离心铸造冷型气、雾冷却系统技术方案

一种离心铸造冷型气、雾冷却系统，该冷却系统包括集水管、集气管及多组气雾冷却喷嘴，其中，该集水管和该集气管与离心机轴线平行设置，每组气雾冷却喷嘴分别设有与所述集水管相连的进水口、与所述集气管相连的进气口及气雾混合喷头，所述气雾混合喷头朝向离心铸型设置，以将进入进气口的压缩空气和进入进水口的高压水按调整的比例混合成雾后从喷嘴口喷到对应的冷型外表面。本实用新型专利技术实现了对离心铸造过程温度场的调节；实现了对凝固过程组织偏析、组织粗大现象的有效控制，有减缓工作层组织偏析、组织粗大作用；可实现对立式填芯过程上下熔蚀量以及结合层质量的有效控制，有减小工作层厚度差、改善轧辊两端结合层质量的作用。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及离心制造领域，尤其是指离心铸造过程冷型的气、雾冷却 系统。
技术介绍
众所周知，现有的离心铸造轧辊冷型冷却方法是旋转铸型在空气中自然冷却，无控制能力。以O1250X5000轧辊的浇注和冷却为例，传统设计冷型壁厚 300mm左右，冷型重量73000Kg，以浇注ICDP轧辊为例，图1为①1250X5000 轧辊工作层用传统离心铸造轧辊冷型自然冷却温度分布示意图，其两端温度明 显低于中部；传统工艺工作层易出现的工作层组织偏析如图2所示。由于离心轧辊铸造，特别是含有石墨、碳化物的高合金铸铁轧辊离心铸造， 其组织的控制主要是通过铸型的激冷来实现，而铸型的激冷能力随铸型的蓄热、 时间的推迟而急剧下降，因此传统工艺方法的轧辊外层组织无法避免地存在着 不均匀现象，外表层向里组织逐渐粗化，致使轧辊使用到中后期性能明显下降; 而且，由于离心轧辊填芯复合过程采用立式填芯，填芯金属液对外层冲刷能力 下方大于上方，填芯过程由下向上逐渐完成，因此下方工作层易冲薄，上方易 出现结合不良。以往人们一直力求通过改变合金化方法和孕育、变质方法来解决组织偏析 和粗化问题，但一直未能得到有效控制，上下厚度熔蚀不均问题一直没有好的 解决思路。鉴于现有离心铸型自然冷却存在的不足，设计人基于丰富的专业理 论知识和研发经验，提出了本技术的离心铸造冷型气、雾冷却系统，以改 善或克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种离心铸造冷型气、雾冷却系统， 其克服传统自然冷却技术中存在的不足，使离心铸件在浇注过程冷型的冷却能 够按照预期的要求得到控制，从而起到控制铸件工作层组织、性能的目的。本技术的技术解决方案是 一种离心铸造冷型气、雾冷却系统，其特 征在于，该冷却系统包括集水管、集气管及多组气雾冷却喷嘴，其中，该集水 管和该集气管与离心机轴线平行设置，每组气雾冷却喷嘴分别设有与所述集水 管相连的进水口、与所述集气管相连的进气口及气雾混合喷头，所述气雾混合 喷头朝向冷型设置，以将进入进气口的压縮空气和进入进水口的高压水按调整 的比例混合成雾后从喷嘴口喷到对应的冷型外表面。本技术的离心铸造冷型气、雾冷却系统，无需对原有离心设备进行大 的改造即可实现对铸型的冷却控制，且至少有下列优点1、 改善离心铸造过程温度场、改善工作层顺序凝固、消弱组织偏析、消 弱组织粗大现象。2、 稳定铸型外表面温度、提高铸型刚度、减小铸型热胀不均产生的机械 振动现象、在保证铸型足够刚度强度的基础上可以使铸型重量更小。3、 利用CAE有限元计算确定对铸型的温度分布，可以通过调整温度场， 使铸件(如轧辊)工作层内表面温度按要求沿轴线由低到高逐渐变化，消除轧 辊两端结合不良现象，减轻上下厚度不均现象。附图说明图1为离心铸造轧辊冷型传统自然冷却温度分布示意图。图2为离心铸造轧辊冷型传统自然冷却工作层内组织分布图。图3A、图3B为本技术的离心铸造冷型气、雾冷却系统的二具体实施 例的结构示意图。图4为本技术的一应用实施例的用水量分布示意图。图5为另一应用实施例目标要求的外层内表面温度分布示意图 图6为对应图5的用水量分布示意图。附图标号说明2、集水阀5、 集气管6、 集气阀 9、冷型 12、端盖 15、引风机I、 集水管 4、喷嘴7、 气量控制阀8、 空气软管II、 托辊 14、导流管3、水量控制阀6、 集气阀7、 气量控制阀 10、浇铸金属液 13、蒸汽导流罩 16、放散口具体实施方式为更进一步阐述本技术为达成预定技术目的所采取的技术手段及 功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本技术提出的离心铸造冷型气、 雾冷却系统及其具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。通过具体实施方式的说明，当可对本技术为达成预定目的所采取的技 术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用， 并非用来对本技术加以限制。本技术提出一种离心铸造冷型气、雾冷却系统，该冷却系统包括集水 管、集气管及多组气雾冷却喷嘴，其中，该集水管和该集气管与离心机轴线平 行设置，每组气雾冷却喷嘴分别设有与所述集水管相连的进水口、与所述集气 管相连的进气口及气雾混合喷头，所述气雾混合喷头朝向离心铸型设置，以将 进入进气口的压缩空气和进入进水口的高压水按调整的比例混合成雾后从喷嘴 口喷到对应的冷型外表面。如图3A所示，为本技术的离心铸造冷型气、雾冷却系统的一具体实施 例的结构示意图，其是以离心铸造轧辊为例进行说明的。如图所示，轧辊冷型 9置于离心机托辊11上，两端设有端盖12，在离心铸型侧下方与离心机轴线平行布置着一根集水管1和一根集气管5，在集水管1和集气管5之上均匀布置 10 30组(本实施例为23组)气雾冷却喷嘴4;每组喷嘴4上分别有进水口 、 进气口、气雾混合喷头；进水口和进气口分别与水量控制阀3、气量控制阀7 螺纹密封连接；水量控制阀3、气量控制阀7分别与集水管1、集气管5螺纹密 封连接；且集水管1、集气管5的前端分别与集水阀2、集气阀6螺纹密封连结。 本实施例中，该集水管1设于集气管5的上方，各喷嘴4通过对应的水量 控制阀3设于集水管上，且各喷嘴4的进气口通过对应的空气软管8及气量控 制阀7连接至集气管5。通过调整水量控制阀3、气量控制阀7，可调整高压水 及压縮空气的流量，通过调整二者流量比例，可以满足轧辊工作层内温度分布 的要求。如图3B所示，为本技术的冷却系统的另一具体实施例，该实施例中， 冷却系统还包括罩设在外部的蒸汽导流罩13，且该蒸汽导流罩13通过导流管 14、引风机15、放散口 16连通至大气，从而将冷却过程产生的蒸汽排出。为 了方便操作，该蒸汽导流罩13包括固定不动的底座部分和可开启的上部组成， 二者间的连接可采用多种现有结构来实现，例如可采用定位销定位把合连接， 由于该连接并非本技术的保护重点，此处不予赘述。喷头将进入进气口的压縮空气和进入进水口的高压水按调整的比例混合成 雾，从喷嘴口呈扇形面喷到对应的冷型外表面起到冷却铸型的作用，同时水的 气雾体受热产生大量蒸汽，蒸汽经蒸汽导流罩13、导流管14由引风机15排出 放散口 16。由于铸型冷却强度的提高，改善了铸型因蓄热造成对浇入的金属液激冷能 力下降现象，达到了均匀细化组织、控制外层温度场分布的目的，改善了轧辊 外层内表面与填芯金属液的冶金结合能力与工作层厚度的控制水平。另外，根据对轧辊工作层内温度分布的要求，可利用CAE有限元数值模拟 计算而确定不同部位喷嘴冷却强度，并预先通过调整各喷嘴对应的水量控制阀、 气量控制阀而调整好气、水流量比例，冷却铸型时只需依序打开集气阀、集水阀即可使轧辊在离心铸造过程按照要求的顺序凝固，达到所需的工作层温度分 布。由于本技术的各喷嘴均具有单独的水量控制阀、气量控制阀，因此， 水、气混合冷却时，气与水均可由0% 100%间的任意调节；通过对不同部位喷嘴的调节实现对整个轧辊工作层温度分布的调节，从而使工作层按要求的凝 固顺序达到所需温度分布，实现对立式填芯过程上下熔蚀量以及结合层质量的 有效控制。本技术的强制冷却大大提高了铸型激冷能力，有条件使铸型重量制作得更轻；同时激冷能力的提高起到了减缓轧辊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心铸造冷型气、雾冷却系统，其特征在于，该冷却系统包括集水管、集气管及多组气雾冷却喷嘴，其中，该集水管和该集气管与离心机轴线平行设置，每组气雾冷却喷嘴分别设有与所述集水管相连的进水口、与所述集气管相连的进气口及气雾混合喷头，所述气雾混合喷头朝向冷型设置，以将进入进气口的压缩空气和进入进水口的高压水按调整的比例混合成雾后从喷嘴口喷到对应的冷型外表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周守航，韩庆礼，黄衍林，张西鹏，刘艳，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]