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CN110369686A - 一种铸铁水平连铸三次喷冷装置 - Google Patents

一种铸铁水平连铸三次喷冷装置 Download PDF

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CN110369686A
CN110369686A CN201910594620.5A CN201910594620A CN110369686A CN 110369686 A CN110369686 A CN 110369686A CN 201910594620 A CN201910594620 A CN 201910594620A CN 110369686 A CN110369686 A CN 110369686A
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CN
China
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water
cast iron
cooling
packet
square
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Pending
Application number
CN201910594620.5A
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English (en)
Inventor
张云鹏
许皓然
刘彩艳
王欣
马雪龙
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Xian University of Technology
Original Assignee
Xian University of Technology
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/045—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for horizontal casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明公开的一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，包括进水管，进水管的一端设置有流量计和开关水阀，进水管的另一端均匀间隔连通有三个并列设置的方形水包，每个方形水包的四个侧边中心均靠内设置有雾化喷头，进水管上靠近三个方形水包的位置均设置有调节水阀。本发明一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，使铸铁型材以较高的冷却速度经过共析转变，基体的珠光体含量显著增加，珠光体的片层间距显著降低，从而在不经过热处理和添加合金元素的情况下，以低成本的三次喷冷技术改善了型材的基体组织，提高了铸铁型材的强度、硬度，较好地解决了高强度铸铁型材与低成本之间矛盾。

Description

一种铸铁水平连铸三次喷冷装置
技术领域
本发明属于铸铁水平连铸设备技术领域，具体涉及一种铸铁水平连铸三次喷冷装置。
背景技术
铸铁型材因其组织致密、耐压气密性好、机械性能优良、出品率高、生产成本低等优势在机械制造等领域得到了迅速发展和广泛应用。铸铁型材按基体组织分为铁素体基体和珠光体基体，与铁素体基体型材相比，珠光体基体型材有更高的强度。因此，生产珠光体型材已是很多铸造企业的优先考虑。目前生产珠光体型材主要有合金化和热处理两种方式，但这两种方式或需加入贵重合金，或需增加能量消耗，都将显著提高产品成本。因此，如何通过低成本方式生产出高强度的珠光体铸铁型材是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，解决了现有高强度铸铁型材与低成本之间的矛盾。
本发明所采用的技术方案是：一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，包括进水管，进水管的一端设置有流量计和开关水阀，进水管的另一端均匀间隔连通有三个并列设置的方形水包，每个方形水包的四个侧边中心均靠内设置有雾化喷头，进水管上靠近三个方形水包的位置均设置有调节水阀。
本发明的特点还在于，
每个方形水包的下方均设置有水包支撑架，水包支撑架与方形水包通过水管固定卡扣固定连接。
方形水包的边长为500mm，相邻两个方形水包的间距为250mm。
水包支撑架内共同架设有回收水箱，回收水箱的顶部开口正对三个方形水包。
水包支撑架的高度为600mm，雾化喷头的喷射角不小于90°。
本发明的有益效果是：本发明一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，使铸铁型材以较高的冷却速度经过共析转变，基体的珠光体含量显著增加，珠光体的片层间距显著降低，从而在不经过热处理和添加合金元素的情况下，以低成本的三次喷冷技术改善了型材的基体组织，提高了铸铁型材的强度、硬度，较好地解决了高强度铸铁型材与低成本之间矛盾。
附图说明
图1是本发明一种铸铁水平连铸三次喷冷装置的结构示意图；
图2是图1中本发明一种铸铁水平连铸三次喷冷装置的左视图；
图3是待加工铸铁型材DSC测试曲线；
图4是未实施三次喷冷铸铁型材的组织形貌，其中，(a)是距表面10mm处的组织，(b)是表面组织放大30000倍的扫描电镜图；
图5是3个调节水阀全开时铸铁型材的组织形貌，其中，(a)是距表面10mm处的组织，(b)是表面组织放大30000倍的扫描电镜图。
图中，1.进水管，2.开关水阀，3.流量计，4.调节水阀，5.铸铁型材，6.回收水箱，7.水包支撑架，8.水管固定卡扣，9.方形水包，10.雾化喷头。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，如图1和图2所示，包括与输水管连接的进水管1，进水管1的一端设置有流量计3和开关水阀2，开关水阀2来控制整个装置是否工作，流量计3来测定喷冷水流量，进水管1的另一端均匀间隔连通有三个并列设置的方形水包9，方形水包9由4分管、弯头、三通和四通组成，方形水包9的边长为500mm，相邻两个方形水包9的间距为250mm，每个方形水包9的四个侧边中心均靠内朝向铸铁型材5设置有雾化喷头10，雾化喷头10的喷射角不小于90°以保证冷却均匀，方形水包9的中心部位通过铸铁型材5，雾化喷头10与铸铁型材5的距离约为115mm，进水管1上靠近三个方形水包9的位置均设置有调节水阀4，根据调节水阀4的开合程度来控制喷水强度，每个方形水包9的下方均设置有高度为600mm为水包支撑架7，水包支撑架7与方形水包9通过水管固定卡扣8固定连接，将方形水包9支撑固定在中心位置距离地面850mm处水包支撑架7内共同架设有回收水箱6，回收水箱6的顶部开口正对三个方形水包9，用于收集喷冷水后通过底部排水口排放。
本发明的原理在于在铸铁型材温度处于共晶转变与共析转变温度之间进行喷水冷却，提高铸铁型材经过共析转变时的冷却速度，增大过冷度，阻碍石墨化的进行，提高基体组织中的珠光体含量，降低珠光体的片层间距，从而提高铸铁型材的强度、硬度，获得高强度铸铁型材。通过本发明的喷冷装置可快速将高温铸铁型材表面温度降至共析转变温度以下，有效地阻碍了C原子向石墨球的扩散，从而使其在扩散过程中形成了含碳量只有6.69％的渗碳体，导致渗碳体周围含碳量降低形成铁素体，则基体上的珠光体含量增多；转变温度降低，C原子扩散困难，同时使铁素体周围的富碳区及渗碳体周围的贫碳区尺寸均减小，以此形成的晶核也细小，另外，由于C原子扩散困难使珠光体长大的速度变慢，因此铁素体与渗碳体片的厚度也减小，即珠光体片层间距减小。
实施例
采用设备：中频感应电炉、ZSL-02型铸铁水平连铸机及本发明的铸铁水平连铸三次喷冷装置。
针对直径为的铸铁型材进行三次喷冷试验。如图3所示，实验前对铸铁型材的DSC测试曲线进行分析得到该成分铸铁型材的共析反应温度为762℃，使用红外辐射测温仪确定连铸型材上温度为862℃的位置，之后使用本发明的铸铁水平连铸三次喷冷装置按照以下参数对高温型材进行三次喷冷：
喷冷控制参数主要分为三个：(1)方形水包个数N，通过工作的方形水包个数来实现，分别取N＝1个，N＝2个和N＝3个；(2)方形水包间距D，通过相邻两个方形水包工作和相隔两个方形水包工作来实现，分别取D＝250mm和D＝500mm；(3)喷水强度Q，通过调节水阀的半开和全开来实现，分别取Q＝1/2和Q＝1。实验过程中对每个参数下的水流量值进行记录。
首先对未实施三次喷冷铸铁型材进行组织和力学性能检测，图4是未实施三次喷冷铸铁型材的组织形貌，其中(a)是距表面10mm处的组织，(b)是表面组织放大30000倍的扫描电镜图，由图4(a)可知未实施三次喷冷铸铁型材基体组织珠光体含量20.1％，铁素体含量为73.86％，是典型的铁素体铸铁型材，由图4(b)可知未实施三次喷冷铸铁型材基体中珠光体的平均片层间距为200nm。测得硬度为170HB，抗拉强度为450MPa。
图5是3个调节水阀全开(喷水强度为5.58m^3·h^(-1))时铸铁型材的组织形貌，其中(a)是距表面10mm处的组织，(b)是表面组织放大30000倍的扫描电镜图，由图5(a)可知基体组织中的珠光体含增多到了70.8％，由图5(b)可知，珠光体的片层间距为160nm，其力学性能为硬度243HB，抗拉强度650MPa。

Claims (5)

1.一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，其特征在于，包括进水管(1)，进水管(1)的一端设置有流量计(3)和开关水阀(2)，进水管(1)的另一端均匀间隔连通有三个并列设置的方形水包(9)，每个方形水包(9)的四个侧边中心均靠内设置有雾化喷头(10)，进水管(1)上靠近三个方形水包(9)的位置均设置有调节水阀(4)。
2.如权利要求1所述的一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，其特征在于，所述每个方形水包(9)的下方均设置有水包支撑架(7)，水包支撑架(7)与方形水包(9)通过水管固定卡扣(8)固定连接。
3.如权利要求2所述的一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，其特征在于，所述方形水包(9)的边长为500mm，相邻两个方形水包(9)的间距为250mm。
4.如权利要求2所述的一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，其特征在于，所述水包支撑架(7)内共同架设有回收水箱(6)，回收水箱(6)的顶部开口正对三个方形水包(9)。
5.如权利要求2或4所述的一种铸铁水平连铸三次喷冷装置，其特征在于，所述水包支撑架(7)的高度为600mm，雾化喷头(10)的喷射角不小于90°。
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