[发明专利]整体浇灌复合升液管及其制造工艺

说明书

本发明属于整体浇灌复合升液管及其制造工艺。

低压铸造是一种特殊的铸造方法：将盛有熔融金属的容器置于密封罐内，向罐内通入压缩气体，由于压力升高使金属液通过插在容器中的升液管，沿着与重力相反的方向进入铸型，凝固成铸件。

一般用于黑色金属低压铸造的升液管有两种结构型式。一种是用于铸铁低压铸造的升液管，它以钢管为骨架，钢管内壁衬有流钢砖，钢管外表面捣打粘土、耐火砖粉等材料。这种升液管耐渣蚀能力差，强度低，易剥落，使用寿命只有一次。另一种可用于铸铁和铸钢低压铸造的升液管，它是由优质耐火材料在1300℃以上用20兆帕以上的压力加工制成的。苏联乌克兰耐火材料科学研究所用石墨粘土耐火材料制成的整体升液管，使用寿命为3-4次。这种升液管虽然寿命较高，但需专用设备，造价极高。

目前，低压铸造工艺已广泛应用于铝等有色金属铸造。日本特许公报昭58-145358介绍的一种升液管，其结构是在钢管内壁衬有沿轴向滑动的陶瓷衬管，钢管外侧及端部罩以可拆装的陶瓷纤维外套。但是，这种升液管只能用于铝合金的低压铸造。由于这种升液管的耐急冷急热性能，耐渣蚀性能，气密性及强度要求远远低于黑色金属低压铸造升液管性能指标。因此，不能用于黑色金属低压铸造。

苏联SU1156841-A公开的升液管，是由两个同心钢管，由连接件联接，两个钢管间空腔经过导管与真空蓄压器和真空泵连接，同时该空腔又通过透气孔与钢管上的耐火衬相连接，耐火衬是由装在密封薄膜内的散粒耐火材料制成。由于这种升液管需要用真空泵将散粒耐火材料浮挂在升液管上，因而有如下不足：其一，设备中必须额外增加真空系统，庞大而又复杂;其二，制造工艺复杂，生产困难;其三，升液管的抗事故能力差，可靠性低。

一般黑色金属熔液温度在1300℃以上，比重大于7克/厘米³，与温度只有600-750℃，比重近3克/厘米³的铝熔液相比，对升液管的要求更为苛刻。黑色金属低压铸造用升液管必须具有如下性能：

1、良好的耐急冷急热性能。升液管使用前虽然烘烤到900℃以上，但是在插到1300℃以上的金属液中和从金属液中取出时，要经受巨大的温度变化，要求升液管在这种情况下不产生裂纹。

2、良好的耐渣蚀性能。金属液表面的高温渣层具有很大的腐蚀能力，升液管必须具备抵抗渣蚀的能力才不会受到破坏。

3、良好的气密性。由于黑色金属比重较大，工作压力比铝合金高数倍，因此升液管要有较高的气密性，以保证工作时气体不会通过升液管泄漏。

4、较高的强度。升液管插入金属液时，会受到金属液的浮力作用，尤其黑色金属液浮力更大。升液管只有具备较高的强度，才不会发生断裂现象。

本发明的目的是为了克服已有技术的不足而提供一种整体浇灌复合升液管。这种升液管可用普通耐火材料，采用整体浇灌工艺，在铸造现场制造。此种升液管不仅适用于铸铁、铸钢材料的低压铸造，而且也适用于铸铝、铸铜等有色金属的低压铸造。试验结果表明，其各方面性能均满足了使用要求。

整体浇灌复合升液管的结构特征是：以钢管作为承重和防止气体泄漏的骨架;钢管可以是无缝钢管，也可以是能承受低压铸造时工作压力的焊接钢管。钢管内外浇灌高铝矾土耐火材料，耐火材料层中放有加固钩和加固环，以提高耐火材料层的强度;钢管上端焊有法兰盘，便于升液管定位;钢管管体外侧焊有小钢柱，以防止高铝矾土耐火材料与钢管脱离。

整体浇灌复合升液管与金属液接触的工作层是浇灌的高铝矾土耐火材料。由于这种材料的耐火度和荷重软化温度较高，同时抵抗温度急剧变化能力和抗渣蚀性较大，因而升液管具有良好的耐急冷急热性能和良好的耐渣蚀性能。升液管管壁中央的无缝钢管或经打压检查合格的焊接钢管，可以承受数兆帕的压力而不产生泄漏，确保了升液管良好的气密性。若升液管的耐火材料重100-500公斤，承重钢管管壁厚度大于8-12毫米时，升液管在移动或插入金属液时就不会断裂，具有较高的强度。

曾对钢管与浇灌的高铝矾土耐火材料的结合情况作过研究。众所周知，钢铁材料比高铝矾土耐火材料的线膨胀系数大得多，但是在升液管插入金属液时，包在钢管外的高铝钒土耐火材料的表层温度急剧升高数百度，而靠近钢管的内层耐火材料的温度并不是立即发生变化。由于高铝矾土耐火材料导热系数很低，而升液管在金属液中工作的时间仅有数分钟，钢管与耐火材料结合处温度的上升是缓慢和有限的。实际使用情况表明，当钢管与金属液间的耐火材料厚度大于25毫米时，这种整体浇灌复合升液管的钢管与耐火材料结合部分在工作时不会因材料的热膨胀系数不同而受到破坏。