧，用于控制所述炉盖4的前后移动和升降；所述炉体翻转液压缸16设于所述炉体1的外侧，用于控制所述炉体1的翻转。
在另外一个实施例中，一种用于生产黑色金属的调压设备，包括炉装置和设于所述炉装置顶部的砂箱装置；所述炉装置包括炉体1、坩埚2、中频线圈3、炉盖4、升液管5和机械密封卡环11，其中，所述坩埚2设于所述炉体1的内部，所述中频线圈3设于所述坩埚2的外侧，所述炉盖4对应可开合地设于所述炉体1的上方，所述炉盖4中心开设有贯穿孔，所述升液管5下端设于所述炉体1的底部，其上端通过所述贯穿孔进入所述砂箱装置，所述机械密封卡环11设于所述炉体1和炉盖4的接触部分，起到密封作用；所述砂箱装置包括砂箱7和与所述砂箱7对应的砂箱密封板10，其中，所述砂箱密封板10上设有砂箱密封板抽气口8，所述砂箱7内部设有铸模，所述铸模包括浇口和冒口，所述浇口与所述升液管5的上端口连接，所述冒口与所述砂箱密封板抽气口8连接；所述炉体1或炉盖4的侧壁上开设有进气口和出气口；进一步地，所述浇口与所述升液管5的上端口的连接面之间设有隔热膨胀衬垫；进一步地，所述隔热膨胀衬垫采用陶瓷纤维和膨胀材料制备，其中，所述膨胀材料包括蛭石和/或珍珠岩；进一步地，所述铸模包括但不限于涡轮壳壳芯、排气岐管壳芯和连体排气岐管壳芯，其为砂模或金属模；进一步地，所述铸模的冒口上端设有金属探针或砂箱密封板抽气口上设有金属探针；进一步地，所述铸模的周围填入石英砂。
对应地，所述用于生产黑色金属的调压设备的铸造方法包括：
步骤1：所述保温坩埚2内部设有金属溶液，所述炉体1和所述炉盖4通过机械密封卡环11锁紧；将铸模置于所述砂箱7内，其中，所述铸模的浇口与所述升液管5的上端口连接，所述铸模的明冒口与所述砂箱密封板抽气口8连接，将所述砂箱7和所述砂箱密封板10通过气动或液压锁紧；
步骤2：向所述炉体1内充入压缩气体，同时铸模的型腔内抽真空，使金属溶液沿反重力方向充入所述型腔内；
步骤3：充型完成后，砂箱7内打破负压，同时炉体1内补充同等压力的气体，直至铸件流道凝固后，炉体1放气，打开砂箱密封板10，移出铸件容器，取出铸件。
进一步地，还包括步骤4：完成一次浇注后，测量浇注前后砂箱重量的变化，计算保温坩埚2内金属溶液的液面高度，调整下次浇注的保压压力。进一步地，所述步骤4中的测量是通过抓取砂箱7机械手的重力传感器或地泵进行的。
在本发明的另外一个应用实施例中，一种用于生产黑色金属的铸造方法，其中，采用依次包括炉体、炉盖、升液管、砂箱和砂箱密封板的铸造设备进行铸造；所述炉体内部有保温坩埚，保温坩埚内部是金属溶液；所述炉盖中心开有贯穿孔，用于安装升液管，侧壁开有进气口和出气口；炉体和炉盖通过机械卡环机构锁紧；砂箱密封板与砂箱之间通过气动/液压锁紧和分开；铸模置于砂箱内，铸模浇口与升液管端口连接，铸模冒口采用明冒口，并与砂箱密封板的抽气口连接；升液管通过炉盖中心的贯穿孔将金属溶液和砂型的浇口连通；炉体和砂箱密封后，向炉体内充入压缩气体，同时型腔内抽真空，使金属溶液沿反重力方向充入铸模型腔；充型完成后，砂箱内打破负压，同时炉体内补充同等压力的气体；等铸件流道凝固后，炉体放气，打开砂箱密封板，移出铸件容器，取出铸件。完成一次浇注后，测量浇注前后砂箱重量的变化，计算坩埚内金属溶液面高度，调整下次浇注的保压压力；进一步地，所述的铸模采用明冒口，且明冒口与砂箱密封板上的抽气口连接，型腔处于负压状态；所述的金属溶液充满型腔，是在型腔内的负压和炉体内的正压综合作用下充填型腔的。
在具体的应用实施例中，具体通过以下应用实施例1、2和3进行对本发明的技术方案进行描述。
应用实施例1
生产铸钢材质的涡轮壳的铸造方法，调压设备依次包括炉体1、炉盖4、升液管5、砂箱7、涡轮壳壳芯和砂箱密封板10；所述炉体内部有保温坩埚2，保温坩埚内部是1.4826耐热钢钢水，保温温度为1550℃；所述炉盖中心开有贯穿孔，用于安装升液管，侧壁开有进气口和出气口；炉体和炉盖通过机械卡环机构11锁紧；涡轮壳壳芯开有向上的明冒口，放入砂箱内，周围填入石英砂；砂箱密封板与砂箱之间通过气动压紧和分开；涡轮壳壳型浇口与升液管端口连接，连接面之间采用隔热膨胀衬垫密封，明冒口与砂箱密封板的抽气口8连接。
炉体坩埚内将金属溶液准备好后，炉盖在炉盖前后移动液压缸15的推动下，移动到炉体上方，然后在炉盖升降液压缸16的推动下，炉盖下移，与炉体合严，然后机械卡环液压缸12推动机械密封卡环将炉体炉盖密封。通过机械手将砂箱置于炉盖平台的固定位置，然后在砂箱密封板的推动下气缸砂箱密封板下移并压紧密封，砂箱密封板上的抽气口压在砂型明冒口上。
开启砂箱密封板的排气阀，即砂箱内部型腔通过真空系统以-5KPa/s的速度抽真空至PV=-20KPa，用时时间T1=4s，然后保持该真空度到T2=7s；同时打开炉体进气管的进气阀，向炉体内部以2KPa/s的速度充入压缩气体，在T1时到达PR=8KPa，此阶段为金属溶液在升液管上升阶段；然后以10KPa/s的速度充入压缩气体，直到PE=38KPa为止，此阶段为金属溶液充型阶段；然后在T3=12s时，型腔内由真空状态变为PO（大气压）；同时，在该时间段，炉体内压力由PE增加到PI，此时PI=58KPa，保持该压力直到T4=90s，然后开始泄压，完成整个浇注。
充型过程中，金属溶液到达涡轮壳明冒口的探针位置，则强制停止加压和抽真空；如果压差过大，金属溶液与砂箱密封板的抽气口接触，则强制破真空，砂箱密封板上移，达到保护砂箱密封板的目的。在炉内正压和型腔内的负压（-20KPa）的作用下，1.4826的钢液能够快速充型，而且充型更加平稳，减少卷气的风险。保持压力40s后，打开砂箱密封板的进气阀，破真空到大气压，同时打开炉盖的排气阀，迅速排出炉内的气体；向上开启砂箱密封板，取出砂箱及涡轮壳，完成一次浇注循环。
将砂箱放在炉盖前，放在电子称上称重；浇注完后砂箱进行称重，砂箱的重量差值即为坩埚中减少的钢水重量，进而通过计算机计算出钢水液面下降高度，调整下次加压曲线。
应用实施例2
生产铸钢材质的排气岐管的铸造方法，调压设备依次包括炉体、炉盖、升液管、砂箱、排气岐管壳芯和砂箱密封板；所述炉体内部有保温坩埚，保温坩埚内部是1.4826耐热钢钢水，保温温度为1580℃；所述炉盖中心开有贯穿孔，用于安装升液管，侧壁开有进气口和出气口；炉体和炉盖通过机械卡环机构锁紧；排气岐管壳芯开有向上的明冒口，放入砂箱内，周围填入石英砂；砂箱密封板与砂箱之间通过气动压紧和分开；排气岐管壳型浇口与升液管端口连接，明冒口与砂箱密封板的抽气机构连接。
炉体坩埚内将金属溶液准备好后，炉盖在炉盖前后移动液压缸15的推动下，移动到炉体上方，然后在炉盖升降液压缸16的推动下，炉盖下移，与炉体合严，然后机械卡环液压缸12推动机械密封卡环将炉体炉盖密封。通过机械手将砂箱置于炉盖平台的固定位置，然后在砂箱密封板的推动下气缸砂箱密封板下移并压紧密封，砂箱密封板上的抽气口压在砂型明冒口上。
开启砂箱密封板的排气阀，即砂箱内部型腔通过真空系统以-5KPa/s的速度抽真空至PV=-30KPa，用时时间T1=6s，然后保持该真空度到T2=7s；同时打开炉体进气管的进气阀，向炉体内部以2KPa/s的速度充入压缩气体，在T1时到达PR=12KPa，此阶段为金属溶液在升液管上升阶段；然后以10KPa/s的速度充入压缩气体，直到PE=42KPa为止，此阶段为金属溶液充型阶段；然后在T3=9s时，型腔内由真空状态变为PO（大气压）；同时，在该时间段，炉体内压力由PE增加到PI，此时PI=63KPa，保持该压力直到T4=100s，然后开始泄压，完成整个浇注。
充型过程中，金属溶液到达涡轮壳明冒口的探针位置，则强制停止加压和抽真空；如果压差过大，金属溶液与砂箱密封板的抽气口接触，则强制破真空，砂箱密封板上移，达到保护砂箱密封板的目的。在炉内正压和型腔内的负压（-30KPa）的作用下，1.4826的钢液能够快速充型，而且充型更加平稳，减少卷气的风险。保持压力35s后，打开砂箱密封板的进气阀，破真空到大气压，同时打开炉盖的排气阀，迅速排出炉内的气体；向上开启砂箱密封板，取出砂箱及排气岐管，完成一次浇注循环。
应用实施例3
本实施例中的生产铸钢材质的连体排气岐管的铸造方法，调压设备依次包括炉体、炉盖、升液管、砂箱、连体排气岐管壳芯和砂箱密封板；所述炉体内部有保温坩埚，保温坩埚内部是1.4826耐热钢钢水，保温温度为1600℃；所述炉盖中心开有贯穿孔，用于安装升液管，侧壁开有进气口和出气口；炉体和炉盖通过机械卡环机构锁紧；排气岐管壳芯开有向上的明冒口，放入砂箱内，周围填入石英砂；砂箱密封板与砂箱之间通过气动压紧和分开；连体排气岐管壳型浇口与升液管端口连接，明冒口与砂箱密封板的抽气机构连接。
炉体坩埚内将金属溶液准备好后，炉盖在炉盖前后移动液压缸15的推动下，移动到炉体上方，然后在炉盖升降液压缸16的推动下，炉盖下移，与炉体合严，然后机械卡环液压缸12推动机械密封卡环将炉体炉盖密封。通过机械手将砂箱置于炉盖平台的固定位置，然后在砂箱密封板的推动下气缸砂箱密封板下移并压紧密封，砂箱密封板上的抽气口压在砂型明冒口上。
开启砂箱密封板的排气阀，即砂箱内部型腔通过真空系统以-6KPa/s的速度抽真空至PV=-30KPa，用时时间T1=5s，然后保持该真空度到T2=7s；同时打开炉体进气管的进气阀，向炉体内部以2KPa/s的速度充入压缩气体，在T1时到达PR=10KPa，此阶段为金属溶液在升液管上升阶段；然后以15KPa/s的速度充入压缩气体，直到PE=40KPa为止，此阶段为金属溶液充型阶段；然后在T3=9s时，型腔内由真空状态变为PO（大气压）；同时，在该时间段，炉体内压力由PE增加到PI，此时PI=70KPa，保持该压力直到T4=110s，然后开始泄压，完成整个浇注。
充型过程中，金属溶液到达涡轮壳明冒口的探针位置，则强制停止加压和抽真空；如果压差过大，金属溶液与砂箱密封板的抽气口接触，则强制破真空，砂箱密封板上移，达到保护砂箱密封板的目的。在炉内正压和型腔内的负压（-30KPa）的作用下，1.4826的钢液能够快速充型，而且充型更加平稳，减少卷气的风险。充型结束后，砂箱密封板以3KPa/s的速度卸真空，同时炉体内部以3KPa速度增加正压。保持压力50s后，打开炉盖的排气阀，迅速排出炉内的气体；向上开启砂箱密封板，取出砂箱及排气岐管，完成一次浇注循环。
可见，通过研究，在具体实施例中，优选地，开启砂箱密封板的排气阀，即砂箱内部型腔通过真空系统以-4~-8KPa/s的速度抽真空至PV=-20~-30KPa，用时时间T1=3-7s，然后保持该真空度到T2=7s；同时打开炉体进气管的进气阀，向炉体内部以2KPa/s的速度充入压缩气体，在T1时到达PR=8-15KPa，此阶段为金属溶液在升液管上升阶段；然后以10-15KPa/s的速度充入压缩气体，直到PE=35-45KPa为止，此阶段为金属溶液充型阶段；然后在T3=9-15s时，型腔内由真空状态变为PO（大气压）；同时，在该时间段，炉体内压力由PE增加到PI，此时PI=50-70KPa，保持该压力直到T4=80-110s，然后开始泄压，完成整个浇注。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种用于生产黑色金属的调压设备，其特征在于，包括炉装置和设于所述炉装置顶部的砂箱装置；所述炉装置包括炉体、坩埚、中频线圈、炉盖、升液管和机械密封卡环，其中，所述坩埚设于所述炉体的内部，所述中频线圈设于所述坩埚的外侧，所述炉盖对应可开合地设于所述炉体的上方，所述炉盖中心开设有贯穿孔，所述升液管下端设于所述炉体的底部，其上端通过所述贯穿孔进入所述砂箱装置，所述机械密封卡环设于所述炉体和炉盖的接触部分，起到密封作用；所述砂箱装置包括砂箱和与所述砂箱对应的砂箱密封板，其中，所述砂箱密封板上设有砂箱密封板抽气口，所述砂箱内部设有铸模，所述铸模包括浇口和冒口，所述浇口与所述升液管的上端口连接，所述冒口与所述砂箱密封板抽气口连接。
2.根据权利要求1所述的用于生产黑色金属的调压设备，其特征在于，所述冒口为明冒口。
3.根据权利要求1所述的用于生产黑色金属的调压设备，其特征在于，所述炉装置还包括与所述机械密封卡环连接并控制其开合的机械卡环液气缸；所述砂箱密封板上还设有控制其开合的砂箱密封板气缸。
4.根据权利要求1所述的用于生产黑色金属的调压设备，其特征在于，所述炉装置还包括炉盖平台、炉盖升降导柱、炉盖支架、炉盖前后移动液压缸、炉盖升降液压缸和炉体翻转液压缸；所述炉盖平台设于所述炉盖的上部；所述炉盖升降导柱设有所述炉盖平台的下方的两端；所述炉盖支架设于所述炉盖的外侧，用于支撑所述炉盖；所述炉盖前后移动液压缸、炉盖升降液压缸设于所述炉盖的外侧，用于控制所述炉盖的前后移动和升降；所述炉体翻转液压缸设于所述炉体的外侧，用于控制所述炉体的翻转。
5.根据权利要求1所述的用于生产黑色金属的调压设备，其特征在于，所述炉体或炉盖的侧壁上开设有进气口和出气口。
6.根据权利要求1所述的用于生产黑色金属的调压设备，其特征在于，所述浇口与所述升液管的上端口的连接面之间设有隔热膨胀衬垫。
7.根据权利要求6所述的用于生产黑色金属的调压设备，其特征在于，所述隔热膨胀衬垫采用陶瓷纤维和膨胀材料制备，其中，所述膨胀材料包括蛭石和/或珍珠岩。
8.根据权利要求1所述的用于生产黑色金属的调压设备，其特征在于，所述铸模包括但不限于涡轮壳壳芯、排气岐管壳芯和连体排气岐管壳芯，其为砂模或金属模。
9.根据权利要求1所述的用于生产黑色金属的调压设备，其特征在于，所述铸模的冒口上端设有金属探针或砂箱密封板抽气口上设有金属探针。
10.根据权利要求1所述的用于生产黑色金属的调压设备，其特征在于，所述铸模的周围填入石英砂。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108265327A (zh) * | 2018-04-06 | 2018-07-10 | 深圳市东晶体技术有限公司 | 一种用于制备磷化铟单晶的高压炉 |
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| CN108265327A (zh) * | 2018-04-06 | 2018-07-10 | 深圳市东晶体技术有限公司 | 一种用于制备磷化铟单晶的高压炉 |
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