[发明专利]大型船用螺旋桨铸造冒口感应加热装置

说明书

技术领域

本发明所述的大型船用螺旋桨铸造冒口感应加热装置，涉及一种浇铸模具的加热装置。

背景技术

目前，用普通砂型重力铸造方法生产大型船用螺旋桨(直径大于3.5m)，必须设计一个尺寸很大的冒口。通常，大型船用螺旋桨浇注不是一次性浇满，而是浇注入冒口一定高度，然后通过间隔一定时间多次往冒口内补浇高温铜合金液来实现冒口对铸件的补缩作用。该方法生产的螺旋桨铸件冒口尺寸偏大(多则十几吨重)，导致铸件工艺出品率低，浪费合金材料，且需频繁的熔炼金属液、补浇冒口操作，十分不利于节能减排和提高生产效率。另外，最重要的是生产的螺旋桨铸件质量不稳定，经常出现缩孔、缩松缺陷，对产品质量影响很大。

针对此问题，国内外开始研究采用加热冒口工艺应用到船用螺旋桨上。但冒口加热方式是一个难题。有报道采用电阻加热、电极或电弧加热等，但由于加热方式根本达不到要求的温度(1130～1150℃)，或是对铜液扰动太剧烈，造成氧化渣增多等问题，因此效果均不理想。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的大型船用螺旋桨铸造冒口感应加热装置，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的大型船用螺旋桨铸造冒口感应加热装置。用以解决现有技术中存在的：1、没有加热装置的冒口，在浇注螺旋桨铸件时出现缩孔、缩松缺陷等问题；2、采用电阻加热、电极或电弧加热，对铜液扰动太剧烈，造成氧化渣增多等问题。

本发明的工作原理为：

本发明是一种电磁感应加热装置，将感应线圈放置于螺旋桨浇铸冒口位置，对冒口中的铜合金液体进行加热，延缓冒口铜液凝固速度，代替传统的补浇冒口操作，提高冒口补缩效率，降低冒口体积，改善铸造质量，达到节能减排的目的。

根据法拉利电磁感应定律，在一个电路围绕的区域内存在交变磁场时，电路两端就会产生感应电动势，当电路闭合时就会产生电流。感应电动势的大小等于磁通变化率。本产品的感应线圈通上交流电时即建立交变磁场。将冒口内的金属液体置于交变磁场中，由于电磁感应作用，金属液体内部产生电流(即涡流)，电流通过金属液体时使其发热。这种加热方式热量直接由金属液体内部产生，因此加热效率高，金属液体受热均匀，同时避免了制桨现场使用易燃易爆气体所带来的安全隐患，安全可靠。

本装置将380V的工频三相电通过全控式可控硅整流桥以及滤波电抗器将交流电转化为直流电，再通过逆变桥将其逆变为中频交流电输送给线圈。根据冒口的直径、高度和温度等参数特制160kW/300Hz的中频电源。其中采用了研制的新型控制触发板。主要由电源、调节器、移相控制电路、保护电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。其核心部件采用高性能、高密度、超大规模专用HL集成电路,使其电路除调节器外，其余均实现数字化，整流触发器部分不需要任何调整，而且可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点；逆变采用扫频式零压软启动方式，启动性能优于普通的零压软启动电路。并设有自动重复启动电路，可防止中频电源的偶尔启动失败，使启动的成功率达到100％。频率跟踪电路采用的是平均值取样方案，具有较强的逆变的抗干扰能力。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

本发明所述的大型船用螺旋桨铸造冒口感应加热装置，其特征在于所述的冒口感应加热装置包括：磁轭、感应器、外筒；感应器围绕在冒口砂型外部，并通过N个磁轭对感应器进行收集及固定；外筒通过螺栓与磁轭相连接，将磁轭与感应器封装在冒口砂型外部；外筒用δ＝12，Q＝35钢板制作，保证整体刚性。

本发明所述的感应器为T2材质铜管绕冒口砂型外部制成的环形结构，铜管外部用有机硅和云母带包扎，并经由2次浸漆、烘干而成；感应器与电控柜相连接；

本发明所述的磁轭为Q210矽钢片经裁剪冲孔用62黄铜杆压接而成的“]”型结构；N个磁轭均布于冒口砂型外部，将感应器有效的收集在其中，提高热效率。这样可以使炉腔散热面积减小，经过严格的测算和实验以具有最佳综合经济效果。它所需的保温功率远远低于普通的长线圈感应电炉，所需功率的减少意味着对散热要求的降低，意味着可以将散热用的冷却水集成在电源柜内部，正是这种独特的设计，给本产品的移动吊装生产创造了可能。同时，这种设计还具有良好的搅动效应，从而在金属液体的保温效果、成分均匀等方面具有明显优势