[发明专利]一种有效控制卷气、卷渣的浇注系统及其设计方法

权利要求书

1.一种有效控制卷起、卷渣的浇注系统的设计方法，其特征在于：包括以下步骤： 

1) 根据浇注金属液的总重量除以铸型中金属液面上升的最小速度获得金属液的最大充型时间，然后根据流量相等原则以及最大充型时间，在直浇道末端确定整个浇注系统所需的金属液充型的直浇道末端最小截面积； 

2)根据流量相等原理以及确定好的直浇道末端最小截面积，确定直浇道顶部的最大截面积为末端最小横截面积的1.5-3倍，；

3）根据步骤1）的直浇道末端最小截面积，按照横浇道的截面积为直浇道最小截面积的1-3倍设计横浇道的截面积；

4）根据金属液在直浇道和横浇道连接处所产生的负压区，设计圆弧弯道，圆弧弯道的半径为横浇道等效直径的1-5倍，圆弧弯道的横截面半径进行变径设计，半径变化为横浇道截面积等效半径的1-5倍之间；

5）按照内浇道截面积之和为横浇道截面积的2-10倍，设计多个内浇道。

2.按照权利要求1所述的有效控制卷起、卷渣的浇注系统的设计方法，其特征在于：还包括设计直浇道高出铸件冒口的高度，使距离铸件最远冒口中心与直浇道顶端连线与水平线的夹角控制在5度-45度之间。

3.按照权利要求1所述的有效控制卷起、卷渣的浇注系统的设计方法，其特征在于：直浇道为上大下小的锥型结构，直浇道末端最小截面积是由下列公式得到的：                                                、 、  、；其中：Q为金属液流量，单位m³/s ，A₂为直浇道末端最小截面积，单位m²；V₂为直浇道末端速度，单位m/s；H_P 为浇注系统的平均静压头，单位m； g为重力加速度；H为浇口杯与直浇道金属液总高，单位m；B₁为金属液在直浇道内能量损失因子，为直浇道拐90℃弯道的数量，h为浇口杯金属液的高度，单位m。

4. 按照权利要求1所述的有效控制卷起、卷渣的浇注系统的设计方法，其特征在于：横浇道设计为第一横浇道与第二横浇道两个并行横浇道，第一横浇道与第二横浇道的截面积相同，其截面积为直浇道最小截面积的1-3倍；第一横浇道与第二横浇道之间的距离在10-200mm之间。

5.按照权利要求4所述的有效控制卷起、卷渣的浇注系统的设计方法，其特征在于：第一横浇道与第二横浇道之间设置多个阻渣横浇道，阻渣横浇道为缩颈结构，其截面积从第一横浇道到第二横浇道逐渐减小，最大截面积为横浇道截面积的0.2-1倍，最小截面积为最大截面积的0.2-0.7倍；阻渣横浇道的长度为并行横浇道等效直径的1-2倍。

6.一种有效控制卷气、卷渣的浇注系统，其特征在于，包括：

直浇道，为上大下小的锥型结构，上端最大横截面积为末端最小横截面积的1.5-3倍；

横浇道，通过光滑的圆弧弯道与直浇道的下端连接，圆弧弯道的半径为横浇道等效直径的1-5倍，圆弧弯道的横截面半径进行变径设计，变径变化在横浇道截面积等效半径的1-5倍之间； 

连接在横浇道上的多道内浇道，多个内浇道截面积之和为横浇道截面积的2-10倍。

7.按照权利要求6所述的有效控制卷气、卷渣的浇注系统，其特征在于，横浇道为第一横浇道与第二横浇道两个并行横浇道，第一横浇道与第二横浇道的截面积相同，其截面积为直浇道最小截面积的1-3倍；第一横浇道与第二横浇道之间的距离在10-200mm之间。

8.按照权利要求7所述的有效控制卷气、卷渣的浇注系统，其特征在于，第一横浇道与第二横浇道之间设置多个阻渣横浇道，阻渣横浇道为缩颈结构，其截面积从第一横浇道到第二横浇道逐渐减小，最大截面积为横浇道截面积的0.2-1倍，最小截面积为最大截面积的0.2-0.7倍；阻渣横浇道的长度为并行横浇道等效直径的1-2倍。

9.按照权利要求6所述的有效控制卷气、卷渣的浇注系统，其特征在于，直浇道高出铸件冒口的高度满足铸件最远冒口中心与直浇道上端连线与水平线的夹角控制在5度-45度之间。