球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口及其降温方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种保温发热冒口，尤其涉及一种球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口及其降温方法。
【背景技术】
[0002]铸造缩孔是一种常见的铸造缺陷，在铸件最后凝固的区域没有得到液态金属或合金的补缩而形成分散和细小的缩孔，由于球墨铸铁呈粥状凝固，凝固温度范围宽，尤其对于厚大球墨铸铁件，由于铸件壁厚，需要大型冒口对铸件进行补缩，型砂在高温铁水的包围下，热量不能顺利的传导出去，就会导致冒口根部形成热节，导致热节处的铸件凝固时间长、石墨球大而少，产生缩孔、缩松的倾向非常大。
[0003]传统的解决办法是采用冒口、冷铁的顺序凝固防止铸件产生缩孔，或者采取优化熔炼材料、控制型砂质量、降低浇注速度和浇注温度等措施，然而对于厚壁球铁件，尤其是壁厚大于50_的球墨铸铁铸件，又不能将冒口放置在最大热节处，如果将冒口放置在最大热节处，将加大铸件热节，需要更大的冒口来改善，这将影响铸件的组织结构、石墨形态、工艺出品率，只能将冒口靠近最大热节放置，但为了保证补缩通道的畅通，又不能距离太远，如此存在设计和现场控制很难达到一致的问题，实际操作中，冒口发挥的作用不稳定，波动性较大，从而影响铸件的铸造质量。
【发明内容】
[0004]有必要提出一种球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口，所述冒口在金属液浇注过程中保温、发热效果良好，而且浇注结束后对最大热节处的余热快速降温，避免铸件缩孔的产生。
[0005]还有必要提出一种球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口降温方法。
[0006]—种球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口，包括冒口套和冒口垫，所述冒口套为一端开口的空心圆柱体，在所述圆柱体的密封端的端面上开设透气孔，在所述冒口套的开口端设置冒口垫，所述冒口垫与冒口套的开口端紧密接触，所述冒口垫为直径大于冒口套的外壁的直径的圆盘，所述冒口垫与冒口套同轴设置，在所述冒口垫的中心位置开设贯通的通孔以形成冒口颈，以通过冒口颈将冒口垫下面设置的铸件型腔与冒口垫上面设置的冒口套的内腔连通，在所述冒口垫内部设置芯铁，所述芯铁是由一根方管在水平面内盘绕而成的圆环结构，所述圆环结构与所述冒口垫同心设置，所述芯铁的圆环结构的最小圆环的直径大于所述冒口颈的直径，所述方管的两个端头构成圆环结构的两个开口，分别为芯铁进气口和芯铁出气口，所述芯铁进气口和芯铁出气口分别与提供压缩空气的外部管道连接。
[0007]一种球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口降温方法，包括以下步骤:
在铁水浇注完毕后的3min~10min的时间内，从芯铁进气口中通入压力为不小于IMPa、温度为10 °C ~15 °C的压缩空气，使得冒口垫的芯铁中保持流动的压缩空气，以降低冒口垫的有效模数，加快冒口垫的降温；
在铁水饶注完毕后的30min~60min的时间内，从冷却圈进气口通入压力不小于IMPa、温度为10°C ~15°C的压缩空气，使得冷却圈中保持流动的压缩空气，以加快冒口套的降温；待铸件的温度降低至打箱温度后，停止通入冒口垫的芯铁中的压缩空气和冒口套外围的冷气圈中的压缩空气，从而停止对球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口的降温。
[0008]一种球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口降温方法，包括以下步骤:
在铁水浇注完毕后的3min~10min的时间内，从芯铁进气口中通入压力为不小于IMPa的液氮，使得冒口垫的芯铁中保持流动的液氮达到6h，以降低冒口垫的有效模数，加快冒口垫的降温；
在冒口垫的芯铁中保持流动的液氮超过6h之后，在冒口垫的芯铁中通入压力不小于IMPa、温度为10°C ~15°C的压缩空气，以继续降低冒口垫的有效模数，加快冒口垫的降温；与此同时，在铁水浇注完毕后的30min~60min的时间内，从冷却圈进气口通入压力不小于IMPa、温度为10°C ~15°C的压缩空气，使得冷却圈中保持循环流动的压缩空气，以加快冒口套的降温；
待铸件的温度降低至打箱温度后，停止通入冒口垫的芯铁中的压缩空气和冒口套中的压缩空气，从而停止对球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口的降温。
[0009]将上述保温加热冒口直接放置在铸件最大热节处，方法简单稳定，实用性强，可以简化大型球墨铸件的冒口设计难度，且有利于过程质量的控制，减少了铸件缩松、缩孔和夹砂等缺陷。
【附图说明】
[0010]图1为球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口的装配结构示意图。
[0011]图2为图1的俯视图。
[0012]图3为图2沿着A-A面的截面图。
[0013]图4为冒口垫的结构示意图。
[0014]图5为图4沿着B-B面的截面图。
[0015]图6为芯铁的结构示意图。
[0016]图7为芯铁的加强筋的结构示意图。
[0017]图8为图6沿着C-C面的截面图。
[0018]图9为冷却圈的结构示意图。
[0019]图10为球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口填砂后的截面图。
[0020]图中:球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口 1、冒口套11、透气孔111、冒口垫12、冒口颈121、锥面通孔122、芯铁13、芯铁进气口 131、芯铁出气口 132、加强筋133、加固圈134、冷却圈14、冷却圈进气口 141、冷却圈出气口 142、加固件143、铸件型腔2、砂型3。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本发明作详细说明，本发明的厚大球墨铸铁件以与本发明的保温发热冒口配套为准，例如:壁厚大于50mm，配套的大型冒口直径大于300mm。
[0022]参见图1至图8，球墨铸铁厚壁铸件补缩用保温发热冒口 I包括冒口套11和冒口垫12，冒口套11为一端开口的空心圆柱体，在圆柱体的密封端的端面上开设透气孔111，冒口套11采用保温发热材料制成，在冒口套11的开口端设置冒口垫12，冒口垫12与冒口套11的开口端紧密接触，冒口垫12为直径大于冒口套11的外壁的直径的圆盘，冒口垫12与冒口套11同轴设置，在冒口垫12的中心位置开设贯通的通孔以形成冒口颈121，以通过冒口颈121将冒口垫12下面设置的铸件型腔2与冒口垫12上面设置的冒口套11的内腔连通，在冒口垫12内部设置芯铁13，芯铁13是由一根方管在水平面内沿着多个嵌套圆环的行走方向盘绕而成的圆环结构，圆环结构与冒口垫12同心设置，芯铁13的圆环结构的最小圆环的直径大于冒口颈121的直径，方管的两个端头构成圆环结构的两个开口，分别为芯铁进气口 131和芯铁出气口 132，芯铁进气口 131和芯铁出气口 132分别与提供压缩空气的外部管道连接。
[0023]其中芯铁进气口 131和芯铁出气口 132分别与金属软管连接后引出，再与提供压缩空气的外部管道连接，操作时，合箱完成后，采用散砂和石棉布覆盖金属软管，浇注过程中注意保护，防止炽热的金属液将软管烧损，导致漏气。
[0024]对于厚壁件铸铁件，设计大型冒口对铸件进行补缩，由于型砂在高温铁水的包围下，热量不能顺利的传导出去，就会导致冒口根部形成热节，甚至形成最大热节，将本发明的保温发热冒口放置在最大热节处，在冒口垫中心设置30mm*30mm*2mm专用芯铁，不仅能够保证冒口垫的强度和质量，而且芯铁13是由空心的方管组成，浇注后再方管内通入压缩空气或液氮，可以降低冒口颈处有效接触模数，使冒口颈121在共晶膨胀前凝固，利用石墨膨胀压力补缩铸件内部缩孔和缩松；同时，接触模数减小后，可以降低石墨漂浮或石墨粗大等缺陷；
其中，冒口垫12设置厚度为100mm、直径大于冒口套11的外壁的直径200mm，冒口颈121的孔径为Φ80ι?πι~Φ 100mm，无尖角砂，可以减少铸件的夹砂缺陷。
[0025]进一步，在冒口颈121靠近铸件型腔的一端设置锥面通孔122，锥面通孔122是由冒口颈121的通孔在距离铸件型腔15mm的位置沿着45°的倾斜角向铸件型腔延伸得到的，锥面通孔122的孔径大于冒口颈121的通孔的孔径。锥面通孔122被设计为工业补正量，防止去除冒口时导致铸件缺肉。
[0026]进一步的，芯铁13还设置20mm*20mm加强筋，加强筋为沿着圆环结构的半径方向设置的多根方钢，多根方钢均匀焊接在芯铁12的圆环结构的一个表面上，方钢的一端焊接在靠近圆环状结构的圆心处的最小圆环上，方钢的另一端向远离圆心的方向延伸至超出圆环结构的最大圆环的边缘，加强筋133的方钢与圆环结构的方管相互垂直，加强筋133还包括加固圈134，加固圈134是由方钢焊接而成的钢圈，在沿着圆环结构的半径方向设置的多根方钢相互聚集的一端焊接加固圈134，以