[发明专利]利用包芯线或实芯线进行大铸件型内冷却的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用包芯线或实芯线进行大铸件型内冷却的方法。

背景技术：

现在冶金行业里，大型铸件的冷却通常采用自然冷却或强制冷却的方法。其中自然冷却比较简单，但是由于厚大件浇注后冷却缓慢，高温高压头时间过长容易造成铸件胀大、粘砂、变形。而且会导致铸件内的金属在凝结过程中产生较明显的物理或化学变化，比如产生缩松、晶粒粗大、较大的铸造应力、严重的球化衰退等。强制冷却通常采用外部循环冷却水的方法，这种方法设备比较复杂，虽然冷却速度比较快，但是会产生铸件内温度梯度过大，从而导致铸件冷却不均匀，铸件冷却后会产生较大的内应力。

这两种方法都不能保证大型铸件的产品质量，有时甚至根本无法达到设计要求，从而产生坏件或废件。

目前还有一种促进铸件冷却的方法，就是向铸型内加内冷铁，内冷铁的材质根据不同情况也有不同：对于碳钢件，内冷铁的含碳量应小于或近似于铸件的含碳量。对合金钢铸件，内冷铁应是同材质。这种加内冷铁的方法，是为了缩小铸件热节处的模数或缩小整个铸件的模数，减少冒口的体积或数量，消除缩孔、缩松缺陷。

在现实的应用中，这种加内冷铁的方法起到了一些作用。内冷铁的合适尺寸与形状对最终的冷却效果影响很大，内冷铁设计尺寸不当，内冷铁不能与周围钢液充分熔融在一起，可能会生成内裂纹。内冷铁需要设置合理的冷铁脚和距铸型壁的距离，否则会太靠近型壁造成熔合不良。这就给合理放置内冷铁的工作比较困难，因为有时一个结构复杂的铸型中需要多个内冷铁块，这样就不得不采用较多的冷铁脚来支撑不同的冷铁块，而且由于冷铁块是连续的固体形态，熔化过程从外向里，当外层的冷铁脚熔化后，还没有熔化的部分由于重力作用，就落在铸型底部，容易造成融合不良的后果。当铸型中有比较复杂的空间结构时，内冷铁的形状就会随之很复杂，这就对制造内冷铁的工作带来很大的不方便。现在工业上用的内冷铁多是长方形、圆柱形、菱形或者随意的不规则的形状，在铸型内部不容易固定，有时液态金属浇入铸型时，会把入口附件放置的内小块的冷铁块冲到其他部位，无法完全发挥内冷铁的作用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用包芯线或实芯线进行大铸件型内迅速冷却的方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

利用包芯线或实芯线进行大铸件型内冷却的方法，将编织成铸件形状的包芯线或实芯线网格放入对应的铸型内空间后再进行浇注，这样在金属凝固过程中，包芯线先融化，然后和铸件本体一同凝固。

所述的利用包芯线或实芯线进行大铸件型内冷却的方法，对于不同材质的铸件，可采用与之相同材质组成的包芯线进行冷却，球铁铸件采用退火冷轧带钢包裹球铁颗粒的包芯线进行内冷却。

所述的利用包芯线或实芯线进行大铸件型内冷却的方法，铸型比较复杂时，同一个铸件可以采用不同大小的包芯线组合编织。

这个技术方案有以下有益效果：

1.相对于型内加冷铁的方法，本发明更能迅速有效地产生冷却效果，这是因为包芯线是由金属外皮和内部的金属颗粒或粉末组成的，在熔化过程中，当金属外皮熔掉后，金属颗粒或粉末就会在金属液体内散开，这样固体和液体的接触面积就很大，传热更迅速，更均匀。并且，当大型铸件结构比较复杂的时候，比如厚度变化梯度大，本发明可以实现在任何的位置增加或减少包芯线的编织密度，这样就可以实现不同位置的同步凝固，进一步提高了铸件的质量。又因为编织后的包芯线有一定的的自身强度和结构强度，再加上包芯线本身融化需要一定的时间，所以当金属熔液倒入铸型对包芯线产生冲击和传热的时候，可以保证一定的时间内，包芯线的结构完整，这样就保证比较好的同步冷却性。如果铸型比较复杂，同一个铸件可以采用不同大小的包芯线组合编织，这是因为，铸型中可能有些空间比较大，这样的空间就要用到比较粗的、含金属颗粒多的包芯线，空间狭窄的地方就可以用比较细的、含金属颗粒比较少的包芯线，粗细包芯线之间可以相互缠绕进行连接，这种方式可以基本上保证金属熔液在铸型中近似以相同的方式凝固，保证了铸件内部的均匀性。

2.当大型铸件结构比较复杂的时候，比如厚度变化梯度大，本发明可以实现在任何的位置增加或减少包芯线的编织密度，这样就可以实现不同位置的顺序凝固，进一步提高了铸件的质量。

3.本发明实现了铸件由内向外顺序的冷却方式，同时也降低了铸件冷却过程中的温度梯度，减少了凝固后产正的内应力，缩短了金属凝固的时间。对于不同材质的铸件，可采用与之相同材质的包芯线或实芯线进行冷却，这样就不会对铸件本身产生任何影响。