CN101920324A - 新型电磁离心铸炉管工艺与设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型电磁离心铸炉管工艺与设备。目前工业炉的炉管主要采用离心铸造，在生产过程中，会发生严重的宏观偏析现象。同时由于金属液的结晶方式以及晶体种类不能达到最佳理想状态，影响炉管的性能。本发明的目的是提出一种能克服上述缺陷，消除合金元素偏析现象、改善炉管性能的电磁离心铸工艺与设备。该工艺主要由磁场发生器、离心铸设备组成，由于金属液中的金属元素在电磁场中受到洛伦兹力，发生折断、迁移等运动，促使炉管中金属液的结晶方式、晶体种类、合金分布等趋于合理、均匀，从而提高了炉管的使用性能，延长了炉管的使用寿命，也提高了炉管制造的工艺水平，省坯料、省人工等。
Description
技术领域
本发明的新型电磁离心铸炉管工艺与设备属于离心铸造领域。
背景技术
目前工业炉的炉管主要采用离心铸造，铸造用型筒主要为水冷金属型筒，型筒的材料主要为高强度、具有较好韧性的铬钼钢等，金属液通过浇注装置进入高速旋转的型筒内，在离心力作用下冷却、成型。在生产过程中，由于金属液中不同合金元素的密度差异，导致在离心力作用下冷却过程中发生严重的宏观偏析现象。同时，由于铬钼钢型筒的冷却能力有限，导致金属液的结晶方式以及晶体种类不能达到最佳理想状态，影响炉管的性能和使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提出一种能克服上述缺陷，消除合金元素偏析现象、改善炉管性能的电磁离心铸工艺与设备。电磁离心铸工艺是根据铸型中的金属液在稳恒磁场中受到与旋转方向相反的洛伦兹作用力的原理，通过电磁搅拌将凝固过程中生成的柱状晶打碎，形成新的结晶核，生成更多细化的等轴晶，提高炉管的性能。通过在型筒两侧安装磁场发生器，在型筒内部形成垂直于型筒轴线的水平稳恒磁场，磁场强度由通电电流强度控制。在金属液注入时开启磁场，并保持一段时间，至金属液凝固成型。该工艺主要由磁场发生器、离心铸设备组成，由于金属液中的金属元素在电磁场中受到洛伦兹力，发生折断、迁移等运动，影响了炉管中结晶方式、晶体种类、合金分布等，从而改善炉管性能。达到提高炉管制造的工艺水平，省坯料、人工等。
为实现上述目的，本发明提出了一种新型电磁离心铸炉管工艺与设备。根据实际工作状况，磁场由并列的励磁线圈产生，在型筒两侧形成单一性磁极，经过金属型筒，磁场强度会衰减，通过增加励磁电压，由高斯计检测型筒内部磁场的强度，最终形成稳恒磁场。因此本发明提出了磁场发生器的制作和安装方法，通过以下工艺，a.型筒预热b.喷涂涂料/型筒旋转c.加固端盖d.钢液浇注/冷却成型/磁场开启/磁场关闭/型筒旋转e.拔管f.清除涂料。实现了电磁离心铸的正常运行。达到了改善炉管性能、提高炉管制造工艺水平、降低生产成本的目的。
附图说明
图1为新型炉管电磁离心铸工艺示意图。
图2为新型炉管电磁离心铸设备示意图。
附图标记说明：1---磁场磁极；2---金属型筒；3---金属液；4---隔热层
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
具体实施方式
下面对新型炉管电磁离心铸工艺与设备的制作和运行分析：
1 磁场发生器制作
按照实际需要，在以型筒2为中心左右宽度1米的空间内需要产生5m*0.3m*1m大小的磁场。磁场发生器采用励磁线圈并列方式制作大尺寸磁极，在型筒两侧形成单一性磁极1，磁极与型筒之间加设隔热冷却层4，磁场强度由励磁电压调节。
由于离心铸所用型筒壁厚较大，且运行时处于高温状态。因此磁场发生器的制作充分考虑了离心机的工况，采用增大励磁电压的方式提高磁场强度，磁场穿过型筒经过衰减后仍然能够达到工艺要求。磁场强度随磁极间距增加而减弱，间距必须满足磁场强度的要求，且能够保证磁极不受型筒高温辐射而损坏。因此，在磁极靠近型筒的一侧设置隔热和冷却层，此层对磁场强度的衰减可以忽略不计。由于型筒较长，不可能制作直径5m的励磁线圈，因此采用沿型筒轴励磁电压调节。
由于离心铸所用型筒壁厚较大，且运行时处于高温状态。因此磁场发生器的制作充分考虑了离心机的工况，采用增大励磁电压的方式提高磁场强度，磁场穿过型筒经过衰减后仍然能够达到工艺要求。磁场强度随磁极间距增加而减弱，间距必须满足磁场强度的要求，且能够保证磁极不受型筒高温辐射而损坏。因此，在磁极靠近型筒的一侧设置隔热和冷却层，此层对磁场强度的衰减可以忽略不计。由于型筒较长，不可能制作直径5m的励磁线圈，因此采用沿型筒轴向并列的方式制作单一性磁极。相邻线圈之间采用钢板隔离，防止磁场互相干扰。
2 电磁离心铸安装
磁极采用工装安装在型筒两侧，磁极平面与型筒轴线相对，各励磁线圈处于等高位置。整个装置安置在可调节的滑轨上，便于离心机的安装等操作，同时可通过改变磁极间距配合调节磁场强度。励磁线圈串联通电，调节励磁电压的装置等远离型筒安装。隔热和冷却层与励磁线圈隔离板安装在一起，便于更换。用高斯计测量保证形成稳恒的水平磁场。
3 电磁离心铸工艺
对型筒冷端进行比对试验，采用不同的磁场强度、型筒转速，对炉管冷端进行金相分析，分析晶体种类、合金分布状况与磁场强度、型筒转速之间的关系，获得最优的磁场强度、型筒转速、持续时间等工艺参数。
型筒预热后，内表面喷涂涂料，钢液浇注时启动磁场，逐渐冷却结晶时，金属液体在稳恒磁场中受到与旋转方向相反的洛伦兹作用力，通过电磁搅拌将凝固过程中生成的柱状晶打碎，形成新的结晶核，生成更多细化的等轴晶。同时，合金元素所受洛伦兹作用力与旋转方向相反，能够一定程度减轻合金元素的宏观偏析现象。在炉管冷却结晶成型后，关闭磁场并在滑轨上移开磁场发生器，避免型筒高温的辐射损坏。电磁离心铸由于施加了电磁力，改变了结晶方式，减轻了合金元素的宏观偏析，从而提高了铸管的使用性能、提高了离心铸管的制造工艺水平、降低了生产成本。
Claims (2)
1.一种新型电磁离心铸炉管工艺与设备，主要是由普通离心机组成，其特征在于：所述的设备特征为在普通离心机上加设了电磁发生器，磁场发生器采用励磁线圈并列方式，且相邻励磁线圈之间钢板隔离，在型筒两侧形成单一性磁极，磁机与型筒之间加设隔热冷却层。
2.根据权利要求1所述的一种新型电磁离心铸炉管工艺与设备，其特征在于：所述的工艺包含以下步骤：a.型筒预热b.喷涂涂料/型筒旋转c.加固端盖d.钢液浇注/冷却成型/磁场开启/磁场关闭/型筒旋转e.拔管f.清除涂料。
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| CN2009100530844A CN101920324A (zh) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | 新型电磁离心铸炉管工艺与设备 |
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| CN (1) | CN101920324A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103357835A (zh) * | 2012-03-26 | 2013-10-23 | 卓然(靖江)设备制造有限公司 | 一种新型电磁离心铸炉管设备 |
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2009
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