一种生产铸态曳引轮铸件的工艺装置和生产方法与流程

本发明涉及一种装置和方法，尤其是涉及一种生产铸态曳引轮铸件的工艺装置和生产方法，它属于机械领域。

背景技术：

铁型覆砂铸造属于特种铸造，其主要工艺特征就是在金属型内腔上覆上一薄层覆膜砂而形成铸型。铁型覆砂铸造具有节能、节材、高效、优质、绿色生产等优势，应用领域越来越广。电梯作为特种设备，其安全性十分重要；曳引轮是电梯产品中的传动构件之一，用于牵引电梯厢升降的钢绳走轮，其外圆轮面上有多条钢绳走槽，曳引轮对钢绳走槽的硬度的一致性有高的要求，其硬度的一致性直接影响牵引电梯厢钢绳的磨损，从而对电梯的安全起到十分关键的影响。

现有的曳引轮铸件生产的工艺有湿砂型铸造工艺、树脂砂铸造工艺以及铁型覆砂铸造工艺。前两种工艺因铸件冷却速度慢，其外圆面硬度基本能满足产品图纸要求，但其内在质量、外型尺寸精度、以及表面粗糙度等均不尽人意。铁型覆砂铸造曳引轮，因铁型覆砂铸造特有的快速冷却特性，使曳引轮铸件外圆面的硬度一致性在铸态情况下很难实现，外圆工作面下部与上部的硬度差往往容易超过图纸设定的范围，尤其是随着电梯品质的提升，对铸件产品的质量要求也随之提高，曳引轮外圆面硬度差的要求从原来的hb20-30逐步缩小到hb5-15，原有的铁型覆砂铸造方式生产的曳引轮铸件在铸态条件下已难以实现，需对其铸件进行热处理才能满足要求，这样就大大增加了该产品的生产成本和生产周期。

公开日为2013年06月05日，公开号为102310187b的中国专利中，公开了一种名称为“电梯曳引轮铸造方法”的发明专利。该专利包括如下步骤：混砂、造型、制芯、涂料、合型、炉料熔炼、出铁球化与孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理、产品质量检验；铸型型腔为上下两层设计，上下层之间用一个坭芯分隔；在上型上对应每个铸件型腔设置排气孔，中间的坭芯设一个排气孔。虽然本发明使生产出的曳引轮铸件，在满足其技术要求的条件下对老铸造工艺进行改进，使生产效率提高一倍、工艺出品率由70％提高到85％，从而达到节能降耗、提高生产效益目的，但是随着电梯品质的提升，对铸件产品的质量要求也随之提高，曳引轮外圆面硬度差的要求从原来的hb20-30逐步缩小到hb5-15，生产的曳引轮铸件在铸态条件下已难以实现，故其还是存在上述缺陷。

因此，提供一种铸态曳引轮新的铁型覆砂铸造生产工艺装置和生产工艺方法，来满足曳引轮铸件的品质要求，显得尤为必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，安全可靠，降低曳引轮铸件生产成本，缩短曳引轮生产周期，使曳引轮外圆工作面的硬度差不用热处理即可满足硬度差要求的生产铸态曳引轮铸件的工艺装置和生产方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该生产铸态曳引轮铸件的工艺装置，包括浇注系统和曳引轮铸件，其特征在于：所述浇注系统的浇入位置从曳引轮的内圆浇入，且浇入方式为内圆切线式多点浇入，浇注时铁水在外部为圆形的铸型中旋转流动，曳引轮铸件的整个外圆工作面上、下硬度均匀一致。

作为优选，本发明还包括冷却放置架，从铁型中分离后的曳引轮铸件放置在冷却放置架上。

作为优选，本发明所述曳引轮铸件的尺寸大小与冷却放置架的尺寸大小相互匹配。

作为优选，本发明所述冷却放置架通过多根铸管相互焊接而成。

作为优选，本发明所述曳引轮铸件的整个外圆工作面的硬度差范围在hb5-15。

作为优选，本发明所述曳引轮铸件采用高温开箱出铸件。

本发明还提供一种生产铸态曳引轮铸件的生产方法，采用生产铸态曳引轮铸件的工艺装置，其特征在于：步骤如下：浇注系统的浇入位置从曳引轮的内圆浇入，且浇入方式为内圆切线式多点浇入，整个浇注过程中铁水在外部为圆形的铸型中旋转流动；当铁水充满整个铸型时，铁水尚未开始凝固；通过铁型覆砂铸造技术，改变铁型覆砂浇注系统、改变曳引轮外圆工作面各位置高度覆砂层厚度、改变曳引轮外圆工作面各高度位置铁型型腔壁厚以及铁型覆砂铸造曳引轮铸件凝固冷却工艺来实现曳引轮铸件外圆工作面在相对一致的冷却条件下凝固冷却，从而实现曳引轮外圆工作面高低各部位的硬度差保持在hb10-15的范围之内。

作为优选，本发明所述覆砂层厚度和铁型壁厚从下至上均呈线性比例关系，两者为相反线性关系，且在浇注位置处达到最大；覆砂层厚度从上至下至浇注位置的线性关系为：t1=5+0.03h；浇注位置至下的线性关系为：t2=5+0.03h；铁型壁厚从下至上至浇注位置的线性关系为：t3=20+0.05h，而浇注位置至上的线性关系为：t4=20+0.05h。

作为优选，本发明所述生产铸态曳引轮轮绳面硬度均匀铸件的铁水熔炼、铁水处理如下：对曳引轮铸件产品的化学成分、熔化工艺、球化及孕育工艺做规范和设计；铁水的熔炼采用废钢增碳的方式，获得低硅铁水，球化及孕育处理前铁水成分：c：3.7-3.85%；si：0.8-1.0%；s：<0.02%；p：<0.08%；mn：0.3-0.5%；球化采用低稀土球化剂球化铁水，孕育采用大剂量的硅铁，铁水终硅量si：2.4-2.6%；浇注温度为1450-1400℃。

作为优选，本发明所述曳引轮铸件凝固后开箱出铸件的空冷方式如下：采用铁型覆砂铸造时，在高温开箱出曳引轮铸件，浇注后5-6min将曳引轮铸件从铁型中分离出来，此时曳引轮铸件温度在950-1000℃，将曳引轮铸件放置在曳引轮铸件冷却放置架上，冷却至500℃以下，保证该类曳引轮铸件外圆工作面上、下硬度均匀一致。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、整体结构设计合理，安全可靠，采用铁型覆砂铸造技术生产符合曳引轮产品图纸精度要求的曳引轮铸件；2、生产的曳引轮铸件产品不用热处理即可满足小于hb5-15硬度差要求；3、降低曳引轮铸件生产成本、缩短曳引轮生产周期，满足使用需求。

附图说明

图1是铁型覆砂铸造曳引轮的现有浇注系统工艺示意图一。

图2是铁型覆砂铸造曳引轮的现有浇注系统工艺示意图二。

图3是本发明实施例生产铸态外圆工作面硬度均匀曳引轮铸件的浇注系统示意图一。

图4是本发明实施例生产铸态外圆工作面硬度均匀曳引轮铸件的浇注系统示意图二。

图5是本发明实施例生产铸态曳引轮铸件的覆砂层厚度及铁型壁厚图一。

图6是本发明实施例生产铸态曳引轮铸件的覆砂层厚度及铁型壁厚图二。

图7是本发明实施例生产铸态曳引轮铸件的铸造铁型合箱示意图。

图8是本发明实施例冷却放置架的结构示意图。

图9是本发明实施例曳引轮铸件高温出铸件后冷却时放置方式示意图。

图中：铁型1，铁型跑边2，铁型壁厚3，铸型覆砂层4，铸型型腔5，铸型分型面6，曳引轮铸件7，冷却放置架8，曳引轮外圆工作面9，曳引轮铸型型腔10，浇注系统型腔11，铁型分型面l，上铁型1-1，下铁型1-2，上铁型壁厚3-1，下铁型壁厚3-2，上铸型覆砂层4-1，下铸型覆砂层4-2。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图3至图9，本实施例生产铸态曳引轮铸件的工艺装置包括浇注系统、铁型1和曳引轮铸件7，浇注系统的浇入位置从曳引轮的内圆浇入，且浇入方式为内圆切线式多点浇入，浇注时铁水在外部为圆形的铸型中旋转流动，曳引轮铸件7的整个外圆面上、下硬度均匀一致；从铁型1中分离后的曳引轮铸件7放置在冷却放置架8上。

本实施例曳引轮铸件7的尺寸大小与冷却放置架8的尺寸大小相互匹配；冷却放置架8通过多根铸管相互焊接而成。

本实施例铁型1包括上铁型1-1和下铁型1-2，该上铁型1-1和下铁型1-2相互匹配，铸型分型面6设置在上铁型1-1和下铁型1-2之间，铁型1两边设置有铁型跑边2，铁型设有铁型分型面l。

本实施例铁型壁厚3包括上铁型壁厚3-1和下铁型壁厚3-2；铸型覆砂层4包括上铸型覆砂层4-1和下铸型覆砂层4-2；曳引轮铸件7的铁型合箱中，铸型型腔5分为曳引轮铸型型腔10和浇注系统型腔11。

本实施例工艺装置和生产方法的原理如下：电梯曳引轮铸件用于电梯曳引机中牵引电梯厢的钢绳的走轮，电梯升降过程中，曳引机转动带动曳引轮转动，带动多根电梯厢牵引钢绳在曳引轮绳槽中在两者摩擦力的作用下作切线运动，从而牵引带动电梯厢做上升或下降运动。从理论上说，曳引轮外圆的各条绳槽的表面硬度希望是均匀一致的，这样每根钢绳与曳引轮上相应的绳槽的摩擦力就是一致的，在电梯的上升或下降过程中，每根钢绳的受力也是一样的，对电梯的运行安全性是最好的。当曳引轮外圆工作面9硬度不一致时，其外圆表面绳槽的硬度差异过大在时，每根钢绳与其相对应的轮槽之间的摩擦力都会不一致，在电梯运行时，有的钢绳受力大，有的钢绳受力小，长此以往，钢绳、及轮绳槽的磨损的磨损也会不一样，在电梯升降过程中，每根钢绳的松紧就会不一致，造成有的钢绳受力大，有的钢绳受力小，长此以往严重就会造成其中的钢绳断裂，造成安全隐患，需要更换曳引轮或钢绳。因此曳引轮外圆绳槽的硬度均匀性，对电梯的安全性会产生重大影响，并影响电梯的寿命。随着行业对电梯品质要求的提升，行业对曳引轮外圆工作面9硬度均匀一致性要求也进一步提升，许多曳引机企业硬度差范围从原来的hb20-30提高到hb5-15，这样该类铸件采用原来普通砂型铸造、树脂砂铸造、甚至是铁型覆砂铸造等生产方式都不能实现铸态生产，需要在铸件生产后再进行热处理方能达到如此小的硬度差要求。

本实施例生产曳引轮的原理如下：通过改变现有铁型覆砂浇注系统、采用铁型覆砂铸造工艺通过改变曳引轮外圆工作面9各位置高度覆砂层厚度、改变曳引轮外圆工作面9各高度位置铁型型腔壁厚、以及恰当的铁型覆砂铸造曳引轮铸件7凝固冷却工艺来实现曳引轮铸件7外圆工作面在相对一致的冷却条件下凝固冷却，从而实现曳引轮外圆工作面9高低各部位的硬度差保持在hb10-15的范围之内。此外，通过选择恰当的化学成分，合理的球化、孕育处理来降低冷却温度和速度对铸件产品硬度的敏感性，使之在一定的冷却速度范围内，硬度差减少到最低，同时采用在高温条件下将铸件脱离铁型，放置在冷却放置架8上空气冷却。

本实施例主要用于小硬件度差的铸态曳引轮铸件的铁型覆砂铸造生产；对于这类铸件的整个外圆工作面的硬度需要均匀一致，硬度差范围在hb5-15，普通的砂型铸造、树脂砂铸造、铁型覆砂铸造均难以实现铸态生产。本实施例通过调整曳引轮浇注位置、化学成分及球化孕育条件、外圆凝固结晶、固态冷却条件等方法，采用铁型覆砂铸造生产方式，实现了铸态条件下的曳引轮的外圆工作面各处的硬度差范围控制在hb5-15。

参见图3—图4，本实施例浇注系统的浇入位置从原来的外圆浇入，改为从曳引轮的内圆浇入，且浇入方式为内圆切线式多点浇入，使铁水进入铸型时，铁水呈切线流入，在整理个浇注过程中铁水在外部为圆形的铸型中旋转流动，从而使铁水在铸型中上升的流动平面温度尽可能地一致，使曳引轮外圆工作面9不会存在现有的图1—图2所示浇注方式的浇口处过热的现象。当铁水充满整个铸型时，铁水尚未开始凝固。此时，因为铁水浇入的时间关系，曳引轮外圆下部与曳上轮外圆上部的温度是不同的，一般而言，上部的温度比下部要高，此时按一般情况，因铁水进入铸型的时间不同、以及铁水对铸型各部位辐射烘烤的时间有长短，会使铸型浇口上、下各部位存在一定的温度差，当铁型各部位的壁厚、覆砂层一致时，下部要先于上部开始凝固。这样的温度差，及冷却速度会造成曳引轮外圆上部的硬度与下部外圆的硬度存在一定的差异。铁型覆砂铸造技术的优势在于能通过调整覆砂层厚度、铁型壁厚3来调整铸件各部位的冷却条件，从而实现铸型上、下位置的铁水冷却达到统一，使之在相近的时间开始凝固。

参见图5—图6所示，是本实施例曳引轮铸件覆砂层厚度及铁型壁厚3示意图，覆砂层厚度和铁型壁厚3从下至上均呈线性比例关系，两者为相反线性关系，且在浇注位置处达到最大。覆砂层厚度从上至下至浇注位置的线性关系为：t1=5+0.03h，而浇注位置至下的线性关系为：t2=5+0.03h；铁型壁厚3从下至上至浇注位置的线性关系为：t3=20+0.05h，而浇注位置至至上的线性关系为：t4=20+0.05h。

生产铸态曳引轮轮绳面硬度均匀铸件的铁水熔炼、铁水处理方法如下：需对该类铸件产品的化学成分、熔化工艺、球化及孕育工艺做特别的规范和设计以降低铁水凝固结晶时的硬度敏感性。铁水的熔炼采用废钢增碳的方式，获得低硅铁水，球化及孕育处理前铁水成分：c：3.7-3.85%；si：0.8-1.0%；s：<0.02%；p：<0.08%；mn：0.3-0.5%；球化采用低稀土球化剂球化铁水，孕育采用大剂量的硅铁，铁水终硅量si：2.4-2.6%；浇注温度为1450-1400℃。

曳引轮铸件7凝固后开箱出铸件时间及随后空冷方法如下：为保证该类曳引轮铸件7外圆工作面上、下硬度均匀一致，采用铁型覆砂铸造时，需在高温开箱出铸件，一般为浇注后5-6min将铸件从铁型中分离出来，此时铸件温度在950-1000℃，将铸件放置在冷却放置架8上，按附图5的方式放置冷却至500℃以下即可。

本实施例铸件的浇注工艺采用内部浇入的方式，避免从外圆工作面上的浇入铁水，造成其浇口部位冷却速度慢，硬度低；从覆砂层、铁型壁厚等铁型覆砂工装差异化来均匀曳引轮外圆工作面各处冷却速度，使其各处处于相似的冷却条件，实现外圆各处硬度均匀一致；化学成分及铁液处理工艺采取对冷却速度低敏感性的成分和铁液处理工艺来减小硬度差；采取高温开箱出铸件的方式、以及铸件特定的冷却摆放形式，使铸件尽早脱离铁型传热冷却的方式，并处于相对一致的空冷冷却条件。

本实施例生产铸态曳引轮铸件的工艺装置和生产方法，用于铸态曳引轮铸件7的生产，使曳引轮外圆工作面9的硬度差范围小于hb5-15。

通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。