本發(fā)明涉及技術電渣熔鑄領域，更具體的說是涉及一種三通閥體電渣熔鑄成型裝置。

背景技術：

三通閥體作為一種通用零部件，已在諸多領域成為不可或缺的組成部分。目前，三通閥體的成型方法主要有鑄造成型法、模鍛成型法及自由鍛成型法。其中，模鍛成型法受到設備加工能力的影響，只能滿足小尺寸的三通閥體的成型制造，而對于大型的三通閥體只能采用鑄造成型法和自由鍛成型法。

但是，采用鑄造成型法進行三通閥體成型時，三通閥體容易產(chǎn)生縮孔及裂紋等缺陷，其成品率較低，特別是對于一些鑄造性能較差的金屬材料來說，當其應用在一些高溫高壓的管路系統(tǒng)中時，還可能會導致安全隱患的出現(xiàn)。

而對于采用自由鍛成型法制造的三通閥體，或多或少都存在壁厚不均的現(xiàn)象，如果該三通閥體應用在高溫領域時，將會產(chǎn)生熱應力不均現(xiàn)象，這會對三通閥體本身帶來不良影響。

因此，如何提高三通閥體鑄件的質量是本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種三通閥體電渣熔鑄成型裝置，首次實現(xiàn)了將電渣熔鑄成型技術引入到三通閥體的成型制造中，能夠滿足大型三通閥體的成型制作，有效避免鑄造缺陷的產(chǎn)生，提高了三通閥體鑄件的質量。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種三通閥體電渣熔鑄成型裝置，包括：變壓器、結晶器和自耗電極；

所述變壓器的兩端分別連接所述結晶器和所述自耗電極，并且所述結晶器和所述自耗電極均通過導線與所述變壓器進行連接；

所述結晶器的外壁上安裝有冷卻水進口和冷卻水出口，內(nèi)部設置有與所述三通閥體匹配的成型腔；所述成型腔的底部設置有存放熔渣的熔渣池；

所述自耗電極遠離所述變壓器的一端插入所述熔渣池；所述自耗電極的內(nèi)部中心孔內(nèi)吊設有吊桿，所述吊桿底端固定連接有中腔砂型，且所述中腔砂型插入所述成型腔內(nèi)并與所述成型腔相匹配。

優(yōu)選的，所述自耗電極為中空圓柱桶狀結構。

優(yōu)選的，所述結晶器包括：相互對稱的左半結晶器和右半結晶器，且所述左半結晶器和所述右半結晶器通過螺栓固定成為一體。

優(yōu)選的，所述中腔砂型通過以下步驟制作而成：

(1)準備所述中腔砂型制作時所需的原材料，所述原材料包括：砂型芯體和配制耐火涂層漿料的原料，其中配制耐火涂層漿料的原料包括：電熔剛玉砂、礦化劑、粘結劑、消泡劑和潤濕劑；

(2)配制耐火涂層漿料：選取粒度為230～325目的電熔剛玉砂，并向電熔剛玉砂中添加礦化劑，并攪拌均勻，之后加入粘結劑并攪動，在攪動粘結劑的過程中再緩慢加入電熔剛玉砂和礦化劑，并攪拌25～35分鐘，再加入消泡劑和潤濕劑，并持續(xù)攪拌2.5～3.5個小時，靜置1.5～2.5個小時，制得耐火涂層漿料；

(3)清洗砂型芯體的外表面：將乳化水清洗劑與水按照1:1的比例混合配制成清洗液，再將砂型芯體放入配制好的清洗液中清洗7～10秒，取出砂型芯體并用清水清洗，晾干備用；

(4)涂掛耐火涂層漿料：將經(jīng)過步驟(3)的砂型芯體放入步驟(2)制得的耐火涂層漿料中靜置10～15秒；

(5)將經(jīng)過步驟(4)的砂型芯體取出，待流掉多余的漿料后，向砂型芯體外表面播撒電熔剛玉砂；

(6)將經(jīng)過步驟(5)的砂型芯體進行干燥，干燥時間大于12小時，干燥的環(huán)境溫度控制在20～24℃，環(huán)境濕度控制在30～50％；

(7)重復步驟(4)～(6)，直至砂型芯體外表面的耐火涂層達到15～30mm；(8)將經(jīng)過步驟(7)的砂型芯體外表面涂掛一遍耐火涂層漿料，完成表面封漿；

(9)將經(jīng)過步驟(8)得到的砂型芯體送入加熱爐中進行焙燒，獲得中腔砂型。

優(yōu)選的，在步驟(9)中焙燒分為5個階段，具體可參見附圖7，包括：

第一階段：升溫速度為為4～5℃/min，焙燒溫度為250～300℃，保溫時間為1～1.5h；

第二階段：升溫速度為3～4℃/min，焙燒溫度為450～550℃，保溫時間為1.5～2h；

第三階段：升溫速度為4～5℃/min，焙燒溫度為700～750℃，保溫時間為1.5～2h；

第四階段：升溫速度為3～4℃/min，焙燒溫度為950～1350℃，保溫時間為2～3h；

第五階段：冷卻至室溫。

優(yōu)選的，在步驟(2)的耐火涂層漿料配制過程中，固液比控制在2.8～3.6之間，且ph值控制在8～10之間。

優(yōu)選的，所述粘結劑選用硅溶膠。

優(yōu)選的，所述礦化劑主要由高嶺土、碳酸鈣及硼酸制作而成，且高嶺土、碳酸鈣及硼酸在耐火涂層漿料中所占的比例分別為9～18％、1～4％及2～5％。

優(yōu)選的，所述消泡劑包括硅樹脂，且消泡劑在耐火涂層漿料中所占的比例為0.1～0.7％。

優(yōu)選的，所述潤濕劑選用jfc潤濕劑，且潤濕劑在耐火涂層漿料中所占的比例為0.1～0.7％。

經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明公開提供了一種三通閥體電渣熔鑄成型裝置，首次實現(xiàn)了將電渣熔鑄成型技術引入到三通閥體的成型制造中，能夠滿足大型三通閥體的成型制作，有效避免鑄造缺陷的產(chǎn)生，提高了三通閥體鑄件的質量。

另外，本發(fā)明還提供了中腔砂型的制備方法，制得的中腔砂型專門用于利用電渣熔鑄成型方法實現(xiàn)三通閥體的制造中。

因此，本發(fā)明提供的三通閥體電渣熔鑄成型裝置成功實現(xiàn)了三通閥體的電渣熔鑄成型，填補了三通閥體在電渣熔鑄領域的空白。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1附圖為本發(fā)明提供的三通閥體電渣熔鑄成型裝置的結構示意圖；

圖2附圖為本發(fā)明提供的三通閥體示例一；

圖3附圖為本發(fā)明提供的三通閥體示例一的剖面圖；

圖4附圖為本發(fā)明提供的三通閥體示例二；

圖5附圖為本發(fā)明提供的三通閥體示例二的剖面圖；

圖6附圖為本發(fā)明提供的結晶器的結構示意圖；

圖7附圖為本發(fā)明提供的中腔砂型的耐火涂層燒結的曲線圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例公開了一種三通閥體電渣熔鑄成型裝置，該裝置首次將電渣熔鑄成型技術引入到三通閥體的成型制造中，能夠滿足大型三通閥體的成型制作，有效避免鑄造缺陷的產(chǎn)生，提高了三通閥體鑄件的質量。

目前，常用的三通閥體的制造方法都存在著不同的缺陷，如果能夠將電渣熔鑄成型方法引入到三通閥體的成型制造中，可以有效避免鑄造缺陷的產(chǎn)生，提高材料的利用率，并有效降低三通閥體的制造成本。

但是，目前并沒有現(xiàn)成的電渣熔鑄設備可以用于三通閥體的成型制造，尤其是三通閥體內(nèi)部還存在著內(nèi)部空腔，因此，現(xiàn)有的電渣熔鑄設備是無法實現(xiàn)三通閥體的制造的。為此，本發(fā)明提供了一種專門適用于三通閥體的電渣熔鑄成型裝置。

本發(fā)明提供了一種三通閥體電渣熔鑄成型裝置，包括：變壓器、結晶器1和自耗電極2；

變壓器的兩端分別連接結晶器1和自耗電極2，并且結晶器1和自耗電極2均通過導線與變壓器進行連接；結晶器1的外壁上安裝有冷卻水進口6和冷卻水出口7，內(nèi)部設置有與三通閥體匹配的成型腔3；成型腔3的底部設置有存放熔渣的熔渣池；

自耗電極2遠離變壓器的一端插入熔渣池；自耗電極2的內(nèi)部中心孔內(nèi)吊設有吊桿4，吊桿4底端固定連接有中腔砂型5，且所述中腔砂型5插入所述成型腔3內(nèi)并與所述成型腔3相匹配。

當通電時，自耗電極、熔渣池、結晶器以及變壓器形成回路，熔渣池內(nèi)的熔渣會放出焦耳熱，而自耗電極的底端是插入熔渣池內(nèi)的，在焦耳熱的作用下自耗電極底端端頭逐漸熔化，熔融匯聚成液滴，穿過熔渣池后落入結晶器的成型腔中，進而逐漸形成金屬熔池，而金屬熔池在水冷的作用下迅速凝固，則三通閥體逐漸在成型腔中成型。

成型腔由中腔和橫腔構成，如附圖1所示為中腔和橫腔呈90度的三通閥體電渣熔鑄成型裝置的示意圖；附圖2和附圖3為中腔和橫腔呈90度的三通閥體鑄件。附圖6為中腔和橫腔呈45度的結晶器的示意圖；附圖4和附圖5為中腔和橫腔呈45度的三通閥體鑄件。另外，依據(jù)成型腔中中腔和橫腔的角度不同，可以制作出0～90度(不包括0度)范圍內(nèi)的三通閥體鑄件。制作完成后，再對成型的橫腔部進行加工即可得到三通閥體成品。由于在制作過程中采用了中腔砂型形成了中腔，節(jié)約了材料，降低了成本。

在具體實施例中，橫腔長度可設計為1100mm，直徑385mm，中腔長度855mm，直徑485mm，橫腔中心線到中腔下部距離230mm，中腔空腔直徑270mm，深度700mm，材質可根據(jù)需要采用不同材質的自耗電極熔鑄。在橫腔和中腔側壁上可根據(jù)需要修改結晶器熔鑄出凸臺，以便增加旁路和補償管路。

為了進一步優(yōu)化本發(fā)明的技術方案，自耗電極2為中空圓柱桶狀結構。

為了進一步優(yōu)化本發(fā)明的技術方案，結晶器包括：相互對稱的左半結晶器和右半結晶器，且左半結晶器和右半結晶器通過螺栓固定成為一體。

在電渣熔鑄時，中腔砂型需要承受的高溫要遠遠高于傳統(tǒng)鑄造用的砂型，因此，有些傳統(tǒng)的砂型無法在電渣熔鑄中應用，如果不能解決中腔砂型的耐高溫問題，三通閥體內(nèi)部空腔的成型就無法實現(xiàn)，也就無法實現(xiàn)利用電渣熔鑄成型方法實現(xiàn)三通閥體的制造。為此，本發(fā)明還專門使用全新的中腔砂型。

本發(fā)明還提供了一種中腔砂型的制備方法，中腔砂型通過以下步驟制作而成：

(1)準備中腔砂型制作時所需的原材料，原材料包括：砂型芯體和配制耐火涂層漿料的原料，其中配制耐火涂層漿料的原料包括：電熔剛玉砂、礦化劑、粘結劑、消泡劑和潤濕劑；

(2)配制耐火涂層漿料：選取粒度為230～325目的電熔剛玉砂，并向電熔剛玉砂中添加礦化劑，并攪拌均勻，之后加入粘結劑并攪動，在攪動粘結劑的過程中再緩慢加入電熔剛玉砂和礦化劑，并攪拌25～35分鐘，再加入消泡劑和潤濕劑，并持續(xù)攪拌2.5～3.5個小時，靜置1.5～2.5個小時；其中，剛玉砂占比50-60％，礦化劑占比10-15％，粘結劑占比5-15％，消泡劑占比5-15％，潤濕劑占比10-15％；

分批加入電熔剛玉砂和礦化劑能夠使得攪拌的更加均勻，效果更好。

(3)清洗砂型芯體的外表面：將乳化水清洗劑與水按照1:1的比例混合配制成清洗液，再將砂型芯體放入配制好的清洗液中清洗7～10秒，取出砂型芯體并用清水清洗，晾干備用；

(4)涂掛耐火涂層漿料：將經(jīng)過步驟(3)的砂型芯體放入耐火涂層漿料中靜置10～15秒；

(5)將經(jīng)過步驟(4)的砂型芯體取出，待流掉多余的漿料后，向砂型芯體外表面播撒電熔剛玉砂；

(6)將經(jīng)過步驟(5)的砂型芯體進行干燥，干燥時間大于12小時，干燥的環(huán)境溫度控制在20～24℃，環(huán)境濕度控制在30～50％；

(7)重復步驟(4)～(6)，直至砂型芯體外表面的耐火涂層達到15～30mm；

在實際操作過程中，隨著厚度的增加，撒播的電熔剛玉砂的粒度逐漸增大，粒度依次為100～120目，50～60目，35～40目，20～25目。在具體實現(xiàn)時，將耐火涂層的厚度也均勻分為四個等級，每個等級的厚度對應著一個電熔剛玉砂的厚度。

(8)將經(jīng)過步驟(7)的砂型芯體外表面涂掛一遍耐火涂層漿料，完成表面封漿；

(9)將經(jīng)過步驟(8)得到的砂型芯體送入加熱爐中進行焙燒，獲得中腔砂型。

經(jīng)過全新制作的中腔砂型由于使用了電熔剛玉砂和礦化劑能夠在電渣熔鑄中應用，耐高溫性能好。

為了進一步優(yōu)化本發(fā)明的技術方案，在步驟(9)中焙燒分為5個階段，包括：

第一階段：升溫速度為為4～5℃/min，焙燒溫度為250～300℃，保溫時間為1～1.5h；

第二階段：升溫速度為3～4℃/min，焙燒溫度為450～550℃，保溫時間為1.5～2h；

第三階段：升溫速度為4～5℃/min，焙燒溫度為700～750℃，保溫時間為1.5～2h；

第四階段：升溫速度為3～4℃/min，焙燒溫度為950～1350℃，保溫時間為2～3h；

第五階段：冷卻至室溫。

將焙燒分為五個階段能夠保證燒制出來的中腔砂型品質好，不致有裂痕。

為了進一步優(yōu)化本發(fā)明的技術方案，在步驟(2)的耐火涂層漿料配制過程中，固液比控制在2.8～3.6之間，且ph值控制在8～10之間。

為了進一步優(yōu)化本發(fā)明的技術方案，粘結劑選用硅溶膠。

為了進一步優(yōu)化本發(fā)明的技術方案，礦化劑主要由高嶺土、碳酸鈣及硼酸制作而成，且高嶺土、碳酸鈣及硼酸在耐火涂層漿料中所占的比例分別為9～18％、1～4％及2～5％。

為了進一步優(yōu)化本發(fā)明的技術方案，消泡劑包括硅樹脂，且消泡劑在耐火涂層漿料中所占的比例為0.1～0.7％。

為了進一步優(yōu)化本發(fā)明的技術方案，潤濕劑選用jfc潤濕劑，且潤濕劑在耐火涂層漿料中所占的比例為0.1～0.7％。

其中，jfc潤濕劑是指脂肪醇聚氧乙烯醚。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。