船用合金預埋管鑄件的製作方法

2023-05-20 20:35:56

專利名稱：船用合金預埋管鑄件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水管，尤其是船用預埋管的製作方法，尤其是涉及鑄件壁中的冷 卻水道，不採用深鑽孔打冷卻水道的方法，而是直接採用在鑄件中預埋鋼管(即解決直接形 成冷卻水道)的辦法。
背景技術：
現有深鑽孔打冷卻水道澆鑄的方法製作船用的冷卻管。而採用預埋管合金鑄件的 製作方法要求較高，其基本要求是預埋管合金管在高溫鐵水中既不能被高溫鐵水熔化，又 要求預埋管融合在鑄件中，現有的製作方法不能處理好這個問題，因為鋼管受到高溫膨脹 要在一定範圍內伸長，因此，澆鑄時鋼水要嚴格控制在特定範圍內的製作方法。這樣才能做 到澆鑄時既不能被高溫鐵水所熔化，又能按預設方案正確地隔合在合金鑄件中。而鋼管因 在鐵水中受高溫膨脹而隨著一定的區間伸長，這就決定了鋼管在鑄件型腔中採取定位措施 的特殊性。而鋼的最低熔點約是1450°C和壁厚在Temm範圍內，這就要求澆注溫度嚴格控 制在一定的區間範圍內。溫度過高，使鋼管易變形，直至熔化；反之，溫度太低，型腔內的渣 不能被鐵水溢出，鑄件易產生缺陷。且鋼管也不能有效地與鑄件(鐵水)所包溶，又易產生滲 漏、冷隔等現象。此外，鋼管在型腔內的安放，又使鑄件在澆注後溫度不均勻，易產生鑄件的 局部縮松等現象。各種因素和特定條件。同時，該鑄件屬全部金加工件，其技術工況決定了 該鑄件在鑄造過程中不允許有夾渣、夾砂、縮孔、縮松、冷隔、氣孔、渣孔、砂孔等缺陷
發明內容
本發明目的是提出一種預埋水管，尤其是船用鑄件預埋管的製作方法，不需要鑽孔打 冷卻水道，而採用在鑄件中預埋鋼管(冷卻水道管)的製作方法，以滿足高效、省時省力的效^ ο
本發明的技術方案是船用預埋管的製作方法，冷卻小水管的鋼管採用普通無縫 探傷管；此鋼管的一端用車加工內螺紋加普通螺絲封口，另一端為車削外螺紋加標準螺母、 用以造型定位用；把金加工好的小水管的鋼管冷彎成L型；進行去鏽鍍鉻處理；盤香鋼管即 大鋼管的製作，大鋼管在專業彎管機上初步彎曲成型並焊接成圓或者兩個半圓焊接成圓； 把成型好的大鋼管圓的四等分處與小水管的的鋼管圓焊接，製作好的小水管的鋼管與盤香 鋼管即預埋鋼管進行去鏽鍍鉻處理；在鑄件中預埋鋼管澆鑄方法是內外型腔的造型，在鑄件外模即型腔外壁造型上採取 下部直徑小，上部直徑大，並由下而上逐漸增大的原則，在外模上部設置了大冒口外模造 型；且鑄件外模進行分段造型，內芯泥芯整體造型，最終進行造型直立、置入小水管的鋼管 與盤香鋼管即預埋鋼管，組合外模即型腔外壁，垂直澆注工藝；造型後的型腔預溫措施造型中，型砂和金屬管路中有大量的殘餘水分、空氣需排出。 通過打熱風對型砂和金屬管路處，把熱風預熱溫度控制在20(T300°C之間，打熱風時間需控 制在5 8h之間；鑄件的澆注溫度控制在U6(T133(TC之間，該鑄件經澆注4 後，在箱體中自然冷卻至3400°C以下出箱，然後進行鑄件的退火處理。
本發明的有益效果是用預埋空心鋼管鑄造技術對各種大型船用合金鑄件是一種 替代，代替需要採用進行深鑽孔加工冷卻水道的手段，特別對一些冷卻管路特殊、機械加工 手段較複雜的鑄件，更具有一定的推廣作用，當然對其它功能類似使用另類的鑄件，也能起 到一定的借鑑和移植作用。從而達到省時、省力的經濟效益。按照順序冷卻的鑄造工藝原 則，我們在鑄件造型結構和冷鐵安放等採取了相應的技術措施。並且，因鑄件是垂直澆注， 為確保鑄件上部材質緻密度，我們在鑄件上端加放了相應「增壓」冒口，其容積約是鑄件的 25%，從而使鑄件由上對下的補縮作用。


圖1是大鋼管即盤香鋼管結構圖； 圖2是本發明澆注結構示意圖 圖3是本發明多層次的去渣結構措施 圖4是鋼水流動示意圖。
上部中間大出氣口 1、上部出氣口 2、中間型腔出氣口 3、鋼管出氣口 4、下部出氣處 5、下部鋼管出氣處6、大鋼管7、小鋼管8、焊接處9、上部集渣澆口 11、上部集渣小冒口 12、 上部集渣大冒口 13、中部集渣槽14、下部集渣槽15。
具體實施方式
1、鋼管選料和成型工藝措施鋼管宜採用低牌號的普通無縫探傷管。目前採用的是GB/8163-1999 20#材質鋼管， 經冷彎加工成型。
A、鋼管(冷卻小水管)的製作方法。
①通過計算，截取合理長度。
②鋼管一端用車加工內螺紋加普通螺絲封口(操作時可靈活拆合)，另一端為車削 外螺紋加標準螺母(用以造型定位用)。
注使用普通標準螺母(螺絲)可降低製作成本和時間。③把金加工好的鋼管在專 用設備上冷彎成L型(角度和弧度按技術要求)④進行去鏽鍍鉻處理。
B、盤香鋼管(大水管)的製作(見圖1)盤香鋼管的截面積為圓形，整體容積大。鋼管成型後，其圓中心直徑較小，位置特殊，因 使用技術和所處位置的要求，鑄造時，須考慮朝下部安放。因此，是製造中較難控制的部位。 通過實踐，我們採用二次成型製作工藝， 具體步驟如下①把設計好的鋼管在專業彎管機上初步彎曲成型。
②因整圓較難控制截面形狀和圓直徑，把修正好的圓弧毛坯截取二個半圓。
③把二個半圓初合，並在二個接合處，分別倒坡口，並在坡口合縫處燒焊，磨平。
④經檢查後，再在縫口處，外加包邊，再燒焊包邊，使之複合拼接。這樣做，使鋼管 縫口在大噸位鐵水衝擊下，能減緩鋼管焊口在鑄件型腔鐵水中的溶解速度，從而使被包鋼 管不被鐵水堵塞。
⑤把成型好的大鋼管四等分與小鋼圓焊接(見圖1)⑥把製作好的盤香管進行去鏽鍍鉻處理。
2、鑄造技術中的相應措施以上鋼管是金加工的必要手段和鑄造中的前期準備，由於該鑄件是全部加工件，其特 點決定了該鑄件不允許有夾渣、夾砂、縮孔、縮松、冷隔、氣孔等缺陷。因此，除按照一般鑄件 工藝外，根據其工作環境、材料、結構等特點，通過摸索，制定了如下特殊措施 (1)、多項工藝技術措施 根據其鑄件特點，採取如下工藝措施根據其結構，在外模(型腔外壁)造型上採取下部直徑小，上部直徑大，並由下而上逐漸 增大的原則，在鑄件上部設置了大冒口外模造型(根據實驗處冒口約是鑄件澆口截面積的 25%左右為宜)。這樣，既解決了鑄件成型後，上部易縮松及集渣等缺陷，又能徹底解決鑄件 由下到上逐級冷卻的鑄造原則，從而使鑄件真正做到由下到上逐層補縮作用。
該鑄件因存放冷卻水管的需要(見圖2-4)，把鑄件外模(型腔造型)進行分段造型， 泥芯整體造型的技術措施，最終進行造型直立組合、垂直澆注工藝。
根據該鑄件需安放冷卻管的特點，進行多層次的溫度控制措施。採取如圖新穎澆 注結構形式工藝措施和多層次的去渣技術措施、複式出氣口。
(2)、溫度控制技術措施。
根據該鑄件多次需放金屬冷卻水管的特點，我們相應採取如下溫度控制技術 ①造型後的型腔預溫措施。
造型中，型砂和金屬管路中有大量的殘餘水分、空氣需排出。因此，我們通過對型 砂和金屬管路打熱風(鑄造專用設備)，把預熱溫度控制在20(T30(TC之間，目的是使水分 不斷在內部不斷在型壁中釋放出來，並使型腔溫度保持均衡，打熱風時間需控制在5、h之 間。
②澆注溫度的控制措施。
該鑄件的澆注溫度控制在U6(T133(TC之間，從而既保證了鋼管(冷卻水管)不被 熔化，又使鋼管外壁與型腔鐵水融為一體。
③鑄件的保溫及出爐措施。
該鑄件經澆注4 後，在箱體中自然冷卻至400°C以下出箱，以確保鑄件在使用中 的機械性能。
④鑄件的退火溫度控制技術措施。
根據該鑄件特點，鑄件經粗加工後(精加工前)我們相應進行了退火處理工藝(見 圖3)，以消除鑄件中的殘餘應力，保證成品的工作需要。
( 3 )、澆注工藝形式措施和速度控制技術措施。
①雨淋披縫結構形式。
根據其鑄件造型時安放了冷卻水管的特點，在澆注系統設計，儘量使鐵水不對準 管子直接衝擊。同時，又使鐵水在鑄件型腔中有規律地流動。
②澆注速度控制措施。
經實踐證明，我們把鑄件澆注速度控制在100-150kg/s，最大限度地把鑄件控制在 特定時間內澆注完畢。
(4)、建立多層次的去渣措施。
鐵水中的廢渣和垃圾是鑄件的死敵。除在爐前採用除渣手段外，在造型上，採用了 多層次的去渣結構形式，有上部大冒口集渣，中部洞孔增放集渣槽及下部加放沉式外圈集 渣裝置的多層次的去渣措施。(見圖)。
(5)、在造型中建立複式出氣技術措施(見圖)。
鑄件中因為金屬在冷卻小管的存在，易使鑄件中易產生氣孔等缺陷，經反覆實踐， 採取了相應措施①金屬鋼管的除鏽鍍鉻措施。
我們知道鑄件中金屬鏽斑易產生氣孔。因此，我們採取鋼管(冷卻水管)及附件的 鍍鉻措施，最大限度的減少「水汽」和最終產生氣孔的形成。
②造型中的複式出氣措施(見圖)如上部的中間加放大管路出氣口徑及小冒口，中間造型的多管路出氣口徑及下部沉式 集渣圈的出氣口徑，通過上下多道冷卻水管的出氣口徑，使該鑄件中的澆注鐵水過程中，能 順利排出空氣，最大限度地克服鑄件如氣孔等缺陷的生成。
(6)、防鑄件縮松技術措施建立上部鑄件大冒口措施，增加鐵水上部對下部壓力，從而保證鑄件內部結構密度。建 立自下而上，由小到大(直徑尺寸)的原則，使之能保證順序冷卻，而達到補縮效果。
對重要部位，如內壁，厚壁處建立冷鐵擺放措施，從而避免鑄件的縮松等缺陷的產 生。
權利要求
1.船用預埋管的製作方法，其特徵是步驟如下1)加工冷卻小水管冷卻小水管的鋼 管採用普通無縫探傷管；此鋼管的一端用車加工內螺紋加普通螺絲封口，另一端為車削外 螺紋加標準螺母、用以造型定位用；把金加工好的小水管的鋼管冷彎成L型；進行去鏽鍍鉻 處理；2)盤香鋼管即大水管的製作，大鋼管在專業彎管機上初步彎曲成型並焊接成圓或者 兩個半圓焊接成圓；把成型好的大鋼管圓的四等分處與小水管的的鋼管圓焊接，製作好的 小水管的鋼管與盤香鋼管即預埋鋼管進行去鏽鍍鉻處理；3)在鑄件中預埋鋼管澆鑄方法 是內外型腔的造型，在鑄件外模即型腔外壁造型上採取下部直徑小，上部直徑大，並由下 而上逐漸增大的原則，在外模上部設置了大冒口 ；且鑄件外模進行分段造型；內芯泥芯整 體造型，最終造型直立、置入小水管的鋼管與盤香鋼管即預埋鋼管，組合外模即型腔外壁， 採用垂直澆注工藝；4)造型後的型腔預溫措施將造型中型砂和金屬管路中有大量的殘 餘水分、空氣排出通過打熱風對型砂和金屬管路處，把熱風預熱溫度控制在20(T30(TC之 間，打熱風時間需控制在5、h之間；5)鑄件的澆注溫度控制在U6(T133(TC之間，該鑄件經 澆注4 後，在箱體中自然冷卻至400°C以下出箱，然後進行鑄件的退火處理。
2.根據權利要求1所述的船用預埋管的製作方法，其特徵是盤香鋼管的製作，①把鋼 管毛坯在專業彎管機上初步彎曲成型；②修正好的圓弧毛坯截取二個半圓；③把二個半圓 初合，並在二個接合處，分別倒坡口，並在坡口合縫處燒焊，磨平；再在縫口處，外加包邊，再 燒焊包邊，使之複合拼接。
3.根據權利要求1所述的船用預埋管的製作方法，其特徵是①根據其結構，在外模造 型上採取下部直徑小，上部直徑大，並由下而上逐漸增大的原則，在鑄件上部設置了大冒口 外模造型，冒口約是鑄件澆口截面積的25%。
4.根據權利要求1所述的船用預埋管的製作方法，其特徵是、澆注工藝形式措施和速 度控制方法鑄件澆注速度控制在100-150kg/s，最大限度地把鑄件控制在特定時間內澆 注完畢。
5.根據權利要求1所述的船用預埋管的製作方法，其特徵是造型中的複式出氣措施 上部的中間加放大管路出氣口徑及小冒口，中間造型的多管路出氣口徑及下部沉式集渣圈 的出氣口徑，通過上下多道冷卻水管的出氣口徑，使該鑄件中的澆注鐵水過程中，能順利排 出空氣，最大限度地克服鑄件如氣孔等缺陷的生成。
6.根據權利要求1所述的船用預埋管的製作方法，其特徵是建立多層的去渣措施設 有上部大冒口集渣，中部洞孔增放集渣槽及下部加放沉式外圈集渣裝置的多層次的去渣措 施。
全文摘要
船用預埋管的製作方法，步驟如下1)加工冷卻小水管，2)加工盤香鋼管即大水管制作好的小水管的鋼管與盤香鋼管即預埋鋼管進行去鏽鍍鉻處理；3)在鑄件中預埋鋼管澆鑄方法是鑄件外模進行分段造型；內芯泥芯整體造型，最終造型直立、置入小水管的鋼管與盤香鋼管即預埋鋼管，組合外模即型腔外壁，採用垂直澆注工藝；4)造型後的型腔預溫措施通過打熱風對型砂和金屬管路處，把熱風預熱溫度控制在200~300℃之間，打熱風時間需控制在5~8h之間；5)鑄件的澆注溫度控制在1260~1330℃之間，該鑄件經澆注48h後，在箱體中自然冷卻。本發明代替進行深鑽孔加工冷卻水道工藝，尤其針對冷卻管路特殊的鑄件，更具有省時、省力的效果。
文檔編號B22D19/00GK102039395SQ201110000778
公開日2011年5月4日 申請日期2011年1月5日 優先權日2011年1月5日
發明者王健林, 王龍良, 許仲賢, 鄭保鋒, 陳祖興 申請人:無錫市回力鑄造廠