殼模燒結(jié)方法及裝置的制造方法
【專利摘要】為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種殼模燒結(jié)方法和裝置，該方法包括：S1.制作殼模，殼模的制作過程中需要添加碳粉；S2.將制得的殼模脫蠟后放入燒結(jié)裝置中，保證燒結(jié)爐內(nèi)有充足的氧含量，并維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度在600℃～800℃，直至殼模內(nèi)的殘留的蠟完全燒盡；S3.降低燒結(jié)爐內(nèi)氧含量，并升溫至殼模的燒結(jié)溫度；S4.在低氧或無氧環(huán)境中維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度為殼模的燒結(jié)溫度，直至殼模燒結(jié)完畢。該裝置包括：殼模放置平臺、加熱裝置、鼓風(fēng)裝置、排風(fēng)煙道、控制系統(tǒng)、燒結(jié)內(nèi)腔和封閉門；其中控制系統(tǒng)基于本發(fā)明殼模燒結(jié)方法控制加熱裝置、鼓風(fēng)裝置、排風(fēng)煙道實現(xiàn)殼模的燒結(jié)操作。采用本發(fā)明的燒結(jié)方法和裝置可以提高質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】
殼模燒結(jié)方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及精密鑄造工藝，特別涉及一種殼模燒結(jié)方法及該方法專用的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]精密鑄造是相對于傳統(tǒng)鑄造工藝而言的一種鑄造方法，它能夠獲得相對準(zhǔn)確的形狀和較高的鑄造精度。精密鑄造的工藝過程為:首先，制作蠟?zāi)?，該蠟?zāi)Ｅc所需鑄造的產(chǎn)品大小形狀相一致;然后，在所制作的蠟?zāi)１砻嫘纬商諝?隨后，對所述陶殼進行脫蠟處理(將其內(nèi)部的蠟?zāi)Ｈ刍笕コ?;之后，在高溫下燒結(jié)陶殼;最后，向燒結(jié)后的陶殼內(nèi)澆注金屬材料，待金屬材料冷卻凝固后，破碎去除所述陶殼，得到的鑄件即為所需的產(chǎn)品。
[0003]在上述工藝過程中，陶殼的制作至關(guān)重要，它的質(zhì)量好壞決定了鑄件的優(yōu)劣。目前，陶殼制作通常采用的方法為:殼模法，具體地常采用水溶性硅溶膠制殼法，該方法在制作陶殼時，是使用耐火材料配制不同的漿料與砂，一層漿一層砂逐漸一層層的堆集在蠟?zāi)１砻?，制成所需要厚度的陶殼。然后，將制得的陶殼干燥、脫蠟并放入燒結(jié)機內(nèi)于900?1400°C下高溫?zé)Y(jié)。由于燒結(jié)是殼模制作必不可少的一步環(huán)節(jié)，因此，燒結(jié)的好壞直接影響到殼模質(zhì)量，以及最終鑄件的質(zhì)量。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)通常采用平臺型燒結(jié)爐或隧道型燒結(jié)爐進行殼模的燒結(jié)工作，燒結(jié)過程中直接升溫至殼模燒結(jié)溫度進行燒結(jié)操作。兩者的區(qū)別在于:平臺型燒結(jié)爐，根據(jù)是否配備通風(fēng)煙囪又分為如圖1-1所示的封閉式平臺型燒結(jié)爐，其燒結(jié)過程為:首先將脫蠟后的殼模澆口杯向下倒扣于燒結(jié)爐內(nèi)腔I的平臺上，然后關(guān)閉封閉門3同時控制系統(tǒng)4控制加熱裝置2對燒結(jié)爐內(nèi)腔I進行加熱直至燒結(jié)爐內(nèi)腔I的溫度達到殼模燒結(jié)溫度，控制系統(tǒng)4控制加熱裝置維持燒結(jié)爐內(nèi)腔I的溫度，對殼模進行燒結(jié)操作，全程燒結(jié)爐內(nèi)腔I近似處于封閉狀態(tài)；以及如圖1-2所示的對流式平臺型燒結(jié)爐，其燒結(jié)過程為:首先將脫蠟后的殼模澆口杯向下倒扣于燒結(jié)爐內(nèi)腔I的平臺上，然后關(guān)閉封閉門4同時控制系統(tǒng)5控制加熱裝置2對燒結(jié)爐內(nèi)腔I進行加熱直至燒結(jié)爐內(nèi)腔I的溫度達到殼模燒結(jié)溫度，控制系統(tǒng)5控制加熱裝置維持燒結(jié)爐內(nèi)腔I的溫度，對殼模進行燒結(jié)操作，由于燒結(jié)爐內(nèi)腔I連接有敞開的對流煙道3，因此燒結(jié)過程全程處于熱對流狀態(tài)。
[0005]現(xiàn)有隧道型燒結(jié)爐，如圖2所示，其燒結(jié)過程為:脫蠟后的殼模，其澆口杯向下倒扣于一平板小車3上，將平板小車3推入燒結(jié)爐內(nèi)腔I中，關(guān)閉封閉門4同時控制系統(tǒng)5啟動加熱裝置2對燒結(jié)爐內(nèi)腔I進行加熱直至燒結(jié)爐內(nèi)腔I的溫度達到殼模燒結(jié)溫度，控制系統(tǒng)5控制加熱裝置維持燒結(jié)爐內(nèi)腔I的溫度，對殼模進行燒結(jié)操作，由于燒結(jié)爐內(nèi)腔I下方鋪設(shè)有導(dǎo)軌，因此不能完全封閉，因?qū)е聼Y(jié)過程全程處于熱對流狀態(tài)。
[0006]現(xiàn)有燒結(jié)爐燒結(jié)殼模時需要澆口杯倒扣的目的在于防止殼模燒結(jié)過程中產(chǎn)生的陶渣掉落至殼模內(nèi)，影響最終澆注制得的鑄件質(zhì)量。
[0007]使用現(xiàn)有燒結(jié)方法和裝置存在以下問題:
[0008]1.使用平臺型燒結(jié)爐燒結(jié)制得殼模，澆注鋼水后制得的鑄件上通常會帶有沙孔。
[0009]2.使用封閉式平臺型燒結(jié)爐燒結(jié)制得的殼模，鑄件澆注鋼水時往往會存在鋼水向外噴濺的現(xiàn)象，使得澆注過程的危險系數(shù)大增;此外，制得的鑄件往往會因為存在穿入性氣孔而報廢。
[0010]3.使用對流式平臺型燒結(jié)爐和隧道型燒結(jié)爐，往往會在鑄件脫模時發(fā)生脫碳現(xiàn)象以及在鑄件上出現(xiàn)表面腐蝕現(xiàn)象。
[0011]4.如使用平臺型燒結(jié)爐進行連續(xù)生產(chǎn)，則使用第2爐及之后燒結(jié)的殼模澆注鋼水制得的鑄件，通常會存在灰邊一一即毛邊或凸水紋，或出現(xiàn)淺凹圓底的雞爪紋一一即凹水紋。
[0012]上述問題，均會導(dǎo)致鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致鑄件次品、廢品率高，現(xiàn)行的解決方法通常是對次品進行進一步的精加工以達到需要的鑄件精度，對廢品進行循環(huán)再利用?，F(xiàn)有解決方法雖然在一定程度彌補了鑄件質(zhì)量問題，但是，現(xiàn)行的解決方法嚴重降低了生產(chǎn)效率、提高了生產(chǎn)成本、并且難以生產(chǎn)處精度足夠高的鑄件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為解決上述問題，本發(fā)明的目的之一在于提供了一種殼模燒結(jié)方法，該方法包括以下步驟:
[0014]S1.制作殼模，殼模的制作過程中需要添加碳粉；
[0015]S2.將制得的殼模脫蠟后放入燒結(jié)裝置中，保證燒結(jié)爐內(nèi)有充足的氧含量，升溫至殼模用蠟的燃燒溫度，并維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度直至殼模內(nèi)的殘留的蠟完全燒盡；
[0016]S3.降低燒結(jié)爐內(nèi)氧含量，并升溫至殼模的燒結(jié)溫度；
[0017]S4.在低氧或無氧環(huán)境中維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度為殼模的燒結(jié)溫度，直至殼模燒結(jié)完畢。
[0018]進一步的，步驟SI所述殼模制作過程中需要添加碳粉，具體為:
[0019]A.如殼模為4層或5層殼模結(jié)構(gòu)，則在殼模自內(nèi)而外的第3層添加碳粉；
[0020]B.如殼模為6層或7層殼模結(jié)構(gòu)，則在殼模自內(nèi)而外的第3和第4層添加碳粉；
[0021]C.如殼模為7層以上殼模結(jié)構(gòu)，則在殼模自內(nèi)而外的第3、第4和第5層添加碳粉。
[0022]進一步的，碳粉的添加總量為殼模質(zhì)量的15%以上。
[0023]優(yōu)選的，各層碳粉的添加量自內(nèi)層添加層起逐層增加。
[0024]優(yōu)選的，碳粉的添加總量為殼模質(zhì)量的15%?20%。
[0025]優(yōu)選的，所述碳粉為石墨。
[0026]進一步的，步驟S2中，可以通過在燒結(jié)環(huán)境內(nèi)制造亂流氣流來保證燒結(jié)環(huán)境有足夠的氧含量。
[0027]進一步的，步驟S2所述殼模用蠟的燃燒溫度可以定位600°C?800°C。
[0028]進一步的，步驟S2所述維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度的維持時間根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度預(yù)先設(shè)定。
[0029]優(yōu)選的，所述維持時間可以設(shè)定為5?20min。
[0030]進一步的，步驟S4所述維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度為殼模的燒結(jié)溫度的維持時間根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度預(yù)先設(shè)定。
[0031]優(yōu)選的，所述維持時間可以設(shè)定為30?180min。
[0032]進一步的，步驟S4所述殼模的燒結(jié)溫度根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度預(yù)先設(shè)定。
[0033]優(yōu)選的，所述殼模的燒結(jié)溫度可以設(shè)定為1200?1400°C。
[0034]本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種基于上述殼模燒結(jié)方法的燒結(jié)裝置，該裝置包括殼模放置平臺、加熱裝置、鼓風(fēng)裝置、排風(fēng)煙道、控制系統(tǒng)、燒結(jié)內(nèi)腔和封閉門；其中，待燒結(jié)殼模澆口杯倒扣放置于殼模放置平臺上;殼模放置平臺內(nèi)裝于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)；封閉門可以開啟或關(guān)閉燒結(jié)內(nèi)腔;加熱裝置可以對燒結(jié)內(nèi)腔進行加熱操作;鼓風(fēng)裝置進風(fēng)口一端位于燒結(jié)裝置外，出風(fēng)口一端位于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)；排風(fēng)煙道內(nèi)裝有開關(guān)裝置，其進風(fēng)口一端位于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)，出風(fēng)口一端位于燒結(jié)裝置外;控制系統(tǒng)包括溫度感應(yīng)模塊和控制模塊，其中溫度感應(yīng)模塊安裝于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)，可以感應(yīng)燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)的環(huán)境溫度并向控制模塊反饋溫度數(shù)據(jù)，控制模塊分別與加熱裝置、鼓風(fēng)裝置和排風(fēng)煙道內(nèi)的開關(guān)裝置連接，可根據(jù)預(yù)設(shè)的程序控制加熱裝置、鼓風(fēng)裝置以及排風(fēng)煙道的開啟或關(guān)閉；
[0035]所述燒結(jié)裝置的工作過程為:
[0036]a.在殼模放置平臺上放入待燒結(jié)殼模后，啟動裝置，控制裝置控制加熱裝置、鼓風(fēng)裝置和排風(fēng)煙道開啟；
[0037]b.待燒結(jié)內(nèi)腔溫度達到第一階段設(shè)定溫度時，控制加熱裝置的開啟或關(guān)閉，以維持燒結(jié)內(nèi)腔溫度在第一階段設(shè)定溫度范圍內(nèi)，維持時間根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度預(yù)先設(shè)定；
[0038]c.關(guān)閉鼓風(fēng)裝置和排風(fēng)煙道，同時開啟加熱裝置，繼續(xù)加熱直至第二階段設(shè)定溫度；
[0039]d.控制加熱裝置的開啟或關(guān)閉，以維持燒結(jié)內(nèi)腔溫度在第二階段設(shè)定溫度范圍內(nèi)，維持時間根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度預(yù)先設(shè)定。
[0040]優(yōu)選的，所述第一階段設(shè)定溫度可以是600°C?800°C。
[0041 ]所述第一階段設(shè)定溫度范圍為模蠟燃燒溫度至碳粉燃燒溫度。
[0042]優(yōu)選的，所述第一階段設(shè)定的溫度范圍可以是6000C?800 V。
[0043]優(yōu)選的，所述第二階段設(shè)定溫度可以是1200 °C?1400 V。
[0044]所述第二階段設(shè)定溫度為殼模燒結(jié)溫度，第二階段設(shè)定的溫度范圍可以為殼模燒結(jié)溫度±100 °C。
[0045]優(yōu)選的，所述第二階段設(shè)定的溫度范圍可以是1200°C?1400°C。
[0046]進一步的，所述殼模放置平臺可固定安裝于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)或與燒結(jié)內(nèi)腔活動鏈接。
[0047]進一步的，所述鼓風(fēng)裝置和排風(fēng)煙道可使燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)形成亂流氣流且亂流的風(fēng)力強度不足以將陶渣吹入殼模內(nèi)。
[0048]進一步的，鼓風(fēng)裝置的鼓風(fēng)通道內(nèi)還裝有開光裝置B，該裝置可以開啟或關(guān)閉鼓風(fēng)通道。
[0049]優(yōu)選的，所述鼓風(fēng)裝置內(nèi)的開關(guān)裝置B安裝于鼓風(fēng)裝置位于燒結(jié)內(nèi)腔腔壁上的出風(fēng)口外側(cè)。
[0050]優(yōu)選的，所述排風(fēng)煙道內(nèi)的開關(guān)裝置安裝于排風(fēng)煙道位于燒結(jié)內(nèi)腔腔壁上的進風(fēng)口外側(cè)。
[0051 ]進一步的，所述控制系統(tǒng)還包括氧濃度監(jiān)測模塊，該模塊的一端連入燒結(jié)內(nèi)腔，可以監(jiān)測燒結(jié)內(nèi)腔中的實時氧濃度；另一端與控制模塊連接，可將燒結(jié)內(nèi)腔中的實時氧濃度反饋至控制模塊;控制模塊根據(jù)獲得的氧濃度控制鼓風(fēng)裝置的輸出功率。
[0052]進一步的，所述殼模放置平臺放置殼模的一端面上帶有凹槽，凹槽寬度可以讓殼模燒結(jié)時產(chǎn)生的陶渣落入凹槽內(nèi)且不會致使殼模自身滑落至凹槽內(nèi)會發(fā)生殼模傾斜現(xiàn)象。
[0053]進一步的，所述通過鼓風(fēng)裝置和排風(fēng)煙道在燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)形成的亂流氣流可以沿凹槽自殼模的饒口杯處進入殼模內(nèi)部。
[0054]優(yōu)選的，如殼模只有一個澆口杯，則亂流氣流可在殼模內(nèi)部形成對流;如殼模有多個澆口杯，則亂流氣流可在殼模內(nèi)部形成環(huán)流。
[0055]優(yōu)選的，殼模放置平臺上放置或安裝有一可拆卸或替換的平板，殼模放置于平板一端面上，平板放置殼模的端面上帶有凹槽，凹槽寬度可以讓殼模燒結(jié)時產(chǎn)生的陶渣落入凹槽內(nèi)且不會致使殼模自身滑落至凹槽內(nèi)會發(fā)生殼模傾斜現(xiàn)象。
[0056]優(yōu)選的，所述平板為組合式平板，平板整體由多塊子結(jié)構(gòu)平板組合而成。
[0057]進一步的，所述凹槽通過波浪形端面得到，此時，待燒結(jié)殼模的澆口杯杯壁倒扣放置于波浪形端面的波峰位置。
[0058]優(yōu)選的，波浪形端面的波浪結(jié)構(gòu)其波峰高3?10cm。
[0059]進一步的，所述排風(fēng)煙道上還裝有震動裝置和清灰口，所述震動裝置可將排風(fēng)煙道內(nèi)壁上附著的煙塵震落至煙道的清灰口。
[0060]優(yōu)選的，所述震動裝置包括:震動電機、驅(qū)動裝置和控制裝置。其中，震動電機活動安裝于排氣煙道外側(cè)壁上;控制裝置與震動電機連接，可以控制震動電機的開啟或關(guān)閉，同時可通過驅(qū)動裝置控制震動電機沿排氣煙道的外側(cè)壁運動。
[0061 ]優(yōu)選的，所述驅(qū)動裝置包括驅(qū)動電機和運動軌道，控制裝置與驅(qū)動電機連接，可以根據(jù)預(yù)設(shè)程序通過驅(qū)動電機控制震動電機沿排氣煙道外側(cè)壁上的運動軌道運動。
[0062]本發(fā)明所述殼模燒結(jié)方法和裝置具有以下優(yōu)點:
[0063]1.用本發(fā)明所述殼模燒結(jié)方法和裝置所制殼模進行鋼水澆注時，幾乎不存在鋼水向外噴濺的現(xiàn)象，制得的鑄件也幾乎不存在穿入性氣孔。
[0064]2.用本發(fā)明所述殼模燒結(jié)方法和裝置所制殼模進行鋼水澆注時，幾乎不會產(chǎn)生模壁反應(yīng)，提高了鑄件的精度。
[0065]3.本發(fā)明所述殼模燒結(jié)方法和裝置可以進行殼模的連續(xù)化生產(chǎn)，且?guī)缀醪粫嬖谶B續(xù)生產(chǎn)過程中鑄件產(chǎn)生凸水紋或凹水紋的問題。
[0066]4.用本發(fā)明所述殼模燒結(jié)方法和裝置所制殼模澆注制得的鑄件，幾乎不存在沙孔。
[0067]5.用本發(fā)明所述殼模燒結(jié)方法和裝置所制殼模澆注制得的鑄件質(zhì)量穩(wěn)定，次品、殘品率低且生產(chǎn)效率遠高于現(xiàn)有燒結(jié)方法和裝置。
[0068]6.適當(dāng)?shù)奶挤厶砑恿坎粌H可以保證有在澆注鋼水時有足夠的碳粉進行防氧滲透保護，而且能保證殼模不會由于碳粉的大量燃燒導(dǎo)致殼模的強度不足;適宜的碳粉添加位置不僅保證了殼模在需要的殼層進行蓬松處理，而且保證了殼模有足夠的強度。
【附圖說明】
[0069]圖1-1為現(xiàn)有封閉式平臺型燒結(jié)爐；
[0070]圖1-2為現(xiàn)有對流式平臺型燒結(jié)爐；
[0071 ]圖2為現(xiàn)有隧道型燒結(jié)爐；
[0072]圖3為本發(fā)明燒結(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0073]圖4為本發(fā)明燒結(jié)裝置的燒結(jié)內(nèi)腔結(jié)構(gòu)圖；
[0074]圖5為本發(fā)明組合式波浪形燒結(jié)平板結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0075]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0076]發(fā)明人經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有燒結(jié)方法和燒結(jié)裝置會產(chǎn)生上述問題的原因分別在于:
[0077]1.使用現(xiàn)有封閉式平臺型燒結(jié)爐燒結(jié)制得的殼模澆注鋼水時會產(chǎn)生鋼水向外噴濺的現(xiàn)象及鑄件上出現(xiàn)穿入性氣孔的原因在于:現(xiàn)有的燒結(jié)方法均為加熱燒結(jié)爐至殼模的燒結(jié)溫度并保持一段時間直至殼模燒結(jié)完成，殼模的燒結(jié)的溫度通常為1200?1400°C;然后殼模在放入燒結(jié)爐前往往不能將制作殼模時用到的蠟完全脫除干凈(加熱殼模，待蠟溶化后將蠟倒出)，特別是殼模較大或構(gòu)造復(fù)雜時，此時，未完全脫除的蠟在高溫低氧環(huán)境下被直接碳化，從而以殘?zhí)嫉男问礁街跉つ?nèi)部。當(dāng)往殼模內(nèi)澆注鋼水時，殼模內(nèi)的殘?zhí)家蜾撍母邷睾湍?nèi)的空氣急速燃燒反應(yīng)形成CO高壓氣體，CO與鋼水之間不會發(fā)生反應(yīng)，由于殼模與鋼水接觸的內(nèi)層質(zhì)密而高強，因此CO高壓氣體只能逆向外排，而從導(dǎo)致鋼水向外噴濺，殘留的CO氣體還會在鑄件上形成穿入性氣孔。
[0078]2.使用對流式平臺型燒結(jié)爐和隧道型燒結(jié)爐燒結(jié)制得的殼模往往會在鑄件脫模時發(fā)生脫碳現(xiàn)象以及在鑄件上出現(xiàn)表面腐蝕現(xiàn)象的原因在于:殼模的制作過程中為了防止模壁反應(yīng)以及提高殼模的透氣性，通常都會加入碳粉;但是由于對流式平臺型燒結(jié)爐和隧道型燒結(jié)爐其燒結(jié)環(huán)境為半封閉環(huán)境，氧含量很高，因此加入的碳粉會被很快氧化反應(yīng)完，從而使制得的殼模不能起到應(yīng)有的保護作用。當(dāng)澆注鋼水時，外部環(huán)境中的氧大量滲透進殼模內(nèi)層；當(dāng)氧滲透到鋼水與殼模接觸的內(nèi)層表面時，在鋼水的高溫作用下，鋼水中的金屬氧化物與殼模內(nèi)層中的氧化硅發(fā)生反應(yīng)形成低熔點的硅酸鹽，即發(fā)生模壁反應(yīng)，從而使得鑄件脫模時發(fā)生脫碳現(xiàn)象以及在鑄件上出現(xiàn)表面腐蝕現(xiàn)象。使用高濃度的硅溶膠制作殼模會進一步加重模壁反應(yīng)。
[0079]3.使用現(xiàn)有燒結(jié)爐進行連續(xù)生產(chǎn)，則使用第2爐及之后燒結(jié)的殼模澆注鋼水制得的鑄件出現(xiàn)毛邊/凸水紋或凹水紋的原因在于:在連續(xù)燒結(jié)第二爐殼模及以后的殼模時，由于爐內(nèi)溫度極高，且殼模的導(dǎo)熱能力較差，因此會導(dǎo)致殼模內(nèi)外溫差大，進而發(fā)生外殼模的膨脹大于內(nèi)殼模，使得內(nèi)殼模上出現(xiàn)細裂紋。如果產(chǎn)生的細裂紋不足以使鋼水穿過，則細裂紋處積壓的氣體在高溫下膨脹產(chǎn)生瞬間高壓，從而使得鑄件表面出現(xiàn)凹水紋。如果產(chǎn)生的細裂紋可以使鋼水穿過，則鋼水穿過裂紋，使得鑄件上出現(xiàn)向往突出的毛邊或凸水紋。
[0080]4.使用平臺型燒結(jié)爐燒結(jié)制得殼模，澆注鋼水后制得的鑄件上通常會帶有沙孔的原因在于:殼模的燒結(jié)過程必然會伴隨著陶渣的產(chǎn)生一一即殼模外層陶體在燒結(jié)過程中不能維持應(yīng)有結(jié)構(gòu)強度而發(fā)生掉落，掉落的陶渣在平臺上堆積，此時，由于倒扣澆口杯而防止了燒結(jié)過程中的陶渣掉落，但是附著在澆口杯上的殘留陶渣會在澆注鋼水時滑落進殼模內(nèi)部，滑落的陶渣在鋼水的高溫作用下回形成耐高溫型結(jié)構(gòu)，從而致使鑄件表面出現(xiàn)沙狀凹洞，這些凹洞被稱為沙孔?，F(xiàn)也有技術(shù)放置沙孔，即采用及時清理殘留陶渣的方式，但是現(xiàn)有技術(shù)存在:(I)如進行陶渣清理必然要停止生產(chǎn)，降低燒結(jié)爐內(nèi)溫度才可進行；(2)陶渣降溫過程中往往會發(fā)生凝結(jié)，從而難以清除，強行清除甚至?xí)p壞燒結(jié)機的燒結(jié)平臺?，F(xiàn)有清理技術(shù)極大降低了生產(chǎn)效率，同時提高了生產(chǎn)成本。
[0081]基于上述研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人提供了一種新的殼模燒結(jié)方法，該方法包括以下步驟:
[0082]S1.制作殼模，殼模的制作過程中需要添加石墨。
[0083]石墨的添加量為殼模質(zhì)量的20%;石墨的添加位置具體為:
[0084]A.如殼模為4層或5層殼模結(jié)構(gòu)，則在殼模自內(nèi)而外的第3層添加碳粉。
[0085]B.如殼模為6層或7層殼模結(jié)構(gòu)，則在殼模自內(nèi)而外的第3和第4層添加碳粉。
[0086]C.如殼模為7層以上殼模結(jié)構(gòu)，則在殼模自內(nèi)而外的第3、第4和第5層添加碳粉。
[0087]各層碳粉的添加量自內(nèi)層添加層起逐層增加。
[0088]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，石墨的添加量為殼模質(zhì)量的15%。
[0089]S2.將制得的殼模脫蠟后放入燒結(jié)裝置中，保證燒結(jié)爐內(nèi)有充足的氧含量，并維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度在6000C?8000C，直至殼模內(nèi)的殘留的蠟完全燒盡。
[0090]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，步驟S2的維持時間根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度在5?20min內(nèi)預(yù)先設(shè)定。
[0091 ] S3.降低燒結(jié)爐內(nèi)氧含量，并升溫至殼模的燒結(jié)溫度。
[0092]S4.在低氧或無氧環(huán)境中維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度為殼模的燒結(jié)溫度，直至殼模燒結(jié)完畢。
[0093]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，步驟S4所述維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度為殼模的燒結(jié)溫度的維持時間根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度在30?ISOmin內(nèi)預(yù)先設(shè)定。
[0094]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，步驟S4所述殼模的燒結(jié)溫度根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度在1200 °C?1400 °C預(yù)先設(shè)定。
[0095]基于上述燒結(jié)方法，本發(fā)明還提供了一種殼模燒結(jié)裝置，如圖3所示，該裝置包括包括殼模放置平臺1、加熱裝置2、鼓風(fēng)裝置3、排風(fēng)煙道4、控制系統(tǒng)5、燒結(jié)內(nèi)腔6和封閉門7。其中:
[0096]殼模放置平臺I內(nèi)裝于燒結(jié)內(nèi)腔6內(nèi)，待燒結(jié)殼模澆口杯倒扣放置于殼模放置平臺I上，殼模放置平臺I與殼模澆口杯接觸的一面為波浪形結(jié)構(gòu)，波峰高度為10cm，此時，澆口杯倒扣且懸空放置于波峰上。
[0097 ]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，殼模放置平臺I的波峰高度可以是3cm。
[0098]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，殼模放置平臺I的波峰高度可以是5cm。
[0099]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，殼模放置平臺I可采用可拆卸的活動連接結(jié)構(gòu)內(nèi)裝于燒結(jié)內(nèi)腔6內(nèi)。
[0100]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，殼模放置平臺I上的波浪形結(jié)構(gòu)可以換為其他帶有凹槽的結(jié)構(gòu)。
[0101]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖5所示，殼模放置平臺I為平板平臺，殼模放置平臺I放置有由多塊子板12組合而成的燒結(jié)板11。殼模倒扣于燒結(jié)板11上。燒結(jié)板11與殼模接觸的一面為波浪形結(jié)構(gòu)面，波峰高度10cm，此時，殼模的澆口杯倒扣且懸空放置于燒結(jié)板11的波峰上。
[0102]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，燒結(jié)板的波峰高度可以是3cm。
[0103]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，燒結(jié)板的波峰高度可以是5cm。
[0104]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，燒結(jié)板上的波浪形結(jié)構(gòu)可以換為其他帶有凹槽的結(jié)構(gòu)。
[0105]封閉門7可以開啟或關(guān)閉燒結(jié)內(nèi)腔6。加熱裝置2可以對燒結(jié)內(nèi)腔6進行加熱操作。
[0106]鼓風(fēng)裝置3進風(fēng)口一端位于燒結(jié)裝置外，出風(fēng)口一端位于燒結(jié)內(nèi)腔6內(nèi)。鼓風(fēng)通道內(nèi)還裝有開光裝置31，該裝置可以開啟或關(guān)閉鼓風(fēng)通道。所述鼓風(fēng)裝置內(nèi)的開關(guān)裝置31安裝于鼓風(fēng)裝置位于燒結(jié)內(nèi)腔6腔壁上的出風(fēng)口外側(cè)。
[0107]排風(fēng)煙道4內(nèi)裝有開關(guān)裝置41，其進風(fēng)口一端位于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)，出風(fēng)口一端位于燒結(jié)裝置外。所述排風(fēng)煙道內(nèi)的開關(guān)裝置安裝于排風(fēng)煙道位于燒結(jié)內(nèi)腔6腔壁上的進風(fēng)口外側(cè)。所述排風(fēng)煙道上還裝有震動裝置42和清灰口 43，所述震動裝置可將排風(fēng)煙道內(nèi)壁上附著的煙塵震落至煙道的清灰口。所述震動裝置42包括:震動電機、驅(qū)動裝置和控制裝置。其中，震動電機活動安裝于排氣煙道外側(cè)壁上;驅(qū)動裝置包括驅(qū)動電機和運動軌道，控制裝置與震動電機和驅(qū)動電機連接，可以根據(jù)預(yù)設(shè)程序控制震動電機的開啟或關(guān)閉，同時可通過驅(qū)動電機控制震動電機沿排氣煙道外側(cè)壁上的運動軌道運動。震落的煙塵可通過清灰口 43取出。
[0108]如圖4所示，在鼓風(fēng)裝置3和排風(fēng)煙道4的共同作用下，燒結(jié)內(nèi)腔6內(nèi)形成亂流氣流。所述亂流氣流可以沿殼模懸空放置的澆口杯位置處進入殼模內(nèi)部。如殼模只有一個澆口杯，則亂流氣流可在殼模內(nèi)部形成對流;如殼模有多個澆口杯，則亂流氣流可在殼模內(nèi)部形成環(huán)流。同時，鼓風(fēng)裝置3鼓入的風(fēng)力強度不足以將陶渣吹入殼模內(nèi)。
[0109]控制系統(tǒng)5包括溫度感應(yīng)模塊51和控制模塊52，其中溫度感應(yīng)模塊51安裝于燒結(jié)內(nèi)腔6內(nèi)，可以感應(yīng)燒結(jié)內(nèi)腔6內(nèi)的環(huán)境溫度并向控制模塊52反饋溫度數(shù)據(jù)，控制模塊52分別與加熱裝置2、鼓風(fēng)裝置3和排風(fēng)煙道4以及鼓風(fēng)裝置3內(nèi)的開關(guān)裝置31、排風(fēng)煙道4內(nèi)的開關(guān)裝置41連接，可根據(jù)預(yù)設(shè)的程序控制加熱裝置、鼓風(fēng)裝置、排風(fēng)煙道以及開關(guān)裝置31和41的開啟或關(guān)閉。
[0110]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制系統(tǒng)5還包括氧濃度監(jiān)測模塊，該模塊的一端連入燒結(jié)內(nèi)腔6，可以監(jiān)測燒結(jié)內(nèi)腔6中的實時氧濃度;另一端與控制模塊52連接，可將燒結(jié)內(nèi)腔6中的實時氧濃度反饋至控制模塊52 ；控制模塊52根據(jù)獲得的氧濃度控制鼓風(fēng)裝置3的輸出功率。
[0111]本發(fā)明殼模燒結(jié)裝置的工作過程為:
[0112]a.在殼模放置平臺I上的燒結(jié)板上放置好待燒結(jié)殼模后，啟動裝置，控制裝置5控制加熱裝置2、鼓風(fēng)裝置3以及鼓風(fēng)裝置3內(nèi)的開關(guān)裝置31和排風(fēng)煙道4內(nèi)的開關(guān)裝置41開啟O
[0113]b.待燒結(jié)內(nèi)腔6溫度達到7000C溫度時，控制加熱裝置的開啟或關(guān)閉，以維持燒結(jié)內(nèi)腔溫度在600°C?800°C溫度范圍內(nèi)，維持時間根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度預(yù)先設(shè)定為5?20min;
[0114]c.關(guān)閉鼓風(fēng)裝置3以及鼓風(fēng)裝置3內(nèi)的開關(guān)裝置31和排風(fēng)煙道4內(nèi)的開關(guān)裝置41。同時開啟加熱裝置2，繼續(xù)加熱燒結(jié)內(nèi)腔6直至燒結(jié)內(nèi)腔6溫度達到殼模的燒結(jié)溫度。殼模的燒結(jié)溫度可以根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度在1200 0C?1400 °C內(nèi)選定。
[0115]d.控制加熱裝置的開啟或關(guān)閉，以維持燒結(jié)內(nèi)腔溫度在1200°C?1400°C溫度范圍內(nèi)，維持時間根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度預(yù)先設(shè)定為30?180min。
[0116]本發(fā)明燒結(jié)方法和裝置的優(yōu)點在于:
[0117]1.采用分段式加熱方法，將殼模燒結(jié)過程分為了燒蠟階段和燒結(jié)階段，燒臘階段保證了燒結(jié)環(huán)境內(nèi)有充足的氧與蠟進行充分燃燒反應(yīng)，使得制得的殼模內(nèi)幾乎不存在因為殘蠟碳化形成的殘?zhí)?，避免了因此產(chǎn)生的澆注時的鋼水噴濺問題及鑄件有穿入性氣孔的問題。同時，在燒結(jié)階段盡可能降低了燒結(jié)環(huán)境內(nèi)的氧濃度，避免了殼模內(nèi)的石墨在燒結(jié)階段就完全燃燒完，致使殼模澆注鋼水時發(fā)生嚴重的模壁反應(yīng)現(xiàn)象。
[0118]2.燒結(jié)裝置與殼模澆口杯接觸的一面為波浪形，該構(gòu)型由于澆口杯與波峰接觸，接觸面幾乎均為切線面，因此澆口杯翻轉(zhuǎn)過來進行鋼水澆注時，其澆注口幾乎不會殘留有陶渣，也就避免了因此產(chǎn)生的沙孔現(xiàn)象。
[0119]3.在鼓風(fēng)裝置和排風(fēng)煙道共同作用下，燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)可以形成亂流氣流。該亂流氣流可以沿殼模懸空放置的澆口杯位置處進入殼模內(nèi)部，降低了殼模內(nèi)外層之間的溫差，避免了由于殼模內(nèi)外溫差導(dǎo)致的殼模內(nèi)層發(fā)裂，進而導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)灰邊/凸水紋或凹水紋的問題。同時，亂流氣流的風(fēng)力強度較低，不足以將陶渣吹入殼模內(nèi)。
[0120]4.采用組合式燒結(jié)板作為殼模的放置平臺，可以在燒結(jié)板的凹槽內(nèi)積攢了較多陶渣時及時拆換燒結(jié)板，不僅方便清理燒結(jié)板內(nèi)的殘留陶渣，而且對連續(xù)生產(chǎn)的影響較小，提高了生產(chǎn)效率。
[0121]5.適當(dāng)?shù)奶挤厶砑恿坎粌H可以保證有在澆注鋼水時有足夠的碳粉進行防氧滲透保護，而且能保證殼模不會由于碳粉的大量燃燒導(dǎo)致殼模的強度不足;適宜的碳粉添加位置不僅保證了殼模在需要的殼層進行蓬松處理，而且保證了殼模有足夠的強度。
[0122]采用本發(fā)明燒結(jié)方法和裝置不僅降低了因為現(xiàn)有殼模鑄造過程造成的鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定，鑄件次品、廢品率高的問題，提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本、并且可以生產(chǎn)出精度足夠高的鑄件。
[0123]應(yīng)該注意到并理解，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所要求的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿毭枋龅谋景l(fā)明做出各種修改和改進。因此，要求保護的技術(shù)方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導(dǎo)的限制。
【主權(quán)項】
1.一種殼模燒結(jié)方法，其特征在于:包括以下步驟: 51.制作殼模，殼模的制作過程中需要添加碳粉； 52.將制得的殼模脫蠟后放入燒結(jié)裝置中，保證燒結(jié)爐內(nèi)有充足的氧含量，升溫至殼模用蠟的燃燒溫度，并維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度直至殼模內(nèi)的殘留的蠟完全燒盡； 53.降低燒結(jié)爐內(nèi)氧含量，并升溫至殼模的燒結(jié)溫度； 54.在低氧或無氧環(huán)境中維持燒結(jié)爐內(nèi)溫度為殼模的燒結(jié)溫度，直至殼模燒結(jié)完畢。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述殼模燒結(jié)方法，其特征在于:步驟SI所述殼模制作過程中需要添加碳粉，具體為: A.如殼模為4層或5層殼模結(jié)構(gòu)，則在殼模自內(nèi)而外的第3層添加碳粉； B.如殼模為6層或7層殼模結(jié)構(gòu)，則在殼模自內(nèi)而外的第3和第4層添加碳粉； C.如殼模為7層以上殼模結(jié)構(gòu)，則在殼模自內(nèi)而外的第3、第4和第5層添加碳粉。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述殼模燒結(jié)方法，其特征在于:所述碳粉的添加總量為殼模質(zhì)量的15%以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一所述殼模燒結(jié)方法的一種殼模燒結(jié)裝置，其特征在于:包括殼模放置平臺、加熱裝置、鼓風(fēng)裝置、排風(fēng)煙道、控制系統(tǒng)、燒結(jié)內(nèi)腔和封閉門；其中，待燒結(jié)殼模澆口杯倒扣放置于殼模放置平臺上;殼模放置平臺內(nèi)裝于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)；封閉門可以開啟或關(guān)閉燒結(jié)內(nèi)腔;加熱裝置可以對燒結(jié)內(nèi)腔進行加熱操作;鼓風(fēng)裝置進風(fēng)口一端位于燒結(jié)裝置外，出風(fēng)口 一端位于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)；排風(fēng)煙道內(nèi)裝有開關(guān)裝置，其進風(fēng)口 一端位于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)，出風(fēng)口 一端位于燒結(jié)裝置外;控制系統(tǒng)包括溫度感應(yīng)模塊和控制模塊，其中溫度感應(yīng)模塊安裝于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)，可以感應(yīng)燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)的環(huán)境溫度并向控制模塊反饋溫度數(shù)據(jù)，控制模塊分別與加熱裝置、鼓風(fēng)裝置和排風(fēng)煙道內(nèi)的開關(guān)裝置連接，可根據(jù)預(yù)設(shè)的程序控制加熱裝置、鼓風(fēng)裝置以及排風(fēng)煙道的開啟或關(guān)閉； 所述殼模放置平臺可固定安裝于燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)或與燒結(jié)內(nèi)腔活動鏈接； 所述鼓風(fēng)裝置和排風(fēng)煙道可使燒結(jié)內(nèi)腔內(nèi)形成亂流氣流； 所述燒結(jié)裝置的工作過程為: a.在殼模放置平臺上放入待燒結(jié)殼模后，啟動裝置，控制裝置控制加熱裝置、鼓風(fēng)裝置和排風(fēng)煙道開啟； b.待燒結(jié)內(nèi)腔溫度達到第一階段設(shè)定溫度時，控制加熱裝置的開啟或關(guān)閉，以維持燒結(jié)內(nèi)腔溫度在第一階段設(shè)定溫度范圍內(nèi)，維持時間根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度預(yù)先設(shè)定； c.關(guān)閉鼓風(fēng)裝置和排風(fēng)煙道，同時開啟加熱裝置，繼續(xù)加熱直至第二階段設(shè)定溫度； d.控制加熱裝置的開啟或關(guān)閉，以維持燒結(jié)內(nèi)腔溫度在第二階段設(shè)定溫度范圍內(nèi)，維持時間根據(jù)殼模的形狀和復(fù)雜程度預(yù)先設(shè)定。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述殼模燒結(jié)裝置，其特征在于:所述控制系統(tǒng)還包括氧濃度監(jiān)測模塊，該模塊的一端連入燒結(jié)內(nèi)腔，可以監(jiān)測燒結(jié)內(nèi)腔中的實時氧濃度;另一端與控制模塊連接，可將燒結(jié)內(nèi)腔中的實時氧濃度反饋至控制模塊;控制模塊根據(jù)獲得的氧濃度控制鼓風(fēng)裝置的輸出功率。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述殼模燒結(jié)裝置，其特征在于:所述殼模放置平臺放置殼模的一端面上帶有凹槽，凹槽寬度可以讓殼模燒結(jié)時產(chǎn)生的陶渣落入凹槽內(nèi)且不會致使殼模自身滑落至凹槽內(nèi)會發(fā)生殼模傾斜現(xiàn)象。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述殼模燒結(jié)裝置，其特征在于:殼模放置平臺上放置或安裝有一可拆卸或替換的平板，殼模放置于平板一端面上，平板放置殼模的一端面上帶有凹槽，凹槽寬度可以讓殼模燒結(jié)時產(chǎn)生的陶渣落入凹槽內(nèi)且不會致使殼模自身滑落至凹槽內(nèi)會發(fā)生殼模傾斜現(xiàn)象。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述殼模燒結(jié)裝置，其特征在于:所述平板為組合式平板，平板整體由多塊子結(jié)構(gòu)平板組合而成。9.根據(jù)權(quán)利要求6?8任一所述殼模燒結(jié)裝置，其特征在于:所述凹槽通過波浪形端面得到，此時，待燒結(jié)殼模的澆口杯杯壁放置于波浪形端面的波峰位置。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述殼模燒結(jié)裝置，其特征在于:所述排風(fēng)煙道上還裝有震動裝置和清灰口，所述震動裝置可將排風(fēng)煙道內(nèi)壁上附著的煙塵震落至排風(fēng)煙道的清灰口。
【文檔編號】B22C7/02GK105903898SQ201610411520
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】蔡政達, 蔡耀名, 蔡欲期
【申請人】蔡政達