專利名稱：一種適于厚大斷面鑄件的快速強制冷卻系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種冷卻系統。
背景技術：
球鐵鑄件在保留了普通鑄鐵工藝性能等多種優點的同時，強度和韌性發 生了質變，趕上或超過了鋼的強度和韌性。由于球鐵件具有良好的綜合性能 而得到廣泛的應用，隨著生產技術的進步，厚大斷面球鐵鑄件(壁厚大于
100mm)的生產不斷增長，壁厚不斷增加，用于制造大型的耐壓、耐磨、耐 熱及低溫下使用的零件。高性能球鐵抗拉強度可達1200MPa，同時具有良好 的韌性。在發達國家如德國、法國、日本等國生產的厚大斷面球鐵鑄件壁厚 大于500mm，重量超過100噸，球化效果良好，機械性能較高。與普通的球鐵 相比，厚大斷面球鐵經過較長時間(一般為30個小時以上)的液態冷卻和共 晶凝固，從而導致球化衰退、球墨畸變、石墨飄浮、元素片析、縮松、縮孔 等缺陷，導致厚大斷面球鐵力學性能急劇降低，成為制約高性能厚大斷面球 鐵生產的瓶頸。目前常采用增加冷鐵的工藝措施來加快球鐵鑄件的冷卻速 度，但是由于冷鐵的激冷能力有限，厚大斷面球鐵鑄件的凝固時間仍然較長， 不可避免地出現球化衰退等現象。
發明內容
本發明的目的是為解決現有厚大斷面球鐵經過較長時間的液態冷卻和共 晶凝固，導致球化衰退、球墨畸變、石墨飄浮、元素片析、縮松、縮孔等缺 陷，導致厚大斷面球鐵力學性能急劇降低的問題，提供一種適于厚大斷面鑄 件的快速強制冷卻系統。本發明由冷卻芯管3、噴嘴4、液氮急冷器5、液氮 罐10和低溫截止閥12組成，液氮罐10的出口端與低溫截止閥12的一端相 連接，低溫截止閥12的另一端與液氮急冷器5的進口端相連接，液氮急冷器 5的另一端設在冷卻芯管3的空腔13內，空腔13內的液氮急冷器5上設有 噴嘴4。本發明將液氮通入冷卻芯管3的空腔13內，液氮遇熱后吸收大量的 熱量并迅速氣化，轉變為氮氣后導出。采用液氮作為冷卻介質，冷卻能力強，
與采用以水為冷卻介質相比，安全可以得到保證。本發明適合于厚大斷面球
鐵尤其是壁厚超過500mm的超厚大斷面球鐵的強制冷卻。本發明通過在厚大 斷面鑄件(芯)中通入流態冷卻介質(液氮)，導出厚大斷面球鐵鑄件在凝固 過程中釋放的大量潛熱，保證了厚大斷面球鐵鑄件的凝固時間不大于2小時。 本發明大大加快了鑄件的冷卻速度，縮短了鑄件的凝固時間，有效控制了厚 大斷面球鐵鑄件的質量。
圖l是本發明的整體結構示意圖，圖2是圖1的A-A剖視圖。圖中的附 圖標記l是鑄型，2是工件(厚大斷面鑄件)，6是安全閥，7是壓力表，8是 截止閥，9是汽化器，ll是排空閥。
具體實施例方式
具體實施方式
一(參見圖1 圖2)本實施方式由冷卻芯管3、噴嘴4、 液氮急冷器5、液氮罐10和低溫截止閥12組成，液氮罐10的出口端與低溫 截止閥12的一端相連接，低溫截止閥12的另一端與液氮急冷器5的進口端 相連接，液氮急冷器5的另一端設在冷卻芯管3的空腔13內，空腔13內的 液氮急冷器5上設有噴嘴4。
具體實施方式
二(參見圖1~圖2)本實施方式冷卻芯管3的材質為石墨。 石墨的導熱系數大，能使大型球鐵鑄件凝固過程中釋放的大量潛熱傳遞到冷 卻系統中，并通過冷卻系統導出，實現快速凝固的目的。其它與具體實施方 式一相同。
具體實施方式
三(參見圖1~圖2)本實施方式液氮急冷器5的材質為紫 銅。紫銅的導熱性能好、強度高，有利于熱的傳遞。
權利要求
1、一種適于厚大斷面鑄件的快速強制冷卻系統，它由冷卻芯管(3)、噴嘴(4)、液氮急冷器(5)、液氮罐(10)和低溫截止閥(12)組成，其特征在于液氮罐(10)的出口端與低溫截止閥(12)的一端相連接，低溫截止閥(12)的另一端與液氮急冷器(5)的進口端相連接，液氮急冷器(5)的另一端設在冷卻芯管(3)的空腔(13)內，空腔(13)內的液氮急冷器(5)上設有噴嘴(4)。
2、 根據權利要求1所述的一種適于厚大斷面鑄件的快速強制冷卻系統， 其特征在于冷卻芯管(3)的材質為石墨。
3、 根據權利要求1所述的一種適于厚大斷面鑄件的快速強制冷卻系統， 其特征在于液氮急冷器(5)的材質為紫銅。
全文摘要
一種適于厚大斷面鑄件的快速強制冷卻系統，它涉及一種冷卻系統。本發明的目的是為解決現有厚大斷面球鐵經過較長時間的液態冷卻和共晶凝固，導致球化衰退、球墨畸變、石墨飄浮、元素片析、縮松、縮孔等缺陷，導致厚大斷面球鐵力學性能急劇降低的問題。本發明液氮罐的出口端與低溫截止閥的一端相連接，低溫截止閥的另一端與液氮急冷器的進口端相連接，液氮急冷器的另一端設在冷卻芯管的空腔內，空腔內的液氮急冷器上設有噴嘴。本發明適合于厚大斷面球鐵尤其是壁厚超過500mm的超厚大斷面球鐵的強制冷卻，保證了厚大斷面球鐵鑄件的凝固時間不大于2小時，大大加快了鑄件的冷卻速度，縮短了鑄件的凝固時間，有效控制了厚大斷面球鐵鑄件的質量。
文檔編號B22D27/04GK101195159SQ20071014492
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月25日 優先權日2007年12月25日
發明者孫劍飛, 寧志良, 曹福洋 申請人:哈爾濱工業大學