离心铸管

离心铸管，也称离心铸造钢管，是一种通过离心铸造法生产的钢管。这种方法尤其适用于耐热钢管的制作。离心铸造法因其高效性和铸管组织的紧密性而被西方国家广泛采用。

发展历史

世界上第一台离心铸管机由英国人安德克于1849年制造，并在1852年成功铸造了长3.6米、直径75毫米的离心铸管。随后，美国、加拿大、法国、日本、德国分别在1922年、1923年、1928年、1940年、1945年开始生产离心铸管。在中国，最早的离心铸管车间建于日本占领时期的鞍山钢铁厂。尽管中国的离心铸管行业发展起步较晚，但在80年代以后，中国在离心铸管的研究和生产方面取得了显著进步。

特点

运动特点

在离心力的作用下，密度较小的物质会向旋转中心移动，即内浮现象；而密度较大的物质则会向外侧移动，即外沉现象。这些物质的浮沉速度相对于重力铸造时可提高约G倍。因此，离心铸造时，密度较小的气泡和渣粒能够快速移向自由表面或位于铸型中部的浇注补缩系统中。然而，铸件可能会出现密度偏析的问题。

凝固特点

凝固过程通常是从铸管外部向内部依次进行。

离心铸造的补缩能力较强，金属液的离心力约为重力的G倍，这使得它具备较强的克服晶粒间缩松的能力。

在离心铸型内的金属液在结晶前沿会发生相对滑动，导致铸件横截面呈现出倾斜状的柱状晶。若滑动剧烈，则可能形成等轴晶。

铸型圆柱表面的金属液会逐层填充铸型。

分类

离心铸管可根据铸型特点分为多种类型，包括水冷金属型离心铸管、涂料金属型离心铸管、树脂砂衬离心铸管和已被淘汰的砂型离心铸管。

水冷金属型离心铸管

水冷金属型离心铸管，又称拉沃德离心铸管法，其特点是使用长流槽，浇注时可通过移动浇注槽或铸型来实现。由于采用了专门的水冷装置，结构较为复杂，成本较高。此外，由于水的激冷作用，铸管常会出现白口，需要进行热处理。这种类型的铸管生产效率高，主要用于大批量生产中小直径的球墨铸铁管。

涂料金属型离心铸管

涂料金属型离心铸管，又称热模法离心铸管，最初由德国迪克(Duker)公司研发并使用。其特点是金属型不带水套，主机不作水平运动，使用短流槽，并在铸型内表面喷上一层涂料，可以获得无白口的铸态离心管。这种机器结构简单，成本较低，更换铸型方便，铸型寿命长，铸管直径不受限制，可用于生产灰铁管和球铁管。

树脂砂衬离心铸管

没药树砂衬离心铸管的特点是在金属型内表面涂覆一层以树脂为粘结剂的砂衬，这极大地提高了金属型的使用寿命，并能获得无白口的铸态离心管，特别适合生产大口径球铁管。

生产设备

离心铸管的主要生产设备是离心铸管机，该设备包含主机、传动系统、浇注系统、喷涂拉管装置、涂料系统、冷却系统、液压系统及电控系统等多个组成部分。在车间布局时，应考虑现有厂房的利用率，以及其他设备的配合和协调，如冲天炉的熔化率应与铸管机的生产率相匹配，以确保生产流程的顺畅。

生产工艺

工艺方法

离心铸管的生产工艺主要包括控制浇注速度不低于20千克/秒；在浇注过程中向内壁施加保护剂；从开始浇注时至10秒钟内任意时间点，按照一定规律逐渐增加型筒转速，直到浇注结束；浇注完成后，继续按照一定规律逐步降低型筒转速，直至铸件完全凝固。

工艺特点

采用此工艺生产的离心铸造钢管，无需额外添加设备和材料即可控制制品的等轴晶率，获得全部细小的等轴晶制品，显著提升铸件的力学性能。经离心机高速旋转产生的离心钢管密度高，比重可达7.85，组织均匀致密，无气孔、疏松等缺陷。其抗拉强度接近轧制无缝管的强度，且价格实惠，具有明显的竞争优势。钢管的内外径尺寸、长度、数量均可根据客户需求定制。

主要用途

离心铸管主要用于输送水、天然气、空气、油和供暖蒸汽等低压流体和其他用途的焊接钢管。在冶金设备的专业辊道、托辊、油缸缸体等领域也有广泛应用。

存在问题

尽管离心铸造工艺已经相当成熟，技术和设备参数化程度高，但仍存在一些挑战：

红外线控制型筒温度时，只能测量型筒外表面的温度，实际上有效温度应该是型筒内部的温度，特别是对于较长的型筒中间部位，目前仍需人工手动测量型筒两端的温度。

清理型筒后，会产生大量高温涂料灰尘，严重影响车间环境和空气质量。现有的布袋式除尘方式效果不佳，而吸风式除尘则需要大功率电机及相关设施支持，尚未发现更为环保的解决方案。

目前，直径小于50毫米的管径铸造仍是难题。一方面，浇筑金属时，目前仅依靠浇口压力头喷射解决问题。另一方面，直径较小的铸管转速较高，容易出现夹杂或断裂等问题，这些问题都需要进一步研究解决。

参考资料

离心铸管是什么?.百家号.2024-10-22

[科普中国]-离心铸管.科普中国网.2024-10-22

离心铸管的分类有什么.百家号.2024-10-22