专利名称：节能高效铸造方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于铸造技术。
现有的铸造方法浇铸后铸件余热不能有效利用，大部分能量白白浪费掉了。熔模铸造需加热型壳，但加热时热能利用率低，很多热能从烟气通道中排走散失。
本发明的目的是提供几种高效节能的铸造方法及设备，它们能量利用率高，能量损失小，并可大大提高铸造效率，拓展铸造范围。
本发明的目的是这样实现的本发明利用熔炉注入铸型中的金属液(凝固后即为铸件)的余热预热原料，逐渐预热，连续供料。
本发明采用排(烟)气预热，渐进连续加热型壳。
本发明采用输送带或无端链板输送机构。
上述铸造技术最好型壳焙烧、浇铸、冷却共输送机构，(热壳)连续浇铸。
前述铸造技术最好采用原料从侧上方顺着滑道斜向下滑向熔炉。
也可以采用活动拨权把原料从一侧拨向熔炉。
还可采用搅龙(螺旋输送器)把原料从一侧输向熔炉。
前述铸造技术最好采用热泵调节铸件凝固环境、向铸型或铸件喷流体或有热反射层。
前述铸造技术最好原料预热通道，浇铸、冷却通道，预热、加热通道和/或熔炉具有空气幕、活动门或/和保护性气体注入。
前述铸造技术可以采用原料预热通道与熔炉直接连通，连接处有(最好是保温耐火)材料围护。
本发明采用铸件余热预热原料，能减少熔炉的能源消耗，缩短每炉的熔化时间；采用排(烟)气预热型壳，可以充分利用热能，减少焙烧型壳的能源消耗；共输送机构可进一步提高效率；采用保护性气体，不但减少原料、铸件、金属液的氧化，还可以代替部分真空铸造用于铝、铜和高温合金的熔炼、浇铸。
图1、2、3、15、16、17、18是按1∶50的比例绘制；图6、7、8、9、10、11、12、13、14、19、20是按1∶10的比例绘制；图21、22、24、25、26、27是按1∶20的比例绘制，图4、28是按1∶5、图5按1∶2、图23、29按1∶1的比例绘制，如果大比例与小比例图尺寸存在误差，以大比值比例为准。
图1是本发明右侧视示意1中1是输送带或链板(负载段下密布托辊——气垫托板方式除外)，2是驱动辊，3是张紧辊，4是型壳(其上箭头为其运动方向)，5是型壳或铸型(采用虚线表示在浇铸通道内不可见)，6是型壳或铸型(其上箭头为其运动方向。如果是压铸类永久型方式也可以是铸件，5也如此)，7是排(烟)气道，8是浇铸孔(口)——该处附近应有透明耐火材料做的观察窗——如石英玻璃，以便观察浇注情况，9是空气幕及气流方向——箭头所示，余以此类推，10是风机、管道及喷咀(缝形)，11是空气幕，12是风机、管道及喷咀缝，13是空气幕，14是风机、管道及喷咀缝，15是空气幕(风机、管道及喷咀缝类其它——从原料预热通道中吸气)，16是预热、加热通道(其间长距离折断线表示长一点比较好，二、三十米即可)，17是加热处或燃烧室(如果用电加热，电加热器件应布置在该处通道的上、左、右内壁面附近，如果用气体、液体或固体等燃料，应在该处通道一侧或两侧——如果燃料燃烧后非常洁净，无一点残渣或粉尘，也可在上面——设置燃烧室，并与预热、加热通道相通)，18浇铸、冷却通道所在位置，19原料预热通道(虚线所示)，20活动门处于关闭位置时，21活动门开启(靠原料的推力开启，靠自身的重力在该处无原料时关闭)，22保温外壳上面部分，23保温外壳后面部分，24原料入口，25取料口，26保温隔板，27熔炉，28熔炉倾转倒入浇包(虚线所示)，29浇包承接熔炉倾倒的钢液(虚线所示)，30浇包(浇注位)，31型壳入口，32铸件出口，33双点划线表示该装置以此线为界左右两部分可单独使用(当然输送机构应补充完整)，但最好配合使用，34、35为其下铸型或型壳运动方向，36保温外壳右侧面部分。保护性气体可在浇铸、冷却通道的空气幕13和11之间的任何位置注入；可在原料预热通道的空气幕15至出料口25之间的任何位置注入；预热、加热通道可通过控制供给空气量达到同样效果；也可采用在加热处附近注入方式。原料预热通道与水平面的夹角应在10°以上，最好在20°-30°之间。空气幕15只有在进料时工作，而空气幕9、11、13则在整个设备工作时一直工作。其近处可设闸式活动门。
该装置工作时，型壳4被输送机构1输进预热、加热通道16，经过加热处17输送至浇铸孔8下，型壳或铸型5等待浇铸。原料从原料入口24进入预热通道19，如果此时浇铸冷却通道18中有已浇铸的铸件正在冷却，其热量将通过空气对流，铸件、型壳、铸型辐射，反射材料反射或热泵等预加热原料。原料预热后可从取料口25取出，加入熔炉27中熔化，熔化好后倾转熔炉27至28位置，倒入浇包29，倒满浇包29后，把浇包29提升至浇铸处30浇铸。浇铸后铸型5一边向铸件出口32运动，一边在浇铸冷却通道18中预热原料预热通道19中的原料，直至铸型6出了浇铸冷却通道18的铸件出口32。
图2是采用拨杈输送装置右侧视示意2中，1是输送带或链板等，2是驱动辊，3是铸型，4是铸型，5是活动门(即原料入口)，6、7是空气幕，管道、风机、喷咀缝参见图1，8是活动拨杈驱动装置，9是活动拨杈(虚线表示在原料预热通道中)，10是取料口(类图1中的相应部分)，11是熔炉，12是熔炉处于倾倒位置(虚线所示)，13是浇包处于承接熔炉倾倒钢液位置(虚线所示)，14(底铸式)浇包处于浇铸位置，15原料预热通道所在位置，16浇铸冷却通道所在位置，17原料预热通道上保温外壳，18保温外壳后面部分，19原料预热通道底板或浇铸冷却通道顶板，20双点划线表示本图可以与图1中双点划线的右半部分配合，也可单独使用，21表示活动拨杈可以从垂直到接近水平范围内活动，画出两处表示成规律分布，22双箭头表示活动拨杈可以在一定范围内往复运动，23铸型运动方向，24浇铸冷却通道出口，25保温外壳右侧面板。
图2中，打开活动门5，空气幕6即开始工作，投入原料，驱动装置8驱动活动拨杈9往复运动22，逐渐把原料拨向取料口10，如果此时浇铸冷却通道16中有已浇铸的铸件正在冷却，即可通过空气对流、辐射、反射、热泵等将原料预热通道中的原料逐渐预热，原料至取料口10处即可取出投入熔炉11，熔炉熔化好后，倾转熔炉12，倒入浇包13，浇包接满后，提升至浇铸处14准备浇铸。此时铸型3从前面(图纸上的右面)被输送装置1、2运来23等待浇铸。注满后输送装置1将铸型3向出口24输送过程中，铸型或件一边冷却，一边预热原料预热通道15中的原料，直至铸型4出了浇铸冷却通道出口24被取走。其间空气幕7一直工作，而空气幕6只有在活动门5打开时工作，活动门5在不投料时关闭。保护性气体注入浇铸冷却通道和/或原料预热通道。
图3是采用螺旋输送装置及连接处有围护材料示意3中1是输送带或链板输送装置，2是驱动辊，3是铸型(虚线表示不可见即在浇铸冷却通道中)，4是铸型，5是活动门，6、21是空气幕(有关部分参见图1)，7是原料入口，8双箭头表示活动门运动方向，9搅龙或称螺旋输送器(虚线表示在原料预热通道中)，10搅龙驱动装置，11原料预热通道底部或浇铸冷却通道主要顶部，12浇铸冷却通道所在位置，13柱塞，14熔炉(把普通圆柱体改为长方体即可)，15是原料进入滑道(虚线所示，为无左及上面——图纸上位置——的六面体沟槽，其面板为厚10-20mm有φ10-φ20mm孔的多孔板——钨钢、刚玉类材料)，16空气幕(有关部分参见图1)，17是排气口，18是围护材料(最好用保温耐火材料)，19螺旋输送器顶部及其保温外壳，20双点划线表示该图可以与图1中双点划线的右半部配合(也可单独使用)，22原料预热通道，23铸孔，24右侧保温外壳面板。
图3中，原料从入口7进入原料预热通道22，被搅龙9逐渐输送至尽头进入原料进入滑道15，进而滑入熔炉14熔化，熔化了的金属液漏进熔炉14的下部分，开启柱塞13即可将金属液注入被输送装置1从前面(即图纸上的右面)输送来在浇铸孔23下等待浇铸的铸型3内。浇铸后的铸型3被输送装置1向后(左面)输送，一边预热原料预热通道22中的原料，直至铸型3出了浇铸冷却通道12至4处。保护性气体注入浇铸冷却通道和/或原料预热通道。
图3中也可用图1或图2中的原料输送方式。图3中也可以把熔炉中金属液直接供给压铸机等永久型设备，从压铸机出来的铸件再进入浇铸冷却通道冷却并预热原料。
图4是输送带负载段横切面示意4中1是耐火砂(用熔模铸造用加固层中、大颗粒耐火材料即可)，2是耐高温织物(如石棉布等)，3是耐热型运输胶带，4气垫托板(以轴线为界两种方式各画出半部分——其它部分也相应变化了——宽度与浇铸冷却通道配合，约为60厘米)，5压缩空气导槽(两端密封，底面或侧面设有压缩空气入口)。
图4中输送带3下可采用密布托辊方式，也可采用气垫托板4和5代替托辊。给压缩空气导槽中从小到大注入压缩空气，调整到输送带与托板摩擦力明显减小后的压缩空气输入量。2和3用耐热胶粘在一起。
图5是输送链板横切面示意5中，1是硬质保温耐火材料(如硅藻土绝热板等等)，2是高强度材料垫板(钢板即可)。
图5中波浪线为断裂线，两种方式各画出一半，宽度与浇铸冷却通道配合，约60厘米。输送链板下密布托辊。1和2最好用(耐热)胶粘在一起。
图6是输送链板另一种方式的正面示意6中1是较高强度耐火材料，2是保温较耐火材料，软质即可。3是高强度材料垫板。
图6中1和3可用耐热胶粘合在一起，也可用螺栓连接在一起，其下密布托辊。
图7是图6侧视7中1是耐火材料，2是保温耐火材料，3是高强度材料垫板。
图8是输送链板承重段仰视8中1是高强度材料承重垫板，2是铰链(成规律分布)。
图8中承重段下密布托辊，非承重段最好适当布置有软质材料表面的托辊。
图9是链板与其相应的驱动辊示意9中1是驱动辊，2是链板(虚线所示为链板轮廓)，3是高强度保温耐火材料，4是高强度材料垫板，5是硬或较硬质保温较耐火(或耐火)材料。6是耐火材料，7是铰链(成规律分布，参见图8)。
图9中输送链板可以是图5或图6和图7所示，也可以是本图中3或4、5和6所示，最好多用耐高温胶粘接，少用螺栓连接。张紧辊与驱动辊相似。
图10是图1中A-A剖面示意10中1是保温外壳面板，2是保温层，3是输送带或链板，4是铸型(或型壳)。
图11是输送带覆耐火砂示意11中1是输送带，2是覆砂层，3是漏斗，4是耐火沙，5是铸型(型壳)，6是输送带运动方向，7是漏斗口。
图11中漏斗口7与输送带的距离决定覆沙层2的厚度，该处应在图1右边(前边)靠近张紧辊处(在张紧辊的左边)，漏斗口应比输送带适当窄些。
图12是图1中B-B剖面示意12中1是保温外壳面板，2是保温层，3是原料预热通道(滑道)——耐热钢做成。
图13是图1中C-C剖面示意13中1是保温外壳面板，2是保温层，3是原料预热通道(滑道)，4是热泵凝结器，5是凝结器底部隔热层(保温耐火材料)，6是隔热挡板(由骨架板及其外覆保温耐火材料组成)。
图13中在热泵方式下才有凝结器4和凝结器底部保温层5，非热泵冷却方式则无4和5。隔热挡板6连接在原料预热通道3上。
图14是图1中D-D剖面示意14中1是保温外壳面板，2是保温层，3是隔热挡板保温耐火材料隔热层，4是隔热挡板芯板(骨架作用)。
图14中3、4组成隔热挡板(成规律分布)。以点划线为界画出两种形式各一半，上半部分与图15、图16为一种形式，下半部分与图17、图18为一种形式。
图15是图1中E-E剖面有热泵方式示意15中1是保温外壳后面板(其内贴有保温层)，2是浇铸冷却通道末端(含保温层及面板)，3是输送机构，4是原料预热通道(滑道)，5是原料预热通道始端保温外壳(包括保温层及面板)，6是浇铸冷却通道。
图15中由于热泵的凝结器布置在原料预热通道中部和末端，热泵的蒸发器布置在浇铸冷却通道的中部和始端，所以在该图中看不到凝结器和蒸发器。
图16是图1中F-F剖面有热泵方式示意16中1是保温外壳(含面板及保温层)，2是输送机构，3是蒸发器，4是原料预热通道(滑道)，5是凝结器，6是凝结器隔热层，7是浇铸冷却通道。
图16中是按并排两个铸型(型壳)设置蒸发器的。热泵压缩机可自由布置，也可采用多级热泵。
图17是图1中E-E剖面无热泵方式示意17中1是保温外壳后面板(其内贴保温层)，2是浇铸冷却通道末端(含保温层及面板)，3是输送机构，4是原料预热通道(滑道)，5是原料预热通道始端保温外壳(包括保温层及面板)，6是浇铸冷却通道。
图18是图1中F-F剖面无热泵方式示意18中1是保温外壳(含面板和保温层)，2是输送机构，3是热能(主要是红外线)反射装置(即反射镜)，4是原料预热通道(滑道)，5是浇铸冷却通道。
图19是图1中G-G剖面示意19中1是空气幕喷咀——缝(其它有关部分参见图1)，2是空气幕，3是保温耐火材料活动门，4是原料预热滑道末端底板，5是凝结器，6是凝结器隔热层，7是蒸发器，8是浇铸冷却通道保温外壳，9是原料预热通道保温外壳(取料口上面部分)，10是取料口，11是取料口外侧板，12取料口外底板，13取料口外底板下保温耐火材料层，14熔炉下压板(或称上盖板)，15保温活动门可揭起最高位置，16浇铸冷却通道。
图19中取料口外咀11、12和13最好与活动门3同轴并可向上翻起。如是无热泵装置方式，浇铸冷却通道保温外壳8(即侧壁)相应变成与图17、图18中有关部位相同角度。空气幕2只有在活动门3开启时才工作。
图20是图19中A向示意20中1是熔炉下压板(即上盖板)，2是炉咀，3炉口，4取料口外底板，5取料口外侧板，6外侧板保温耐火层，7保温耐火材料活动门。
图20中点划线表示对称中心线，即本图只画出实物的一半(除炉咀外)，但却是图19中A向(至取料口处)的全部，因为图19是以该中心线为剖切线的。
图21是图2中H-H剖面示意21中1是保温外壳，2是原料预热通道，3是拨权，4是凝结器，5是隔热层，6是蒸发器(成规律分布——对称)，7是铸型(或型壳)，8是输送装置，9是浇铸冷却通道。
图21中，也可去掉4、5、6使用。
图22是图2或图3中的B向示意22中1是活动门，2也是活动门。
图22中活动门1、2可以向两边打开(箭头所示)。
图23是图21中C向局部示意23中1是拨杈架，2是拨杈(虚线部分表示不可见)，3是拨权轴。
图23中拨杈2可以在垂直至水平范围内活动。
图24是图3中I-I剖面示意24中1是保温外壳，2是原料预热通道，3是螺旋输送器，4螺旋输送器轴，5是凝结器及其下保温层，6是蒸发器(成规律分布)，7是输送装置，8是浇铸冷却通道。
图24中铸型(或型壳)未画出。也可去掉6和5使用。
图25是图3中J-J剖面示意25中1是保温外壳，2是原料预热通道，3是螺旋输送器，4是原料进入滑道，5是柱塞，6是熔炉，7是凝结器及其隔热层(不可见)，8是蒸发器(对称分布)，9是铸型(或型壳)，10是输送机构。
图25中也可去掉热泵部分使用。其它有热泵方式亦如此。
图1、2、3、15、16、17、1 8、21、24、25中，保温外壳外面可设承重钢架，然后用耐热钢螺栓一头焊在原料预热通道上，另一头穿过保温外壳连接在承重钢架上，从而把原料预热通道和保温外壳吊起(着)，保温外壳多处也可连接在承重钢架上。
图26是图3中另一种熔炉(一般常用的圆柱形)的原料进入方式示意26中1是保温外壳，2是熔炉，3是坩锅，4是柱塞(一对——对称)，5是螺旋输送器轴，6是螺旋输送器叶片(成规律状)，7是蒸发器(对称分布)，8是铸型(或型壳)，9是输送机构。5和6由钨钢、刚玉等耐火材料制成。
图26中两个柱塞4可分别提起放下。输送至坩锅口的原料，随着螺旋输送器5和6的转动，逐渐进入坩锅内，熔化好的金属液通过提升柱塞4浇入铸型(或型壳)8内，浇满后被输送机构9送走。图26其余部分基本与图25相同，可代替图3中的相应部分。
本发明有无热泵方式都可采用向铸型或铸件喷流体冷却。
图3中也可采用智能或非智能耐高温或有保护措施的机械手向一般常用的熔炉投料。
图27是图26的D向示意27中1是熔炉，2是螺旋输送器叶片及轴，3是柱塞杆(两根)。
图27中点划线为对称中心线，即表示图26是以该对称中心线为剖切线。
图28是输送带方式的一种加强层示意28中1是耐高温硬质材料窄板，2是耐高温索和索孔。
图28中所示结构应处在图4中耐热型输送带3与耐火织物2之间，它们之间最好粘接。也可代替图4中耐火砂1使用。
图29是图28的E向示意29中1是耐高温硬质材料窄板，2是耐高温索，3是索孔。
图29中所示上下位置在图4中(承重段)不变。
权利要求
铸造技术，它具有熔炉、铸型，1、其特征在于利用铸件余热预热原料。
2.其特征在于排(烟)气预热、渐进连续加热型壳。
3.其特征在于具有输送带或无端链板输送机构。
4.根据权利要求1、2或3所述的铸造技术，其特征在于(型壳焙烧、浇铸、冷却)共输送机构，(热壳)连续浇铸。
5.根据权利要求4所述的铸造技术，其特征在于原料从侧上方顺着滑道斜向下滑向熔炉。
6.根据权利要求4所述的铸造技术，其特征在于原料被活动拨杈从一侧拨向熔炉。
7.根据权利要求4所述的铸造技术，其特征在于原料被搅龙(螺旋输送器)从一侧输向熔炉。
8.根据权利要求4所述的铸造技术，其特征在于具有热泵调节铸件凝固环境、向铸型或铸件喷流体或热反射层。
9.根据权利要求4所述的铸造技术，其特征在于原料预热通道，浇铸、冷却通道，预热、加热通道和/或熔炉具有空气幕、活动门或/和保护性气体注入。
10.根据权利要求4所述的铸造技术，其特征在于原料预热通道与熔炉直接连通，连接处有(最好是保温耐火)材料围护。
全文摘要
本发明属于铸造技术，其目的是为了解决现有铸造技术能耗高、效率低的问题，其特征在于采用铸件余热预热原料；排(烟)气预热、渐进连续加热型壳；共输送机构连续浇铸，并且有凝固条件控制功能。其优点是降低了能耗，数倍提高了生产效率，并且可代替部分真空铸造用于铝、铜和高温合金的熔炼、浇铸。
文档编号B22D47/00GK1465459SQ02140420
公开日2004年1月7日 申请日期2002年7月6日 优先权日2002年7月6日
发明者邸志伟 申请人:邸志伟