TWI622569B - Shell mold sintering method and device - Google Patents

Abstract

為解決現有技術的不足，本發明提供了一種殼模燒結方法和裝置，該方法包括：S1. 製作殼模，殼模的製作過程中需要添加碳粉；S2. 將製得的殼模脫蠟後放入燒結裝置中，保證燒結爐內有充足的氧含量，升溫至殼模用蠟的燃燒溫度，並維持燒結爐內溫度直至殼模內殘留的蠟完全燒盡；S3. 降低燒結爐內氧含量，並升溫至殼模的燒結溫度；S4. 在低氧或無氧環境中維持燒結爐內溫度為殼模的燒結溫度，直至殼模燒結完畢。該裝置包括：殼模放置平臺、加熱裝置、鼓風裝置、排風煙道、控制系統、燒結內腔和封閉門；其中控制系統基於本發明殼模燒結方法控制加熱裝置、鼓風裝置、排風煙道實現殼模的燒結操作。採用本發明的燒結方法和裝置可以提高品質的穩定性，提高生產效率。

Description

殼模燒結方法及裝置

本發明涉及精密鑄造工藝，特別涉及一種殼模燒結方法及該方法專用的裝置。

精密鑄造是相對於傳統鑄造工藝而言的一種鑄造方法，它能夠獲得相對準確的形狀和較高的鑄造精度。精密鑄造的工藝過程為：首先，製作蠟模，該蠟模與所需鑄造的產品大小形狀相一致；然後，在所製作的蠟模表面形成陶殼；隨後，對所述陶殼進行脫蠟處理(將其內部的蠟模熔化後去除)；之後，在高溫下燒結陶殼；最後，向燒結後的陶殼內澆注金屬材料，待金屬材料冷卻凝固後，破碎去除所述陶殼，得到的鑄件即為所需的產品。

在上述工藝過程中，陶殼的製作至關重要，它的品質好壞決定了鑄件的優劣。目前，陶殼製作通常採用的方法為：殼模法，具體地常採用水溶性矽溶膠製殼法，該方法在製作陶殼時，是使用耐火材料配製不同的漿料與砂，一層漿一層砂逐漸一層層的堆集在蠟模表面，製成所需要厚度的陶殼。然後，將製得的陶殼乾燥、脫蠟並放入燒結機內於900~1400℃下高溫燒結。由於燒結是殼模製作必不可少的一步環節，因此，燒結的好壞直接影響到殼模品質，以及最終鑄件的品質。

現有技術通常採用平臺型燒結爐或隧道型燒結爐進行殼模的燒結工作，燒結過程中直接升溫至殼模燒結溫度進行燒結操作。兩者的區別在於：平臺型燒結爐，根據是否配備通風煙囪又分為如圖1-1所示的封閉式平臺型燒結爐，其燒結過程為：首先將脫蠟後的殼模澆口杯向下倒扣於燒結爐內腔1的平臺上，然後關閉封閉門3同時控制系統4控制加熱裝置2對燒結爐內腔1進行加熱直至燒結爐內腔1的溫度達到殼模燒結溫度，控制系統4控制加熱裝置維持燒結爐內腔1的溫度，對殼模進行燒結操作，全程燒結爐內腔1近似處於封閉狀態；以及如圖1-2所示的對流式平臺型燒結爐，其燒結過程為：首先將脫蠟後的殼模澆口杯向下倒扣於燒結爐內腔1的平臺上，然後關閉封閉門4同時控制系統5控制加熱裝置2對燒結爐內腔1進行加熱直至燒結爐內腔1的溫度達到殼模燒結溫度，控制系統5控制加熱裝置維持燒結爐內腔1的溫度，對殼模進行燒結操作，由於燒結爐內腔1連接有敞開的對流煙道3，因此燒結過程全程處於熱對流狀態。

現有隧道型燒結爐，如圖2所示，其燒結過程為：脫蠟後的殼模，其澆口杯向下倒扣於一平板小車3上，將平板小車3推入燒結爐內腔1中，關閉封閉門4同時控制系統5啟動加熱裝置2對燒結爐內腔1進行加熱直至燒結爐內腔1的溫度達到殼模燒結溫度，控制系統5控制加熱裝置維持燒結爐內腔1的溫度，對殼模進行燒結操作，由於燒結爐內腔1下方鋪設有導軌，因此不能完全封閉，因導致燒結過程全程處於熱對流狀態。

現有燒結爐燒結殼模時需要澆口杯倒扣的目的在於防止殼模燒結過程中產生的陶渣掉落至殼模內，影響最終澆注製得的鑄件品質。

使用現有燒結方法和裝置存在以下問題：

1. 使用平臺型燒結爐燒結製得殼模，澆注鋼水後製得的鑄件上通常會帶有沙孔。

2. 使用封閉式平臺型燒結爐燒結製得的殼模，鑄件澆注鋼水時往往會存在鋼水向外噴濺的現象，使得澆注過程的危險係數大增；此外，製得的鑄件往往會因為存在穿入性氣孔而報廢。

3. 使用對流式平臺型燒結爐和隧道型燒結爐，往往會在鑄件脫模時發生脫碳現象以及在鑄件上出現表面腐蝕現象。

4. 如使用平臺型燒結爐進行連續生產，則使用第2爐及之後燒結的殼模澆注鋼水製得的鑄件，通常會存在灰邊——即毛邊或凸水紋，或出現淺凹圓底的雞爪紋——即凹水紋。

上述問題，均會導致鑄件品質不穩定，從而導致鑄件次品、廢品率高，現行的解決方法通常是對次品進行進一步的精加工以達到需要的鑄件精度，對廢品進行迴圈再利用。現有解決方法雖然在一定程度彌補了鑄件品質問題，但是，現行的解決方法嚴重降低了生產效率、提高了生產成本、並且難以生產處精度足夠高的鑄件。

為解決上述問題，本發明的目的之一在於提供了一種殼模燒結方法，該方法包括以下步驟：

S1. 製作殼模，殼模的製作過程中需要添加碳粉；

S2. 將製得的殼模脫蠟後放入燒結裝置中，保證燒結爐內有充足的氧含量，升溫至殼模用蠟的燃燒溫度，並維持燒結爐內溫度直至殼模內的殘留的蠟完全燒盡；

S3. 降低燒結爐內氧含量，並升溫至殼模的燒結溫度；

S4. 在低氧或無氧環境中維持燒結爐內溫度為殼模的燒結溫度，直至殼模燒結完畢。

進一步的，步驟S1所述殼模製作過程中需要添加碳粉，具體為：

A. 如殼模為4層或5層殼模結構，則在殼模自內而外的第3層添加碳粉；

B. 如殼模為6層或7層殼模結構，則在殼模自內而外的第3和第4層添加碳粉；

C. 如殼模為7層以上殼模結構，則在殼模自內而外的第3、第4和第5層添加碳粉。

進一步的，碳粉的添加總量為殼模品質的15%以上。

優選的，各層碳粉的添加量自內層添加層起逐層增加。

優選的，碳粉的添加總量為殼模品質的15%~20%。

優選的，所述碳粉為石墨。

進一步的，步驟S2中，可以通過在燒結環境內製造亂流氣流來保證燒結環境有足夠的氧含量。

進一步的，步驟S2所述殼模用蠟的燃燒溫度可以定位600℃~800℃。

進一步的，步驟S2所述維持燒結爐內溫度的維持時間根據殼模的形狀和複雜程度預先設定。

優選的，所述維持時間可以設定為5~20min。

進一步的，步驟S4所述維持燒結爐內溫度為殼模的燒結溫度的維持時間根據殼模的形狀和複雜程度預先設定。

優選的，所述維持時間可以設定為30~180min。

進一步的，步驟S4所述殼模的燒結溫度根據殼模的形狀和複雜程度預先設定。

優選的，所述殼模的燒結溫度可以設定為1200~1400℃。

本發明的另一個目的在於，提供一種基於上述殼模燒結方法的燒結裝置，該裝置包括殼模放置平臺、加熱裝置、鼓風裝置、排風煙道、控制系統、燒結內腔和封閉門；其中，待燒結殼模澆口杯倒扣放置於殼模放置平臺上；殼模放置平臺內裝於燒結內腔內；封閉門可以開啟或關閉燒結內腔；加熱裝置可以對燒結內腔進行加熱操作；鼓風裝置進風口一端位於燒結裝置外，出風口一端位於燒結內腔內；排風煙道內裝有開關裝置，其進風口一端位於燒結內腔內，出風口一端位於燒結裝置外；控制系統包括溫度感應模組和控制模組，其中溫度感應模組安裝於燒結內腔內，可以感應燒結內腔內的環境溫度並向控制模組回饋溫度資料，控制模組分別與加熱裝置、鼓風裝置和排風煙道內的開關裝置連接，可根據預設的程式控制加熱裝置、鼓風裝置以及排風煙道的開啟或關閉；

所述燒結裝置的工作過程為：

a. 在殼模放置平臺上放入待燒結殼模後，啟動裝置，控制裝置控制加熱裝置、鼓風裝置和排風煙道開啟；

b. 待燒結內腔溫度達到第一階段設定溫度時，控制加熱裝置的開啟或關閉，以維持燒結內腔溫度在第一階段設定溫度範圍內，維持時間根據殼模的形狀和複雜程度預先設定；

c. 關閉鼓風裝置和排風煙道，同時開啟加熱裝置，繼續加熱直至第二階段設定溫度；

d. 控制加熱裝置的開啟或關閉，以維持燒結內腔溫度在第二階段設定溫度範圍內，維持時間根據殼模的形狀和複雜程度預先設定。

優選的，所述第一階段設定溫度可以是600℃~800℃。

所述第一階段設定溫度範圍為模蠟燃燒溫度至碳粉燃燒溫度。

優選的，所述第一階段設定的溫度範圍可以是600℃~800℃。

優選的，所述第二階段設定溫度可以是1200℃~1400℃。

所述第二階段設定溫度為殼模燒結溫度，第二階段設定的溫度範圍可以為殼模燒結溫度±100℃。

優選的，所述第二階段設定的溫度範圍可以是1200℃~1400℃。

進一步的，所述殼模放置平臺可固定安裝於燒結內腔內或與燒結內腔活動連結。

進一步的，所述鼓風裝置和排風煙道可使燒結內腔內形成亂流氣流且亂流的風力強度不足以將陶渣吹入殼模內。

進一步的，鼓風裝置的鼓風通道內還裝有開光裝置B，該裝置可以開啟或關閉鼓風通道。

優選的，所述鼓風裝置內的開關裝置B安裝於鼓風裝置位於燒結內腔腔壁上的出風口外側。

優選的，所述排風煙道內的開關裝置安裝於排風煙道位於燒結內腔腔壁上的進風口外側。

進一步的，所述控制系統還包括氧濃度監測模組，該模組的一端連入燒結內腔，可以監測燒結內腔中的即時氧濃度；另一端與控制模組連接，可將燒結內腔中的即時氧濃度回饋至控制模組；控制模組根據獲得的氧濃度控制鼓風裝置的輸出功率。

進一步的，所述殼模放置平臺放置殼模的一端面上帶有凹槽，凹槽寬度可以讓殼模燒結時產生的陶渣落入凹槽內且不會致使殼模自身滑落至凹槽內會發生殼模傾斜現象。

進一步的，所述通過鼓風裝置和排風煙道在燒結內腔內形成的亂流氣流可以沿凹槽自殼模的澆口杯處進入殼模內部。

優選的，如殼模只有一個澆口杯，則亂流氣流可在殼模內部形成對流；如殼模有多個澆口杯，則亂流氣流可在殼模內部形成環流。

優選的，殼模放置平臺上放置或安裝有一可拆卸或替換的平板，殼模放置於平板一端面上，平板放置殼模的端面上帶有凹槽，凹槽寬度可以讓殼模燒結時產生的陶渣落入凹槽內且不會致使殼模自身滑落至凹槽內會發生殼模傾斜現象。

優選的，所述平板為組合式平板，平板整體由多塊子結構平板組合而成。

進一步的，所述凹槽通過波浪形端面得到，此時，待燒結殼模的澆口杯杯壁倒扣放置於波浪形端面的波峰位置。

優選的，波浪形端面的波浪結構其波峰高3~10cm。

進一步的，所述排風煙道上還裝有震動裝置和清灰口，所述震動裝置可將排風煙道內壁上附著的煙塵震落至煙道的清灰口。

優選的，所述震動裝置包括：震動電機、驅動裝置和控制裝置。其中，震動電機活動安裝於排氣煙道外側壁上；控制裝置與震動電機連接，可以控制震動電機的開啟或關閉，同時可通過驅動裝置控制震動電機沿排氣煙道的外側壁運動。

優選的，所述驅動裝置包括驅動電機和運動軌道，控制裝置與驅動電機連接，可以根據預設程式通過驅動電機控制震動電機沿排氣煙道外側壁上的運動軌道運動。

本發明所述殼模燒結方法和裝置具有以下優點：

1.用本發明所述殼模燒結方法和裝置所制殼模進行鋼水澆注時，幾乎不存在鋼水向外噴濺的現象，製得的鑄件也幾乎不存在穿入性氣孔。

2.用本發明所述殼模燒結方法和裝置所制殼模進行鋼水澆注時，幾乎不會產生模壁反應，提高了鑄件的精度。

3.本發明所述殼模燒結方法和裝置可以進行殼模的連續化生產，且幾乎不會存在連續生產過程中鑄件產生凸水紋或凹水紋的問題。

4.用本發明所述殼模燒結方法和裝置所制殼模澆注製得的鑄件，幾乎不存在沙孔。

5.用本發明所述殼模燒結方法和裝置所制殼模澆注製得的鑄件品質穩定，次品、殘品率低且生產效率遠高於現有燒結方法和裝置。

6.適當的碳粉添加量不僅可以保證有在澆注鋼水時有足夠的碳粉進行防氧滲透保護，而且能保證殼模不會由於碳粉的大量燃燒導致殼模的強度不足；適宜的碳粉添加位置不僅保證了殼模在需要的殼層進行蓬鬆處理，而且保證了殼模有足夠的強度。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

發明人經過對現有技術的研究發現，現有燒結方法和燒結裝置會產生上述問題的原因分別在於：

1.使用現有封閉式平臺型燒結爐燒結製得的殼模澆注鋼水時會產生鋼水向外噴濺的現象及鑄件上出現穿入性氣孔的原因在於：現有的燒結方法均為加熱燒結爐至殼模的燒結溫度並保持一段時間直至殼模燒結完成，殼模的燒結的溫度通常為1200~1400℃；然後殼模在放入燒結爐前往往不能將製作殼模時用到的蠟完全脫除乾淨（加熱殼模，待蠟溶化後將蠟倒出），特別是殼模較大或構造複雜時，此時，未完全脫除的蠟在高溫低氧環境下被直接碳化，從而以殘碳的形式附著在殼模內部。當往殼模內澆注鋼水時，殼模內的殘碳因鋼水的高溫和模內的空氣急速燃燒反應形成CO高壓氣體，CO與鋼水之間不會發生反應，由於殼模與鋼水接觸的內層質密而高強，因此CO高壓氣體只能逆向外排，而從導致鋼水向外噴濺，殘留的CO氣體還會在鑄件上形成穿入性氣孔。

2.使用對流式平臺型燒結爐和隧道型燒結爐燒結製得的殼模往往會在鑄件脫模時發生脫碳現象以及在鑄件上出現表面腐蝕現象的原因在於：殼模的製作過程中為了防止模壁反應以及提高殼模的透氣性，通常都會加入碳粉；但是由於對流式平臺型燒結爐和隧道型燒結爐其燒結環境為半封閉環境，氧含量很高，因此加入的碳粉會被很快氧化反應完，從而使製得的殼模不能起到應有的保護作用。當澆注鋼水時，外部環境中的氧大量滲透進殼模內層；當氧滲透到鋼水與殼模接觸的內層表面時，在鋼水的高溫作用下，鋼水中的金屬氧化物與殼模內層中的氧化矽發生反應形成低熔點的矽酸鹽，即發生模壁反應，從而使得鑄件脫模時發生脫碳現象以及在鑄件上出現表面腐蝕現象。使用高濃度的矽溶膠製作殼模會進一步加重模壁反應。

3.使用現有燒結爐進行連續生產，則使用第2爐及之後燒結的殼模澆注鋼水製得的鑄件出現毛邊/凸水紋或凹水紋的原因在於：在連續燒結第二爐殼模及以後的殼模時，由於爐內溫度極高，且殼模的導熱能力較差，因此會導致殼模內外溫差大，進而發生外殼模的膨脹大於內殼模，使得內殼模上出現細裂紋。如果產生的細裂紋不足以使鋼水穿過，則細裂紋處積壓的氣體在高溫下膨脹產生瞬間高壓，從而使得鑄件表面出現凹水紋。如果產生的細裂紋可以使鋼水穿過，則鋼水穿過裂紋，使得鑄件上出現嚮往突出的毛邊或凸水紋。

4.使用平臺型燒結爐燒結製得殼模，澆注鋼水後製得的鑄件上通常會帶有沙孔的原因在於：殼模的燒結過程必然會伴隨著陶渣的產生——即殼模外層陶體在燒結過程中不能維持應有結構強度而發生掉落，掉落的陶渣在平臺上堆積，此時，由於倒扣澆口杯而防止了燒結過程中的陶渣掉落，但是附著在澆口杯上的殘留陶渣會在澆注鋼水時滑落進殼模內部，滑落的陶渣在鋼水的高溫作用下回形成耐高溫型結構，從而致使鑄件表面出現沙狀凹洞，這些凹洞被稱為沙孔。現也有技術放置沙孔，即採用及時清理殘留陶渣的方式，但是現有技術存在：（1）如進行陶渣清理必然要停止生產，降低燒結爐內溫度才可進行；（2）陶渣降溫過程中往往會發生凝結，從而難以清除，強行清除甚至會損壞燒結機的燒結平臺。現有清理技術極大降低了生產效率，同時提高了生產成本。

基於上述研究發現，發明人提供了一種新的殼模燒結方法，該方法包括以下步驟：

S1. 製作殼模，殼模的製作過程中需要添加石墨。

石墨的添加量為殼模品質的20%；石墨的添加位置具體為：

A. 如殼模為4層或5層殼模結構，則在殼模自內而外的第3層添加碳粉。

B. 如殼模為6層或7層殼模結構，則在殼模自內而外的第3和第4層添加碳粉。

C. 如殼模為7層以上殼模結構，則在殼模自內而外的第3、第4和第5層添加碳粉。

各層碳粉的添加量自內層添加層起逐層增加。

根據本發明的一個實施例，石墨的添加量為殼模品質的15%。

S2. 將製得的殼模脫蠟後放入燒結裝置中，保證燒結爐內有充足的氧含量，並維持燒結爐內溫度在600℃~800℃，直至殼模內的殘留的蠟完全燒盡。

根據本發明的一個實施例，步驟S2的維持時間根據殼模的形狀和複雜程度在5~20min內預先設定。

S3. 降低燒結爐內氧含量，並升溫至殼模的燒結溫度。

S4. 在低氧或無氧環境中維持燒結爐內溫度為殼模的燒結溫度，直至殼模燒結完畢。

根據本發明的一個實施例，步驟S4所述維持燒結爐內溫度為殼模的燒結溫度的維持時間根據殼模的形狀和複雜程度在30~180min內預先設定。

根據本發明的一個實施例，步驟S4所述殼模的燒結溫度根據殼模的形狀和複雜程度在1200℃~1400℃預先設定。

基於上述燒結方法，本發明還提供了一種殼模燒結裝置，如圖3所示，該裝置包括包括殼模放置平臺1、加熱裝置2、鼓風裝置3、排風煙道4、控制系統5、燒結內腔6和封閉門7。其中：

殼模放置平臺1內裝於燒結內腔6內，待燒結殼模澆口杯倒扣放置於殼模放置平臺1上，殼模放置平臺1與殼模澆口杯接觸的一面為波浪形結構，波峰高度為10cm，此時，澆口杯倒扣且懸空放置于波峰上。

根據本發明的一個實施例，殼模放置平臺1的波峰高度可以是3cm。

根據本發明的一個實施例，殼模放置平臺1的波峰高度可以是5cm。

根據本發明的一個實施例，殼模放置平臺1可採用可拆卸的活動連接結構內裝於燒結內腔6內。

根據本發明的一個實施例，殼模放置平臺1上的波浪形結構可以換為其他帶有凹槽的結構。

根據本發明的一個實施例，如圖5所示，殼模放置平臺1為平板平臺，殼模放置平臺1放置有由多塊子板12組合而成的燒結板11。殼模倒扣於燒結板11上。燒結板11與殼模接觸的一面為波浪形結構面，波峰高度10cm，此時，殼模的澆口杯倒扣且懸空放置於燒結板11的波峰上。

根據本發明的一個實施例，燒結板的波峰高度可以是3cm。

根據本發明的一個實施例，燒結板的波峰高度可以是5cm。

根據本發明的一個實施例，燒結板上的波浪形結構可以換為其他帶有凹槽的結構。

封閉門7可以開啟或關閉燒結內腔6。加熱裝置2可以對燒結內腔6進行加熱操作。

鼓風裝置3進風口一端位於燒結裝置外，出風口一端位於燒結內腔6內。鼓風通道內還裝有開光裝置31，該裝置可以開啟或關閉鼓風通道。所述鼓風裝置內的開關裝置31安裝於鼓風裝置位於燒結內腔6腔壁上的出風口外側。

排風煙道4內裝有開關裝置41，其進風口一端位於燒結內腔內，出風口一端位於燒結裝置外。所述排風煙道內的開關裝置安裝於排風煙道位於燒結內腔6腔壁上的進風口外側。所述排風煙道上還裝有震動裝置42和清灰口43，所述震動裝置可將排風煙道內壁上附著的煙塵震落至煙道的清灰口。所述震動裝置42包括：震動電機、驅動裝置和控制裝置。其中，震動電機活動安裝於排氣煙道外側壁上；驅動裝置包括驅動電機和運動軌道，控制裝置與震動電機和驅動電機連接，可以根據預設程式控制震動電機的開啟或關閉，同時可通過驅動電機控制震動電機沿排氣煙道外側壁上的運動軌道運動。震落的煙塵可通過清灰口43取出。

如圖4所示，在鼓風裝置3和排風煙道4的共同作用下，燒結內腔6內形成亂流氣流。所述亂流氣流可以沿殼模懸空放置的澆口杯位置處進入殼模內部。如殼模只有一個澆口杯，則亂流氣流可在殼模內部形成對流；如殼模有多個澆口杯，則亂流氣流可在殼模內部形成環流。同時，鼓風裝置3鼓入的風力強度不足以將陶渣吹入殼模內。

控制系統5包括溫度感應模組51和控制模組52，其中溫度感應模組51安裝於燒結內腔6內，可以感應燒結內腔6內的環境溫度並向控制模組52回饋溫度資料，控制模組52分別與加熱裝置2、鼓風裝置3和排風煙道4以及鼓風裝置3內的開關裝置31、排風煙道4內的開關裝置41連接，可根據預設的程式控制加熱裝置、鼓風裝置、排風煙道以及開關裝置31和41的開啟或關閉。

根據本發明的一個實施例，所述控制系統5還包括氧濃度監測模組，該模組的一端連入燒結內腔6，可以監測燒結內腔6中的即時氧濃度；另一端與控制模組52連接，可將燒結內腔6中的即時氧濃度回饋至控制模組52；控制模組52根據獲得的氧濃度控制鼓風裝置3的輸出功率。

本發明殼模燒結裝置的工作過程為：

a. 在殼模放置平臺1上的燒結板上放置好待燒結殼模後，啟動裝置，控制裝置5控制加熱裝置2、鼓風裝置3以及鼓風裝置3內的開關裝置31和排風煙道4內的開關裝置41開啟。

b. 待燒結內腔6溫度達到700℃溫度時，控制加熱裝置的開啟或關閉，以維持燒結內腔溫度在600℃~800℃溫度範圍內，維持時間根據殼模的形狀和複雜程度預先設定為5~20min；

c. 關閉鼓風裝置3以及鼓風裝置3內的開關裝置31和排風煙道4內的開關裝置41。同時開啟加熱裝置2，繼續加熱燒結內腔6直至燒結內腔6溫度達到殼模的燒結溫度。殼模的燒結溫度可以根據殼模的形狀和複雜程度在1200℃~1400℃內選定。

d. 控制加熱裝置的開啟或關閉，以維持燒結內腔溫度在1200℃~1400℃溫度範圍內，維持時間根據殼模的形狀和複雜程度預先設定為30~180min。

本發明燒結方法和裝置的優點在於：

1.採用分段式加熱方法，將殼模燒結過程分為了燒蠟階段和燒結階段，燒臘階段保證了燒結環境內有充足的氧與蠟進行充分燃燒反應，使得製得的殼模內幾乎不存在因為殘蠟碳化形成的殘碳，避免了因此產生的澆注時的鋼水噴濺問題及鑄件有穿入性氣孔的問題。同時，在燒結階段盡可能降低了燒結環境內的氧濃度，避免了殼模內的石墨在燒結階段就完全燃燒完，致使殼模澆注鋼水時發生嚴重的模壁反應現象。

2.燒結裝置與殼模澆口杯接觸的一面為波浪形，該構型由於澆口杯與波峰接觸，接觸面幾乎均為切線面，因此澆口杯翻轉過來進行鋼水澆注時，其澆注口幾乎不會殘留有陶渣，也就避免了因此產生的沙孔現象。

3.在鼓風裝置和排風煙道共同作用下，燒結內腔內可以形成亂流氣流。該亂流氣流可以沿殼模懸空放置的澆口杯位置處進入殼模內部，降低了殼模內外層之間的溫差，避免了由於殼模內外溫差導致的殼模內層發裂，進而導致鑄件出現灰邊/凸水紋或凹水紋的問題。同時，亂流氣流的風力強度較低，不足以將陶渣吹入殼模內。

4.採用組合式燒結板作為殼模的放置平臺，可以在燒結板的凹槽內積攢了較多陶渣時及時拆換燒結板，不僅方便清理燒結板內的殘留陶渣，而且對連續生產的影響較小，提高了生產效率。

5.適當的碳粉添加量不僅可以保證有在澆注鋼水時有足夠的碳粉進行防氧滲透保護，而且能保證殼模不會由於碳粉的大量燃燒導致殼模的強度不足；適宜的碳粉添加位置不僅保證了殼模在需要的殼層進行蓬鬆處理，而且保證了殼模有足夠的強度。

採用本發明燒結方法和裝置不僅降低了因為現有殼模鑄造過程造成的鑄件品質不穩定，鑄件次品、廢品率高的問題，提高了生產效率、降低了生產成本、並且可以生產出精度足夠高的鑄件。 應該注意到並理解，在不脫離本發明權利要求所要求的精神和範圍的情況下，能夠對上述詳細描述的本發明做出各種修改和改進。因此，要求保護的技術方案的範圍不受所給出的任何特定示範教導的限制。

1‧‧‧殼模放置平臺

2‧‧‧加熱裝置

3‧‧‧鼓風裝置

31‧‧‧開光裝置

4‧‧‧排風煙道

41‧‧‧開關裝置

42‧‧‧震動裝置

43‧‧‧清灰口

5‧‧‧控制系統

51‧‧‧溫度感應模組

52‧‧‧控制模組

6‧‧‧燒結內腔

7‧‧‧封閉門

12‧‧‧子板

11‧‧‧燒結板

[圖1-1]為現有封閉式平臺型燒結爐。 [圖1-2]為現有對流式平臺型燒結爐。 [圖2]為現有隧道型燒結爐。 [圖3]為本發明燒結裝置結構示意圖。 [圖4]為本發明燒結裝置的燒結內腔結構圖。 [圖5]為本發明組合式波浪形燒結平板結構示意圖。

Claims (11)

1. 一種殼模燒結方法，其特徵在於：包括以下步驟：S1.製作殼模，殼模的製作過程中需要添加碳粉；步驟S1所述殼模製作過程中需要添加碳粉，具體為：A.如殼模為4層或5層殼模結構，則在殼模自內而外的第3層添加碳粉；B.如殼模為6層或7層殼模結構，則在殼模自內而外的第3和第4層添加碳粉；C.如殼模為7層以上殼模結構，則在殼模自內而外的第3、第4和第5層添加碳粉；S2.將製得的殼模脫蠟後放入燒結裝置中，保證燒結爐內有充足的氧含量，升溫至殼模用蠟的燃燒溫度，並維持燒結爐內溫度直至殼模內的殘留的蠟完全燒盡；S3.降低燒結爐內氧含量，並升溫至殼模的燒結溫度；S4.在低氧或無氧環境中維持燒結爐內溫度為殼模的燒結溫度，直至殼模燒結完畢，而碳粉的添加總量為殼模品質的15%以上，殼模的燒結溫度設定為1200~1400℃，維持燒結時間設定為30~180min。
2. 如申請專利範圍第1項所述殼模燒結方法，其中，所述碳粉的添加總量為殼模品質的15%~20%。
3. 如申請專利範圍第1至2項中任一項所述殼模燒結方法的一種殼模燒結裝置，其中，包括殼模放置平臺、加熱裝置、鼓風裝置、排風煙道、控制系統、燒結內腔和封閉門；其中，待燒結殼模澆口杯倒扣放置於殼模放置平臺上；殼模放置平臺內裝於燒結內腔內；封閉門可以開啟或關閉燒結內腔；加熱裝置可以對燒結內腔進行加熱操作；鼓風裝置進風口一端位於燒結裝置外，出風口一端位於燒結內腔內；排風煙道內裝有開關裝置，其進風口一端位於燒結內腔內，出風口一端位於燒結裝置外；控制系統包括溫度感應模組和控制模組，其中溫度感應模組安裝於燒結內腔內，可以感應燒結內腔內的環境溫度並向控制模組回饋溫度資料，控制模組分別與加熱裝置、鼓風裝置和排風煙道內的開關裝置連接，可根據預設的程式控制加熱裝置、鼓風裝置以及排風煙道的開啟或關閉；所述殼模放置平臺可固定安裝於燒結內腔內或與燒結內腔活動連結；所述鼓風裝置和排風煙道可使燒結內腔內形成亂流氣流；所述燒結裝置的工作過程為：a.在殼模放置平臺上放入待燒結殼模後，啟動裝置，控制裝置控制加熱裝置、鼓風裝置和排風煙道開啟；b.待燒結內腔溫度達到第一階段設定溫度時，控制加熱裝置的開啟或關閉，以維持燒結內腔溫度在第一階段設定溫度範圍內，維持時間根據殼模的形狀和複雜程度預先設定；c.關閉鼓風裝置和排風煙道，同時開啟加熱裝置，繼續加熱直至第二階段設定溫度；d.控制加熱裝置的開啟或關閉，以維持燒結內腔溫度在第二階段設定溫度範圍內，維持時間根據殼模的形狀和複雜程度預先設定。
4. 如申請專利範圍第3項所述殼模燒結裝置，其中，所述控制系統還包括氧濃度監測模組，該模組的一端連入燒結內腔，可以監測燒結內腔中的即時氧濃度；另一端與控制模組連接，可將燒結內腔中的即時氧濃度回饋至控制模組；控制模組根據獲得的氧濃度控制鼓風裝置的輸出功率。
5. 如申請專利範圍第3項所述殼模燒結裝置，其中，所述殼模放置平臺放置殼模的一端面上帶有凹槽，凹槽寬度可以讓殼模燒結時產生的陶渣落入凹槽內且不會致使殼模自身滑落至凹槽內會發生殼模傾斜現象。
6. 如申請專利範圍第3項所述殼模燒結裝置，其中，殼模放置平臺上放置或安裝有一可拆卸或替換的平板，殼模放置於平板一端面上，平板放置殼模的一端面上帶有凹槽，凹槽寬度可以讓殼模燒結時產生的陶渣落入凹槽內且不會致使殼模自身滑落至凹槽內會發生殼模傾斜現象。
7. 如申請專利範圍第6項所述殼模燒結裝置，其中，所述平板為組合式平板，平板整體由多塊子結構平板組合而成。
8. 如申請專利範圍第5項所述殼模燒結裝置，其中，所述凹槽通過波浪形端面得到，此時，待燒結殼模的澆口杯杯壁放置於波浪形端面的波峰位置。
9. 如申請專利範圍第6項所述殼模燒結裝置，其中，所述凹槽通過波浪形端面得到，此時，待燒結殼模的澆口杯杯壁放置於波浪形端面的波峰位置。
10. 如申請專利範圍第7項所述殼模燒結裝置，其中，所述凹槽通過波浪形端面得到，此時，待燒結殼模的澆口杯杯壁放置於波浪形端面的波峰位置。
11. 如申請專利範圍第3項所述殼模燒結裝置，其中，所述排風煙道上還裝有震動裝置和清灰口，所述震動裝置可將排風煙道內壁上附著的煙塵震落至排風煙道的清灰口。