離心鑄管

世界第一台離心鑄管機是1849年有英國人安德剋制造出來的，並於1852年鑄造出長為3.6m、直徑為75mm的離心鑄管。美國、加拿大、法國、日本、德國分別於1922年、1923年、1928年、1940年、1945年生產離心鑄管，我國最早的離心鑄管車間時日本侵佔東北時在鞍鋼建立起來的。

西方發達國家大多采用離心鑄造法生產離心鑄管，我國在80年代以前，除鞍鋼鑄管廠採用砂型離心鑄造法生產部分鑄鐵管外，主要採用連續鑄造法生產鑄管，質量和性能都比較差，與先進國家相比，還存在很大差距。但隨着中國離心鑄管行業的發展，國內在離心鑄管研究、生產方面，都取得了很大的進展和成績。

在離心力作用下，密度較小的質點向旋轉中心移動（內浮）；密度較大質點向型壁移動（外沉）。它們的浮、沉速度比一般重力鑄造時可大約 G 倍，故離心鑄造時密度較小的氣泡、渣粒能很快移向自由表面或處於鑄型中部的澆注補縮系統中，但鑄件易產生密度偏析 ^[2]  。

（1）凝固順序是由鑄管外表皮向內表皮凝固。

（2）離心鑄造的補縮能力強，金屬液的離心力比重力大 G 倍，它具有較大的克服晶粒間補縮通道對晶粒間縮松進行補縮的能力。

（3）進入離心鑄型的金屬液會在結晶前緣上有固液相混合區上發生相對滑動，使鑄件橫斷面上得到傾斜狀的柱狀晶。如果滑動劇烈，促使形成等軸晶。

（4）進入鑄型圓柱表面上的金屬液是逐層覆蓋在軸向上充填鑄型。

離心鑄管根據鑄型特點可分為水冷金屬型離心鑄管、塗料金屬型離心鑄管、樹脂砂襯離心鑄管、砂型離心鑄管（已淘汰） ^[1]  。

水冷金屬型離心鑄管又稱拉沃德離心鑄管法，其結構特點是使用長流槽，澆注時可以是澆注槽移動，也可以是鑄型移動，由於採用專用的水冷裝置，結構複雜，造價高。另外，由於水的激冷作用，鑄管往往出現白口，需要熱處理，鑄管生產效率高，一般用來批量生產中小直徑的球鐵管。

塗料金屬型離心鑄管又稱熱模法離心鑄管，最早研製和使用這種工藝的是德國迪克(Duker)公司，其結構特點是金屬型不帶水套，主機不作水平運動，使用短流槽，在鑄型內表面噴上一層塗料，可獲得無白口的鑄態離心管，這種機器結構簡單，造價低，更換鑄型方便，並且鑄型壽命長，鑄管直徑不受限制，可生產灰鐵管和球鐵管。

樹脂砂襯離心鑄管工藝特點是在金屬型內表面掛上一層以樹脂作為粘結劑的砂襯，從而大大提高了金屬型壽命，並可獲得無白口的鑄態離心管，特別適合大口徑球鐵管生產。

離心鑄管主要有離心鑄管機採用不同的離心鑄造法生產。離心鑄管機有主機、傳動系統、澆注系統、噴塗拉管裝置、塗料系統、冷卻系統、液壓系統及電控系統等部分組成。

離心鑄管機在車間上的佈置，要考慮現有廠房的利用，與其他設備的配套和協調。如沖天爐的熔化率要與鑄管機生產率相匹配，出鐵時不干擾鑄管生產，鐵水運輸路徑要短等等。

主要技術特徵是控制澆注速度≥20kg/s；在澆注過程中向內壁施加保護劑；從開始澆注時至10秒鐘內任一時刻起，以一定的規律增加型筒轉速，直至澆注完畢；澆注結束後，又以一定的規律連續地降低型筒轉速，直至鑄件完全凝固。

採用本發明離心鑄造鋼管，無需添加任何設備和材料，就可以控制製品的等軸晶率，能獲得全部細小的等軸晶的製品，大大提高鑄件的力學性能。經過離心機的高速旋轉生產的離心鋼管，密度高，比重可達到7.85，組織均勻緻密，沒有氣孔、疏鬆等缺陷。抗拉強度接近軋製無縫管的強度，且價格便宜，具有明顯的優勢。鋼管的內、外徑尺寸、長度、數量均可根據客户的需要生產。

產品主要用來保送水、天然氣、氣氛、油和取暖冷拔合金管蒸汽等正常較工業氣壓力流體和其餘用途的焊接鋼管，其在冶金設備專業輥道以及託輥、油缸缸體等領域都應用廣泛。

雖然離心鑄造工藝已經日趨完善，技術及設備參數化，但是仍然存在以下問題：

（1）紅外線控制型筒温度只能測量型筒外表温度，實際有效温度為型筒內部温度，尤其是較長的型筒的中段，只能利用手工對型筒的兩端用紅外線測温。

（2）型筒的清理後，會產生大量的高温塗料灰塵，造成車間的環境及空氣質量污染。布袋式除塵方式難以收集，吸風式要求大功率電機及配套設施，暫沒有更環保的方法解決。

（3）小於 50mm 的管徑的鑄造仍然是難點，首先，澆入金屬，現階段僅靠澆口壓力頭噴射解決。其次，直徑小的鑄管轉速高，容易出現夾雜或者斷管等問題，都有待於持續研究。