专利名称：一种大口径球墨铸铁管热模快冷工艺及专用模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热模法离心生产球墨铸管的新型工艺及配套装置，尤其是一种大口径球墨铸铁管热模快冷工艺及专用模具。
背景技术：
目前，现有的离心球铁管生产球墨铸铁的方法有冷模法和热模法。冷模法生产的球墨铸铁管式用水冷管模，经离心浇铸完后，再转入退火窑高温退火处理，最终得到铁素体基体，使本体延伸率高；热模法是将管模加热到150°C -300°C，并在管模内壁喷涂隔热涂料保护，浇铸完后经低温退火处理。由于热模法离心铸管工艺因设备相对简单、管模寿命长、 可低温退火获得铁素体基体的特点广泛用于大口径球铁管生产，但也正是因为热模法冷却速度慢和顺序凝固的工艺特点，其获得的组织晶粒较大、力学性能降低，物理和化学偏析严重、渣层浮聚，微量元素影响明显。对于热模法来说，球墨铸铁管的表面主要取决于模具的涂层质量及冷却速度，这两者分别与喷涂冷却工艺及模具结构有关。传统使用的模具通身均布排气塞，适用于涂层厚、排气量大的旧工艺，且模具还要定期对排气塞进行清除水垢、重新钻孔等维护，长期使用后还要更换排气塞，使用和维护成本高。除此之外，原模具的壁厚很厚，可达到80mm以上，铁水中的热量通过模具向外传导的速度慢，不能实现快冷工艺。当涂层和外壁过厚时， 不能快速冷却，获得的基体组织晶粒粗大、渣层浮聚，影响产品的力学性能和管壁的美观程度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大口径球墨铸铁管热模快冷工艺及专用模具，用于热模法生产球墨铸铁管时，该快冷工艺可以使铸态组织无渗碳体，所生产的球墨铸铁管组织细密、力学性能高、使用寿命长的特点。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种大口径球墨铸铁管热模的快冷工艺，其特征在于所述工艺包括如下步骤
①清理使模具低速转动，放下安装在喷涂车上的清理刷，开启喷涂车沿管模轴向移动，清理刷摩擦管模内壁，反复移动，将管模内壁清理干净；
②喷涂启动喷涂车，在管模内表面喷涂雾化的绝热涂料，绝热涂料粘覆在模具表面后被模具的温度迅速烘干，形成连续的绝热涂层；
③浇注在模具承口端安装型芯，并固定锁紧，将管模高速旋转，启动浇注车，将浇注车开到管模最前端，启动扇形包翻转，铁水均勻从扇形包流入管模，同时打开孕育给料器，进行第一次随流孕育；铁水将模具承口充满后，浇注车边后退边浇注，后退的同时打开位于流槽前端的第二次孕育给料器，对铁水进行第二次孕育；
④冷却浇注车退至模具插口，结束铁水充型后，启动外喷淋冷却系统，对模具外表面进行降温，控制铁水冷却速度，直至铁水凝固成型；⑤拔模管模停止旋转，卸下模具承口型芯，启动拔管车，将模具内成型的产品拔出。优选的，所述绝热涂层厚度为0. 3 0. 6mm。本发明中通过控制喷涂系统移动速度和喷涂次数，最终获得0.3 0. 6mm厚度的绝热涂层，该绝热涂层厚度是传统所喷涂的绝热涂层厚度0. 6 0. 8倍，减小绝热涂层厚度，可以迅速将高温铁水带来的热量传递出去，并且避免因涂料发气而造成模具内气压升高，产生废品，影响产品质量。优选的，所述启动喷涂车之前，需要对打开喷涂车上的绝热涂料喷涂系统，调整喷嘴雾化效果。本发明在使用喷涂车之前，保证喷涂的雾化效果，使所喷射的液粒细小，呈雾状，保证喷射到模具上的涂层均勻，而且能达到所述绝热涂层在0. 3 0. 6mm的范围内。一种大口径球墨铸铁管热模快冷的专用模具，所述模具包括模具承口和模具直段，所述模具承口为喇叭状结构，其小口端与模具直段连接，所述模具直段主体为圆筒结构，其外表面间隔分布有凸起的滚带，所述模具承口的内侧表面为光滑曲面，模具直段的内侧表面为光滑锥面。优选的，所述模具承口和模具直段壁厚为50 70mm。本发明中通过减少壁厚，使散热量加快，缩短铁水冷却时间，从而可以取消原模具上为调整气压平衡而设置的排气塞， 使所述模具承口和模具直段的内侧表面为光滑表面。采用上述技术方案所产生的有益效果在于
(1)本发明将绝热涂层厚度控制在0.3 0. 6mm之间，使高温铁水在模具中冷却凝固时的冷却速度大幅提升，即获得细密的金相组织、又使模具在连续生产中的交替热应力作用下可以长时间使用，具有较好的使用和推广价值；
(2)本发明中绝热涂层厚度与传统涂层厚度大幅降低，铁水与模具间的绝热涂层在高温下的发气量也随之大幅降低，可以取消原模具上为调整气压平衡而设置的排气塞，使模具承口和模具直段的内侧表面为光滑表面，提高产品的表面质量；
(3)随着冷却速度的提高，铁水的过冷速度增加，为避免铸态组织中出现渗碳体，采用了随流孕育加型内孕育的多级孕育工艺，对铁水进行两次孕育，在后续中使用低温石墨化退火工艺进行热处理，节省了能源消耗；
(4)因冷却凝固的速度加快，工艺时间缩短，生产效率得以提高。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明的工艺流程图； 图2是本发明中模具的主视图； 图3是图2的半剖视图4是模具的原有结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。根据附图1可知，本发明具体涉及一种大口径球墨铸铁管热模快冷工艺，该工艺在进行离心铸造球墨铸铁管坯时，所设计的具体步骤为
第一步使模具低速转动，放下安装在喷涂车上的清理刷，开启喷涂车沿管模轴向移动，清理刷摩擦管模内壁，反复移动，将管模内壁清理干净；
第二步收起清理刷，打开喷涂车上的绝热涂料喷涂系统，调整喷嘴雾化效果，然后启动喷涂车，在管模内表面喷涂雾化的绝热涂料，模具在托轮上低速转动，喷涂系统在模具中间做轴向移动，绝热涂料粘覆在模具表面后被模具的温度迅速烘干，形成连续的绝热涂层。 控制喷涂系统移动速度和喷涂次数，最终获得0. 3 0. 6mm厚度的涂层； 第三步在模具承口端安装型芯，并固定锁紧，将管模高速旋转； 第四步启动浇注车，将浇注车开到管模最前端，启动扇形包翻转，铁水均勻从扇形包流入管模，同时打开孕育给料器，进行第一次随流孕育；
第五步铁水将模具承口充满后，浇注车边后退边浇注，后退的同时打开位于流槽前端的第二次孕育给料器，对铁水在进行一次孕育；
第六步浇注车退至模具插口，结束铁水充型。启动外喷淋冷却系统，对模具外表面进行降温，控制铁水冷却速度，直至铁水凝固成型。管模停止旋转，卸下模具承口型芯； 第七部启动拔管车，将模具内成型的产品拔出；
第八步测量模具温度，使用外喷淋冷却水将模具温度降至工艺要求范围内，模具进入下一个生产循环。由附图2和3可知，本发明中所使用的模具包括模具承口 1和模具直段2，模具承口 1为喇叭状结构，其小口端与模具直段2连接，所述模具直段2主体为圆筒结构，其外表面间隔分布有凸起的滚带3，模具承口 1和模具直段2的内侧表面为光滑表面，模具直段2 内壁具有锥度，在拔模时方便拔出；所述模具承口 1和模具直段2壁厚为50-70mm。附图4 为模具的原有结构示意图，从中可以看出原模具通身均布排气塞，排气孔分布相差20°，每圆周18个，轴向相邻两圆周孔间差分布，其适用于涂层厚、排气量大的旧工艺，且模具还要定期对排气塞进行清除水垢、重新钻孔等维护，长期使用后还要更换排气塞，使用和维护成本高。改进后的模具去掉了排气塞，提高了模具内表面的光洁度，模具维护费用费用大幅降低，适用于涂层减薄后的新工艺；改进后的管模整体壁厚减薄了 IOmm以上，使得模具在使用中的热量传递速度大幅提高，得以实现快冷工艺，原模具的壁厚较厚，铁水中的热量通过模具向外传导的速度慢，不能实现快冷工艺。本发明通过大幅降低隔热涂层厚度、加之强化外冷却的办法，即获得无渗碳体可低温退火的基体组织，同时又获得晶粒细密无渣层、力学性能优良的产品，还因涂层厚度薄，产品的外观将直接体现管模内壁的光洁度(管模无排气塞)，从而获得光洁的表面质量。
权利要求
1.一种大口径球墨铸铁管热模的快冷工艺，其特征在于所述工艺包括如下步骤①清理使模具低速转动，放下安装在喷涂车上的清理刷，开启喷涂车沿管模轴向移动，清理刷摩擦管模内壁，反复移动，将管模内壁清理干净；②喷涂启动喷涂车，在管模内表面喷涂雾化的绝热涂料，绝热涂料粘覆在模具表面后被模具的温度迅速烘干，形成连续的绝热涂层；③浇注在模具承口端安装型芯，并固定锁紧，将管模高速旋转，启动浇注车，将浇注车开到管模最前端，启动扇形包翻转，铁水均勻从扇形包流入管模，同时打开孕育给料器，进行第一次随流孕育；铁水将模具承口充满后，浇注车边后退边浇注，后退的同时打开位于流槽前端的第二次孕育给料器，对铁水进行第二次孕育；④冷却浇注车退至模具插口，结束铁水充型后，启动外喷淋冷却系统，对模具外表面进行降温，控制铁水冷却速度，直至铁水凝固成型；⑤拔模管模停止旋转，卸下模具承口型芯，启动拔管车，将模具内成型的产品拔出。
2.根据权利要求1所述的一种大口径球墨铸铁管热模的快冷工艺，其特征在于所述绝热涂层厚度为0. 3 0. 6mm。
3.根据权利要求1所述的一种大口径球墨铸铁管热模的快冷工艺，其特征在于所述启动喷涂车之前，需要对打开喷涂车上的绝热涂料喷涂系统，调整喷嘴雾化效果。
4.一种大口径球墨铸铁管热模快冷的专用模具，其特征在于所述模具包括模具承口 (1)和模具直段(2)，所述模具承口(2)为喇叭状结构，其小口端与模具直段(2)连接，所述模具直段(2)主体为圆筒结构，其外表面间隔分布有凸起的滚带(3)，所述模具承口(1)的内侧表面为光滑曲面，模具直段(2)的内侧表面为光滑锥面。
5.根据权利要求4所述的一种大口径球墨铸铁管热模快冷的专用模具，其特征在于所述模具承口(1)和模具直段(2)壁厚为50-70mm。
全文摘要
本发明公开了一种大口径球墨铸铁管热模快冷工艺及专用模具，该工艺步骤首先使模具具有适宜喷涂的温度和光洁的内表面，打开绝热涂料喷涂系统，使绝热涂料粘覆在模具表面后迅速烘干，形成连续的0.3～0.6mm厚度的绝热涂层，然后安装型芯后进行浇注成型，铁水随浇注车从模具一端向另一端边浇注边后退，铁水在浇注车上进行一次孕育处理，铁水在浇入模具后进行二次孕育处理，最后铁水在模具中凝固成型后将产品拔出模具，测量控制模具温度，对模具内表面进行清理。本发明取消模具上的排气塞，提高了产品的外观质量，缩短了冷却凝固的工艺时间，提高生产效率，获得细密、均匀的金相组织，产品的力学性能大幅提升，具有较好的使用和推广价值。
文档编号B05D5/00GK102389959SQ20111032959
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者孔国宾, 焦为民, 董新伟, 许顺, 贾清波 申请人:新兴铸管股份有限公司