一种快速冷却砂箱的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种快速冷却砂箱，包括箱壁，所述箱壁上通过若干支撑架固定设置围绕内侧壁周圈布置的用于流通循环冷却水的无缝管，所述无缝管为一根弯折为蛇形的不间断中空管，无缝管上间隔焊接若干箱带，箱带的另一端延伸至砂箱中部。本实用新型的结构合理，有效解决了铸件在砂型内凝固保温过程中的散热问题，达到了快速冷却铸件的目的，缩短了铸件在砂箱内1/4的保温时间，强化了铸件中逐层凝固的倾向，最终得到的铸件内部组织致密且无缩孔、疏松，保证了产品质量。
【专利说明】一种快速冷却砂箱
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种铸造生产使用的工艺装备，具体的说是一种砂箱。
【背景技术】
[0002]砂箱是一种在铸造生产上使用的主要工艺装备，在铸造生产过程中需要在砂箱内造型并进行浇注，由于砂箱造型操作方便、适应性强、可适用于各种铸件的砂型铸造生产，因此砂箱的应用及其广泛，合理的砂箱结构对获得优质铸件、提高劳动生产率也有很大作用。
[0003]砂箱外形主要是由箱壁围成的用于容纳、支持型砂的一个四方框架结构。铸造生产时首先进行砂箱造型，所谓砂箱造型是指在砂箱内填注型砂并紧实起模，起模后仍使用砂箱支撑砂型以便吊运和浇注的一种铸造生产工艺。砂箱造型后浇注，浇注完成待铸件冷却成型后即可打箱取出铸件。但是由于型砂的导热性差、保温性好，在铸件浇注完成后砂型降温慢，需要长时间等待才能进行打箱、清砂工作，延长了铸件的生产周期，降低了生产效率。同时由于铸件在砂型中长时间处于高温状态，使得生产的铸件产生了粗大的等轴晶区，铸件内部的晶粒粗大、晶粒间的微观疏松较多，铸件组织不致密，导致铸件机械性能无法达到使用要求，严重制约了铸造行业的发展。
[0004]为加快砂型的冷却，一般采用浇注铸件后快速打箱的方式来提高铸件冷却速度，即当铸件在砂箱内保温大约在I?3min后就打散型砂取出铸件开始空冷。但是这种冷却方式主要适用于小型铸件的生产，并且砂箱多采用劈箱造型法。因为在进行浇注之后铸件会有一个凝固结晶的过程，小型铸件在较短时间内即可完成凝固成型过程，从而形成一定刚度，保证铸件尺寸精度。而对于中大型铸件，由于冷却速度较慢，铸件内部的钢液在较短时间内难以凝固，快速打箱空冷会导致铸件尺寸偏差、产生变形。
实用新型内容
[0005]本实用新型需要解决的技术问题是提供一种能实现快速释放热量、冷却铸件的快速冷却砂箱。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:
[0007]—种快速冷却砂箱，包括箱壁，所述箱壁上通过若干支撑架固定设置围绕内侧壁周圈布置的用于流通循环冷却水的无缝管，所述无缝管为一根弯折为蛇形的不间断中空管，无缝管上间隔焊接若干箱带，箱带的另一端延伸至砂箱中部。
[0008]本实用新型的进一步改进在于:所述无缝管的两端头分别通过焊接固定一快速接头。
[0009]本实用新型的进一步改进在于:所述无缝管通过煨弯工艺弯折成若干互相连通的直线段和弯折段，相邻两直线段之间的距离为120?150mm。
[0010]本实用新型的进一步改进在于:所述无缝管的直线段为与砂箱底面平行布置、与砂箱底面呈90°垂直布置、与砂箱底面呈45°布置的一种或几种形式的组合。[0011]本实用新型的进一步改进在于:所述箱带为钢质的横截面为三角形的棱柱体。
[0012]由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是:
[0013]本实用新型的结构合理，围绕砂箱的箱壁内侧周圈布置蛇形的中空无缝管，在浇注完成后利用无缝管内通入的循环冷却水对砂型进行降温，有效解决了铸件在砂型内凝固保温过程中的散热问题，达到了快速冷却铸件的目的，缩短了铸件在砂箱内1/4的保温时间，强化了铸件中逐层凝固的倾向，最终得到的铸件内部组织致密且无缩孔、疏松，保证了产品质量。箱带选用钢质的三棱柱，箱带的一端焊接在无缝管上，另一端延伸至砂箱中部，便于与型砂接触，加快了型砂的热传递，有利于快速降低型砂温度、冷却铸件。
[0014]在无缝管两端头焊接固定快速接头，便于在通入冷却水时快速操作，节省操作时间，提高了生产效率。将无缝管通过煨弯工艺弯折成直线段和弯折段，有利于固定在箱壁内侧，增大了无缝管与型砂的接触面积，提高了降温冷却效果，相邻直线段间的距离设置为120?150mm，在保证冷却效果的同时防止了由于距离太近造成无缝管的浪费，降低了成本。
[0015]利用本实用新型生产得到的铸件铸态晶粒度显著细化，与使用常规砂箱生产得到的铸件相比，晶粒度提高了 I?2个等级，铸件的铸态组织珠光体含量达到85%以上，屈服强度提高了 20%，抗拉强度提高15%，耐磨性能提高了 15%。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型其中一种实施例的箱壁内侧的无缝管布置展开图。
[0018]其中，1、箱壁，2、支撑架，3、无缝管，31、直线段，32、弯折段，4、箱带。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明:
[0020]一种快速冷却砂箱，包括箱壁1、支撑架2、无缝管3和箱带4。
[0021]所述砂箱的结构如图1所示，箱壁I采用碳钢围绕焊接而成，在箱壁I内侧固定设置若干钢质的支撑架2，所述支撑架2为一边开口的四方框架结构，开口端焊接在箱壁I内侧壁上，支撑架2绕箱壁内侧周圈均匀布置。所述无缝管3通过支撑架2固定设置在箱壁I内侧，围绕箱壁I内侧周圈均匀布置。所述箱带4设置成横截面为三角形的棱柱体，采用碳钢钢板切割而成。箱带4间隔设置若干块，箱带4 一端的一条边焊接设置在无缝管3上；另一端的尖头部延伸至砂箱中部。
[0022]所述无缝管3为不锈钢一体中空管，无缝管3通过煨弯工艺弯折成若干直线段31和弯折段32，直线段31和弯折段32均首尾相连互相连通为一整根蛇形管，无缝管3绕箱壁I内侧的布置方式可以有以下多种形式:无缝管3的直线段31与砂箱底面平行布置，直线段31的长度与无缝管所附着的箱壁的宽度相对应；无缝管3的直线段31与砂箱底面呈90°垂直布置，直线段31的长度与箱壁的高度相对应；无缝管3的直线段31与砂箱底面呈45°布置，直线段31的尺寸与砂箱箱壁I的尺寸相对应。其中相邻的两直线段之间的距离一般为120?150_。无缝管3的布置方式可以只选择其中的一种形式布置，也可以同时选择其中的几种形式组合布置而成。本实施例中无缝管3在箱壁I上的布置方式如图2所示，无缝管3在四个箱壁的内侧壁蜿蜒曲折一圈分布，设置为直线段31与砂箱底面呈90°垂直和直线段与砂箱底面呈45°两种形式的组合，相邻的直线段之间的距离设置为150mm。为节省操作时间，在无缝管3的两端头分别焊接设置一快速接头，在浇注完成后可以方便、快速的连接冷却水源，提高生产效率。
[0023]使用本实用新型的冷却过程和快速冷却原理为:
[0024]填砂造型时将模具放置在砂箱中间部位，熔炼的钢液在达到浇注温度后出钢进行浇注。
[0025]在浇注完成后，钢液开始散热、铸件逐渐凝固成型，由于钢液温度较高，与型砂的温度梯度大，钢液中的热量快速传递到型砂内，此时型砂中的热量还未到达无缝管3处，将箱带4的一端焊接在无缝管上，箱带的另一端延伸至砂箱中部，造型时箱带4被包裹在型砂中，由于所述箱带4采用碳钢制成，钢板的导热率大于型砂的导热率，因此箱带4会将靠近铸件的型砂中的热量快速传递到无缝管3处，使得无缝管3在短时间内就可以开始带走铸件的热量。
[0026]在浇注完成后无缝管3内便开始通入循环的冷却水，其中通水流量设置为50L/min,通水时间由计算得出，计算公式为:t=m*0.3。公式中t为通水时间，以min计算；m为浇注钢液质量，以Kg计算。经过一段时间的热传递以后，临近无缝管3处的型砂温度也升高了，通入的冷却水便可以将其周围型砂和箱带区域内的热量及时带走。这样，在铸件与型砂之间、型砂与砂箱之间都一直保持着较大的温度梯度，在大温度梯度下使铸件的热量由箱带传递至无缝管，通过无缝管中的冷却水进行降温，使铸件不断地向外散发热量，铸件中的热量持续不断地向型砂内传递，型砂内的热量又通过砂箱排出。通过采取这种强制冷却手段，加快了冷却速度，提高了铸件激冷能力。
[0027]当通水结束后，使用压缩空气排净无缝管3内的残留水，之后进行打箱落砂操作。
【权利要求】
1.一种快速冷却砂箱，包括箱壁(I)，其特征在于:所述箱壁(I)上通过若干支撑架(2)固定设置围绕内侧壁周圈布置的用于流通循环冷却水的无缝管(3)，所述无缝管(3)为一根弯折为蛇形的不间断中空管，无缝管(3)上间隔焊接若干箱带(4)，箱带(4)的另一端延伸至砂箱中部。
2.根据权利要求1所述的一种快速冷却砂箱，其特征在于:所述无缝管(3)的两端头分别通过焊接固定一快速接头。
3.根据权利要求1所述的一种快速冷却砂箱，其特征在于:所述无缝管(3)通过煨弯工艺弯折成若干互相连通的直线段(31)和弯折段(32)，相邻两直线段之间的距离为120?150mmo
4.根据权利要求3所述的一种快速冷却砂箱，其特征在于:所述无缝管(3)的直线段(31)为与砂箱底面平行布置、与砂箱底面呈90°垂直布置、与砂箱底面呈45°布置的一种或几种形式的组合。
5.根据权利要求1所述的一种快速冷却砂箱，其特征在于:所述箱带(4)为钢质的横截面为三角形的棱柱体。
【文档编号】B22C21/12GK203470849SQ201320486884
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】郝行章, 李钊 申请人:河北冀凯铸业有限公司