一种风电铸件浇注装置及方法与流程

本发明涉及铸件浇注，更具体地说，它涉及一种风电铸件浇注装置及方法。

背景技术：

1、风电铸件为大型厚壁球铁件，单件重量通常在数吨至数十吨，浇注温度高、浇注时间长，对浇注系统的控流、挡渣、排气能力要求较高；

2、现有浇注装置浇道截面固定，难以兼顾浇注初期需大流量防冷隔和浇注末期需低流速抑卷气的工况需求；浇注过程中，金属液直冲直浇道底部及横浇道，产生强烈湍流和飞溅，裹入空气及氧化膜，容易导致二次氧化夹杂和气孔；而且排气路径与充填路径交叉，金属液内气体无法有序排出，易被充型前沿裹挟。

技术实现思路

1、为了克服上述技术问题，本发明提出了一种风电铸件浇注装置及方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种风电铸件浇注装置，包括：

4、浇注模具，其内部设置有铸件型腔，所述铸件型腔上方连接有浇口杯，所述浇口杯底部周向开设有若干与铸件型腔连通的直浇道；

5、浮动变截面节流单元，其包括浮动于浇口杯内金属液面上的浮台以及位于浇口杯底部的节流锥塞，所述浮台与节流锥塞之间通过牵拉杆连接，所述节流锥塞与浇口杯底部配合形成可调环形节流口；

6、旋流消能挡渣单元，其包括设置于浇口杯下方且与各直浇道连通的旋流腔，所述旋流腔内设置有螺旋导流片，旋流腔顶部设置有集渣环槽，旋流腔底部周向开设有若干出流口；

7、多级消能缓冲单元，其设置于旋流消能挡渣单元下方并与出流口连通；

8、环隙排气单元，其包括同轴套设于旋流腔外围的外套管，所述外套管与旋流腔之间形成环形排气腔，所述环形排气腔内壁上设置有供气体通过而阻止金属液通过的微细通道结构，所述环形排气腔上下两端分别设置有排气口和气体引入口。

9、作为本发明进一步的方案：所述浇口杯底部内壁和节流锥塞的外周面为相互适配的锥面；当浇口杯上方液面降至最低时，所述节流锥塞锥面与浇口杯底部锥面完全贴合，形成封闭。

10、作为本发明进一步的方案：所述出流口的上方设置有涡核稳流锥，所述涡核稳流锥为上端尖锐、下端与中心出流口边缘衔接的锥体。

11、作为本发明进一步的方案：所述集渣环槽的底部连接有一向下延伸的排渣通道，所述排渣通道贯穿旋流腔并连接有集渣腔。

12、作为本发明进一步的方案：所述多级消能缓冲单元包括竖向分布的若干级缓冲腔室，所述缓冲腔室底部开设有落流孔。

13、作为本发明进一步的方案：每级缓冲腔室的落流孔在竖直方向上交错分布，所述落流孔正下方对应设置有消能引导台，所述消能引导台用于承接并分散自上一级落流孔落下的金属液流束。

14、作为本发明进一步的方案：所述微细通道结构由多层耐火环片沿轴向叠合而成，相邻耐火环片之间的接触面上开设有多条沿径向延伸的毛细沟槽，各毛细沟槽的两端分别连通环形排气腔和旋流腔内部。

15、作为本发明进一步的方案：所述环隙排气单元还包括负压辅助抽气组件；

16、所述负压辅助抽气组件包括文丘里管和压缩空气接入管，所述文丘里管的喉部通过抽气支管与顶部排气口连通，所述压缩空气接入管与文丘里管的入口端连通，文丘里管的出口端与大气连通。

17、作为本发明进一步的方案：还包括多级挡渣链，所述多级挡渣链由以下结构依次构成：

18、一级挡渣结构，由浇口杯的侧壁与浮台之间形成的液面撇渣区域构成，用于拦截浮于液面的大块熔渣；

19、二级挡渣结构，由所述旋流消能挡渣单元中的螺旋导流片和集渣环槽构成，通过旋流离心力将熔渣分离并收集。

20、本发明还公开了一种使用风电铸件浇注装置的方法，包括以下步骤：

21、步骤一、将金属液注入浇口杯，浮台随液面上升并经牵拉杆带动节流锥塞上移以增大环形节流口面积，金属液以大流量切向进入旋流消能挡渣单元；

22、步骤二、金属液在螺旋导流片引导下形成旋流，通过离心力将熔渣分离至集渣环槽，清洁金属液经中心出流口进入多级消能缓冲单元；

23、步骤三、旋流腔内气体经微细通道结构和气体引入口进入环形排气腔并上升至顶部排气口排出；

24、步骤四、金属液在多级消能缓冲单元中经各缓冲腔室逐级跌落和方向转折耗散动能后进入铸件型腔；

25、步骤五、浇口杯内液面下降，浮台随之下移并经牵拉杆带动节流锥塞下移以减小环形节流口面积，金属液以小流量完成最终充填。

26、本发明的有益效果：

27、浮台与节流锥塞通过牵拉杆形成随液面自适应的联动调节，浇注初期液面骤升，带动锥塞上移、环形节流口增大，实现大流量快速充填以防冷隔；浇注中后期液面下降，锥塞下移、节流口收窄，降低流速以抑制末期卷气和紊流；

28、金属液沿螺旋导流片呈螺旋路径流动，延长流程并借壁面摩擦耗散动能，在保持通流能力的同时有效消能；旋流产生的离心力差使低密度熔渣和氧化夹杂物向涡核区聚集并上浮至集渣环槽，实现高效离心挡渣；

29、承接来自旋流腔的金属液，通过多级阶梯式跌落和流向转折，逐级耗散残余动能，使金属液以近层流平稳状态进入铸件型腔，避免高速射流冲击型壁导致的二次氧化夹杂和飞溅；

30、同心环隙通道与金属液流动通道完全隔离，旋流腔内气体仅经微细通道结构连通至环形排气腔，金属液则因表面张力和微细通道的毛细阻力被有效阻隔于旋流腔内，实现气道与液道的安全分离。

1.一种风电铸件浇注装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种风电铸件浇注装置，其特征在于，所述浇口杯（120）底部内壁和节流锥塞（220）的外周面为相互适配的锥面；当浇口杯（120）上方液面降至最低时，所述节流锥塞（220）锥面与浇口杯（120）底部锥面完全贴合，形成封闭。

3.根据权利要求1所述的一种风电铸件浇注装置，其特征在于，所述出流口（340）的上方设置有涡核稳流锥（350），所述涡核稳流锥（350）为上端尖锐、下端与中心出流口（340）边缘衔接的锥体。

4.根据权利要求3所述的一种风电铸件浇注装置，其特征在于，所述集渣环槽（330）的底部连接有一向下延伸的排渣通道（331），所述排渣通道（331）贯穿旋流腔（310）并连接有集渣腔（332）。

5.根据权利要求1所述的一种风电铸件浇注装置，其特征在于，所述多级消能缓冲单元（400）包括竖向分布的若干级缓冲腔室（410），所述缓冲腔室（410）底部开设有落流孔（420）。

6.根据权利要求5所述的一种风电铸件浇注装置，其特征在于，每级缓冲腔室（410）的落流孔（420）在竖直方向上交错分布，所述落流孔（420）正下方对应设置有消能引导台（430），所述消能引导台（430）用于承接并分散自上一级落流孔（420）落下的金属液流束。

7.根据权利要求1所述的一种风电铸件浇注装置，其特征在于，所述微细通道结构（560）由多层耐火环片沿轴向叠合而成，相邻耐火环片之间的接触面上开设有多条沿径向延伸的毛细沟槽，各毛细沟槽的两端分别连通环形排气腔（520）和旋流腔（310）内部。

8.根据权利要求7所述的一种风电铸件浇注装置，其特征在于，所述环隙排气单元（500）还包括负压辅助抽气组件（550）；

9.根据权利要求1所述的一种风电铸件浇注装置，其特征在于，还包括多级挡渣链，所述多级挡渣链由以下结构依次构成：

10.一种使用权利要求1-9任一所述风电铸件浇注装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：