CN100525960C - 大型轴类制品立式铸造与修复装置及使用方法 - Google Patents

大型轴类制品立式铸造与修复装置及使用方法 Download PDF

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CN100525960C CNB2007101104756A CN200710110475A CN100525960C CN 100525960 C CN100525960 C CN 100525960C CN B2007101104756 A CNB2007101104756 A CN B2007101104756A CN 200710110475 A CN200710110475 A CN 200710110475A CN 100525960 C CN100525960 C CN 100525960C
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Abstract

本发明大型轴类制品立式铸造与修复装置及使用方法为机械领域。框架与操作台及框架台紧固与移动臂活连接,保温罐与操作台及基础紧固与导向管螺纹连接,防漏罐与操作台及框架台及基础、操作台与框架台及基础紧固,立柱与框架台及基础紧固与升降台活连接,升降台与顶尖轴轴承连接,升降台与电机紧固,顶尖轴与电机变速箱连接,顶尖轴与卡盘键连接,顶尖轴、基础件、移动臂的定位尖支撑,卡盘与基础件卡扣,框架台、结晶器、感应器、浇口杯均法兰连接,结晶器与内衬、基础件与密封环及防漏槽套装,浇口杯与热电偶镶嵌,基础件与卡具及上锁环及下锁环紧固。基础件经处理、安装、加工、停止加工、后处理获产品/修复品。用于轴类铸造或修复。质量高。

Description

大型轴类制品立式铸造与修复装置及使用方法技术领域

本发明大型轴类制品立式铸造与修复装置及使用方法,涉及

机械技术领域;特别涉及加工机械技术领域;尤其涉及对轴类制品的铸造与修复加工机械技术领域;具体涉及大型轴类制品立式铸造与修复装置及使用方法技术领域。

背景技术

现有的轴类制品复合制造方法包括:离心复合铸造、HIP真空静压成型复合制造、CPC连续包覆浇注复合制造、连续(激光、电弧、等离子)堆焊修复等方法。离心复合铸造方法,由于只能采用球墨铸铁等铸铁类材质作为心部填充材料,其辊芯强度、韧性指标受到限制。因此适合于对轴心强度要求不高的场所。HIP真空静压成型复合制造方法,系采用粉末冶金原理,需在真空状态下,高压烧结成型,其设备投资较大,且不适合超大规格制品生产。CPC连续包覆浇注复合制造方法,采用双感应线圈分别加热轴和填充钢水,连续浇注过程只有单方向垂直拉拔操作,结晶器采用非复合结晶器,外层金属液由无加热能力的敞口包倾翻浇注,温度及金属液杂质控制困难,不适合浇注时间较长的大型制品。连续堆焊修复方法(激光、电弧、等离子),适合于修复使用层较薄的件,对于一次修复量在几吨甚至十几吨的大型修复件效率低、成本高、质量保证性差。

目前对于大型轴类制品典型产品一一冶金轧辊,其使用环境恶劣,成套运行设备(轧机)连续化程度高,特别是随着HSS (高速钢类)轧辊寿命的成倍提高,对轧辊的辊心强度、韧性指标和结合层抗事故能力要求越来越高,离心方法生产的高速钢在抗事故方面明显不足。CPC方法和HIP方法,虽解决了离心轧辊的不足,但针对生产制造的高成本压力,在推广上受到了限制。因此改进上述工艺技术方法的不足,研究新的满足冷连轧、热带连轧、中厚板轧制环境要求的低成本、高性能支撑辊、粗、精轧工作辊工艺方法和制造装备,便成为了业内急需解决的关键。

本发明就是解决上述技术关键的新设备及方法;该设备及方法形成了称之为"CCR,,的自主而独特体系;即"CCR,,的含义为:第一个字母"C"为连续复合铸造缩写的打头字母"C"、第二个字母"C"为中冶京诚(本单位的简称)缩写的打头字母"C"、第三个字母"R"为研究院缩写的打头字母"R,,,故称之为"CCR"。

本发明就是在认真而充分的调查、了解、分析、总结已有的公知技术基础上,为克服和解决已有公知技术存在的诸多不足、缺陷与弊端,从适应加工要求不断提高以及降低生产成本的角度

出发,促进行业的技术进步而研制成功的。发明内容

本发明的目的是提供一种大型轴类制品立式铸造与修复装置及使用方法;本发明中的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,包括数据信息采集处理监控器,还设置有框架、移动臂、保 温罐、导向管、防漏罐、操作台、框架台、立柱、卡盘、顶尖轴、 升降台、第一电才几、工件、卡具、上锁环、密封环、浇口杯、热 电偶、感应器、结晶器、内衬、防漏槽、下锁环、基础;

所述大型轴类制品的立式铸造与修复装置,其框架与操作 台及框架台由紧固件紧固连接,其框架与移动臂滑动及转动活连 接,其保温罐与操作台及基础由紧固件紧固连接,其保温罐与导 向管的一端螺紋连接,其防漏罐放置在保温罐下方及操作台上, 其操作台与框架台及基础由紧固件紧固连接,其四个立柱的上端

与框架台、四个立柱的下端与基础均固定连接,其四个立柱与升 降台四角设置的通孔均滑动活连接、同时立柱上的齿条与安装在

升降台上的第二电机的蜗轮蜗杆啮合连接,其升降台与顶尖轴由 轴承连接,其升降台与第一电机由紧固件紧固连接,其顶尖轴的 下端与第一电机通过变速箱连接,顶尖轴的中段与卡盘键连接, 其顶尖轴的上顶尖与工件下端面的中心以支撑接触的方式连接, 其卡盘与工件的下端以卡扣的方式相连接,其框架台与结晶器下 端的法兰盘、结晶器上端的法兰盘与感应器下端的法兰盘、感应 器上端的法兰盘与浇口杯下端的法兰盘均由紧固件紧固连接,其 结晶器与内衬套装后镶嵌连接、该结晶器的上法兰盘与该内衬上 端的小法兰盘同处于一个平面上,其浇口杯与热电偶镶嵌连接, 其浇口杯的上口与导向管另 一端的下口相对应,其工件上端面的 中心与移动臂横臂端头上的定位尖以支撑接触的方式相连接,其工件与卡具由紧固件紧固连接,其工件与密封环套装连接,其工 件与上锁环由紧固件紧固连接,其密封环与上锁环以顶压的方式 相连接,其工件与防漏槽套装连接,其工件与下锁环由紧固件紧 固连接,其防漏槽与下锁环以顶压的方式相连接。

所述的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,所述保温罐、 热电偶、感应器、控制工件的所述第一电机、控制升降台升降速 度的第二电机均与数据信息采集处理监控器电连接。

所述大型轴类制品立式铸造与修复装置的使用方法,按照工 件的处理、工件的安装、工件的加工、停止对工件的加工后获得 加工品、加工品的后处理后获得产品/修复品的成品的操作步骤 而进行4喿作实施。

通过本发明达到的目的是:研制出一种大型轴类制品的立式

铸造与修复装置的新产品,确定并规范大型轴类制品立式铸造与

修复装置的使用方法,以该设备及方法形成称之为"CCR"的自 主而独特体系,使其易于掌握而使用方便,克服现有各种复合制 造方法质量与成本之间的矛盾。解决目前离心复合铸造、HIP真 空静压成型复合制造、CPC连续包覆浇注复合制造、连续(激光、 电弧、等离子)堆焊修复等专用机械与方法的诸多不足、缺陷与 弊端,作到高质量与低成本的有机结合而综合经济效益佳,并以 此促进本行业的技术进步。 本发明可达到预期目的。

为实现上述目的,本发明提供的技术方案为:一种大型轴类制品立式铸造与修复装置及使用方法;本发明 中的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,包括数据信息采集处 理监控器,还设置有框架、移动臂、保温罐、导向管、防漏罐、 操作台、框架台、立柱、卡盘、顶尖轴、升降台、第一电机、工 件、卡具、上锁环、密封环、浇口杯、热电偶、感应器、结晶器、

内衬、防漏槽、下锁环、基础;

所述的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,所述数据信息 采集处理监控器为通用的数据信息采集处理监控器状结构,所述

框架为门框状结构,所述移动臂为倒置L状结构、该倒置L的垂 直部分为管状结构、该倒置L的横臂端头上以向下方向的方式设 置有带轴承而可转动的定位尖,所述保温罐为底部设置有出钢孔 的杯状结构,所述导向管为反向放置的N字管状结构,所述防漏 罐为杯状结构,所述"f喿作台为平板状结构,所述框架台为设置有 中心透空且俯;〖见向呈"回"字形框架^1状结构,所述立柱共四个、 均为柱状结构、其对角线的两个立柱上连接有齿条,所述卡盘为 车床的床头卡盘状结构,所述顶尖轴为火箭形轴状结构,所述升 降台为设置有中心透空且俯视向呈"回"字形板状结构、该"回" 字形板的四角均设置有通孔,所述第一电机为直流电机,所述工 件为两端段均设置有台阶的轴状结构,所述卡具为两个半圆环形 法兰状结构、该两个半圆环形法兰上均设置有吊耳,所述上锁环、 密封环均为圆环状结构,所述浇口杯为漏斗形状、所述浇口杯的 下端设置有法兰盘,所述热电偶为设置有耐温层的通用热电偶状结构,所述感应器为设置有耐温层及上下均设置有法兰盘的管形 磁瓶变频感应器状结构,所述结晶器为两端均设置有法兰盘的夹 层箱内设置有螺旋管式水箱的结构,所述内衬为管状结构、上端 设置有小法兰盘,所述防漏槽为主视剖面呈一反一正L字的圓筒 环状结构,所述下锁环为圓环状结构,所述基础为钢筋水泥。

所述大型轴类制品的立式铸造与修复装置,其框架与操作 台及框架台由紧固件紧固连接,其框架与移动臂滑动及转动活连 接,其保温罐与操作台及基础由紧固件紧固连接,其保温罐与导 向管的 一端螺紋连接,其防漏罐放置在保温罐下方及操作台上, 其操作台与框架台及基础由紧固件紧固连接,其四个立柱的上端

与框架台、四个立柱的下端与基础均焊接连接,其四个立柱与升 降台四角设置的通孔均滑动活连接、同时立柱上的齿条与安装在 升降台上的第二电机的蜗轮蜗杆啮合连接,其升降台与顶尖轴由 轴承连接,其升降台与第一电机由紧固件紧固连接,其顶尖轴的 下端与第一电机通过变速箱连接,顶尖轴的中段与卡盘键连接, 其顶尖轴的上顶尖与工件下端面的中心以支撑接触的方式连接, 其卡盘与工件的下端以卡扣的方式相连接,其框架台与结晶器下 端的法兰盘、结晶器上端的法兰盘与感应器下端的法兰盘、感应 器上端的法兰盘与浇口杯下端的法兰盘均由紧固件紧固连接,其 结晶器与内衬套装后镶嵌连接、该结晶器的上法兰盘与该内衬上 端的小法兰盘同处于一个平面上,其浇口杯与热电偶镶嵌连接, 其浇口杯的上口与导向管另 一端的下口相对应,其工件上端面的中心与移动臂横臂端头上的定位尖以支撑接触的方式相连接,其 工件与卡具由紧固件紧固连接,其工件与密封环套装连接,其工

件与上锁环由紧固件紧固连接,其密封环与上锁环以顶压的方式 相连接,其工件与防漏槽套装连接,其工件与下锁环由紧固件紧

固连接,其防漏槽与下锁环以顶

所述的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,所述保温罐、 热电偶、感应器、控制工件的所述第一电机、控制升降台升降速 度的第二电机均与数据信息采集处理监控器电连接。

所述的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,所述保温罐、 导向管、防漏罐、密封环、浇口杯、热电偶、感应器、防漏槽均 设置有耐温层。

一种大型轴类制品立式铸造与修复装置的使用方法,应用所 述的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,按如下操作步骤:

(1) 、工件的处理:对直径为400 mm-2000 mm、长度为1500 腿-5500 mm圓轴状的工件除油污后镀铬,对镀铬后的工件加热 至3Q0-600。C;

(2) 、工件的安装:

(2 ).①、在工件上安装好密封环和上锁环,通过上锁环上 的卡具将工件吊起并插入所述大型轴类制品的立式铸造与修复 装置中所述的浇口杯、感应器、结晶器上的内衬所共同构成的同 心孔中;

(2 ).②、在工件上安装好防漏槽和下锁环;

13(2 ).③、将工件定位在顶尖轴的轴尖与移动臂的横臂定位 尖之间,由卡盘将工件卡锁牢固;

(2 ).④、通过升降台将工件上安装好的防漏槽上沿与内衬

上沿相互持平;

(3)、工件的加工:

(3) .①、开启感应器将工件加热至900-IIO(TC;

(3 ).②、开启保温罐的金属液口 ,使金属液通过导向管流 入浇口杯,由金属液对工件实施浇注;同时将感应器的温度提升 至1470-158(TC而使工件的表层获得3-1Q mra的熔化,并同时通 过升降台底面上的第 一电机使工件旋转、工件外表面旋转的线速 度为20-40 mm/s;

(3 ).③、通过升降台上第二电机的蜗轮蜗杆与连接在立柱 上的齿条之间的啮合而对工件向下拉拔,在工件向下拉拔的过程 中、由结晶器对经过铸造的部位凝固成型;

(4) 、停止对工件的加工:待工件向下拉拔至工件上安装的 密封环进入内衬的空腔中时停止对工件的加工而获得加工品;

(5) 、加工品的后处理:对加工品经过淬火、退火、回火的 后处理后而获得产品或修复品的成品。

所述的大型轴类制品立式铸造与修复装置的使用方法,所述 工件的加工、停止均由所述通用的数据信息采集处理监控器进行 监控。

所述的大型轴类制品立式铸造与修复装置的使用方法,所述本发明的工作原理、工作过程、突出特点及优越性是:总体 说来,本发明是鉴于已有技术存在的不足、缺陷与弊端,基于发 明人丰富的专业理论知识和复合耐磨制品制造研发经验,依据钢 铁冶金原理、电磁感应原理和凝固理论基础,提出了大型轴类制 品的立式连续复合铸造与修复工艺技术和装备的构思。其中,针 对工件的表面感应加热和填充金属液的快速升温而提出了采用

单组变频感应器予以实现;针对铸造凝固过程中存在的内外冷却

强度不同会导致内部组织粗化倾向的问题,在采用结晶器快速冷 却的同时、通过旋转工件而带动未凝金属液的液相搅动而打破结

晶前沿的枝晶,以此起到细化内部组织的作用;利用石墨和水冷 铜套组合制作的复合结晶器,通过调整石墨内衬内径的大小,使 得单一铜套结晶器可以与不同内径的内衬相配合,实现了在一定

范围内各种规格的调整;配合具有表面润滑作用的石墨内衬和带 动的已凝固区转动,实现了连铸过程的连续脱壳;针对金属液浇 注初期,底部冷却过快下端不易结合、凝固后期上端的补缩问题, 分别在两端设计了下端防漏槽和上端防漏环;为了解决下端防漏 槽在转动过程与结晶器、防漏环间漏钢事故,采用了金属结构内, 砌筑刚性耐火料和接触面柔性耐火填充料的设计思路;为实现铸 造过程自动控制,提高生产一致性,提高合格率,采用了浸入方 式的连续测温装置与感应器供电功率、加热时间、拉拔速度等参 数的数字信息监控;针对高温连续测温热电偶存在的持续时间短、易熔断问题,采用了表面耐火陶瓷管作外套,端头与金属液 接触端采用传热性能好、耐高温的石墨材料,热电偶触头镶嵌到 石墨材料内,依据热电偶检测到的间接测量相对数据,与设定相 对值比较,经数据处理提供控制调节依据;针对返回修复辊或铸 造轴表面预热氧化、铸造变形问题,除采用加热、铸造全过程立 式装置外,预热前轴表面采用镀铬构思, 一方面保护复合界面浇 注前防氧化,另外,返修制品避免修复后轻微形变导致的精度超 差,轴径部位镀铬层可起到修复余量作用。具体表现在以下几个

方面:

1、 保证复合界面良好的冶金结合质量:本发明通过采用带 磁顿的高、中频变频感应器一而构成创造点之①,实现对工件的 初始端表面高频加热(900 ~1100°C)和浇入外层金属液后的中 频提温(1470—1580°C )。通过时间、温度控制,控制工件表层熔 化3 ~ 10mm,保证填充金属液和工件间的良好结合。由于采用了 单绕组带磁砺线圈,浇注系统结构得到简化浇注操作更便捷。磁 硕的使用使感应漏磁降到最低,同时避免了对系统钢结构及相临 结晶器的影响。

2、 优化组织结构提高产品品质:通过采用石墨一铜套复合 水冷结晶器一而构成创造点之②,对外层金属液的快速冷却,提 高外层金属晶粒细化能力;同时,采用工件的旋转装置(控制轴 外表面线速度20〜40腿/s) —而构成创造点之③,在浇注金属 液后,旋转的工件带动金属液搅动,不断将凝固与液相两相界面的初始晶打碎--而构成创造点之④,从而起到细化组织降低组织 偏析的作用;同时,利用石墨的表面特性,加上带动的已凝固壳 体旋转起到连铸过程的顺利脱模-_而构成创造点之© 。

3、 提高制造成品率:由于结合层质量问题是复合工件出现

问题最突出的缺陷,本发明由于采用了工件镀铬--而构成创造点

之⑥和对工件预热(300 ~60(TC )措施,以及数字信息监控--而构成创造点之⑦,浇口杯内金属液的连续测温--而构成创造点 之⑧、加热电源功率调节、拉拔速度调节、时间等参数,通过信 息监控,提高了产品一致性,从而可有效控制工件表面熔化深度, 保证良好冶金结合的前提下,使界面良好过渡,保证了制造质量。 为实现高温连续金属液测温,解决高温连续测温热电偶易熔断问 题。采用了耐火陶资管做外衬,端头采用耐高温的石墨做传热介 质,将热电偶丝植在石墨堵头内一而构成创造点之⑨,通过间接 测量石墨介质的相对温度实现对温度参数的监控。

4、 降低使用过程事故率:采用强度高、韧性好的低合金钢 做工件,同时采用了连续浇注、加热监控,保证了制件在恶劣使 用环境下的抗断裂能力、抗结合层剥落能力,特别对高速钢类材 质的工件,由于使用寿命成倍提高,因此在寿命周期内的抗事故 能力尤为重要。为了控制制造过程和成品状态低的应力,本发明 采用了差温热处理工艺技术,利用电磁感应原理,使用感应电源 做表面加热源一而构成创造点之⑨,实现了对制件铸造部位的差 温热处理。由于采用了差温热处理工艺技术,在不影响制件的前提下,达到对外层组织、应力的控制,保证了使用过程应力低的 状态。提高了制件抗事故能力。

5、 轴(作为工件)的再回收利用:考虑冶金轧辊心部通常

占整个制件重量的80%左右,轴采用低合金钢材质抗事故能力

虽然得到了提高,但在正常情况下,轴的强度等指标对正常使用

环境来说,质量显得明显过剩。低合金铸钢轴,可以重复使用2 ~ 3次,低合金锻钢轴,可重复使用3~4次。然而由于重复利用 的心轴(作为工件使用),轴颈已处于成品状态,再次返修铸造

必然会带来变形,失去重复利用的价值。为解决这一问题本发明 采用了制作前辊颈镀铬措施--而构成创造点之⑩,利用铬的抗氧 化能力,避免了修复预热及后序热处理加热过程的过渡氧化,同 时由于镀铬层表面质量、硬度及耐蚀耐磨性能较高,镀铬层可起 到对变形的余量补偿,从而保证了产品加工尺寸精度。对于合金 钢和高合金钢复合浇注制品,通常需要进行900 ~ IIO(TC高温处

理,整体热处理势必会造成辊颈严重氧化。由于采用预制合金钢 材质的工件,使用前已完成对工件的调质等处理,铸后不再需要 对工件的轴心做特殊热处理。同时考虑防止修复制品在处理过程 中变形,采用了全过程立式铸造、立式感应差温热处理、立式退 火、回火工艺方法一而构成创造点之G。

6、 可调内径的双材质复合结晶器:本发明针对传统结晶器 内径尺寸不可调的弊端,采用了石墨内衬+水冷铜套做外套的复 合结晶器一而构成创造点之U。通过改变石墨内衬内直径,达到在一定程度上调整结晶器规格的作用。在相近规格范围内设定一 个结晶器外套,形成结晶器规格系列。在构成创造点之。中的石

墨内衬可适应直径为400-2000咖的工件;以热连轧4几4青轧前4更用 工作辊为例,直径范围在①800〜850间的规j各作为一个系列,内 衬内径可在①825〜878范围内调整。通过更^:不同内径的石墨内 衬,达到调整结晶器规格的目的。

7、质量保证性更好、操作更方便:针对大型制件吨位大、 需要金属液多的特点,为防止铸造过程温度波动过大和避免翻包 浇注方法可能对设备带来的安全问题(天车吊摆动撞到设备), 在操作台上设计了中频感应加热的保温罐一而构成创造点之, 使金属液温度保持在较合理的相对恒定温度,起到緩冲熔炼金属 液和稳定浇注温度作用,同时采用滑动水口控制流量一而构成创 造点之0、金属液导向管--而构成创造点之^,保证了注入的金 属液的纯净性、安全性及控制更方便。为防止生产过程滑动水口 漏钢失效,在下方设计了防漏罐。同时设计了操作平台,操作现 场整洁有序,操作变得更简便。针对工件定位问题,上部采用了 框架式可上下移动的、带有可旋转定位尖的移动臂一而构成创造 点之b,机械装置远离浇口杯,便于工作人员观察,同时便于工 件与半成品铸件装卸。下方带旋转卡盘的可升降台一而构成创造 点之U,其中卡盘上安装的中心定位的顶尖轴使上下定位更准 确,卡盘可卡持工件端部非关键部位不会对返修件损伤。升降台 除承担托动制件重量外,还可起到安装工件、调试、检修操作台与框架台作用。为了保证旋转、升降数据的数字监控,驱动升降 及旋转的马达选用了计数电机一而构成创造点之^,记录电机转 速,根据速比及相应数据计算出旋转线速度和升降速度。

由于采用了本发明提供的技术方案,由于本发明的工作原 理、工作过程、突出特点及优越性所述,使得本发明与已有的公 知技术相比获得了如下有益效果:

1、 由于本发明设置有框架、移动臂、立柱、升降台以及立 柱上连接的齿条等部件,从而获得了可使工件上下移动自如的有 益效果。

2、 由于本发明设置有卡盘、顶尖轴、升降台、电机以及移 动臂横臂上的定位尖等部件,从而获得了可使工件在上下移动的 同时而旋转的有益效果。

3、 由于本发明设置有保温罐、导向管、浇口杯等部件,从

而获得了可对工件进行铸造加工或修复作业的有益效果。并以此 获得了保温罐可使浇注温度保持恒定的有益效果。同时还由于保 温罐、导向管而获得了可使金属液保持纯净、不会被空气中的氧 进行二次氧化、保证金属液品质不受污染的有益效果。

4、 由于本发明设置有单绕组变频式感应器、侵入式高温连

续测温的热电偶等部件,从而获得了在对工件进行铸造加工或修 复作业过程中控制技术参数的有益效果。由于其感应器的加热线 圈单线圏结构,从而还获得了可起到双线圈的作用、简化设备结 构与制作烦瑣、保证工件与外层金属液的良好冶金结合、增强了使用时结合层的抗剥落能力的有益效果。

5、 由于本发明设置有复合式结晶器,从而获得了对工件所 进行的铸造或修复可以得到及时固化的有益效果。由于其结晶器 的内层套装有石墨材料的内衬,该内衬可根据工件的粗细进行更 换,从而还获得了改变一种规格的工件必须更换一套结晶器的现 状、减少专用工具数量、降低生产成本的有益效果。并且由于内 衬为石墨材冲牛制作、以及凝固区金属液凝固过程中及凝固后的旋 转,从而还获得了使金属液凝固过程中的搅拌细化并与工件有机 结合而减少组织偏析、金属液连续浇注过程中凝固后有利于脱摸 的有益效果。

6、 由于本发明设置有防漏罐、防漏槽等部件,从而获得了 在作业过程中所使用的高温冶金液体不会外漏的有益效果。

7、 由于本发明设置有上锁环、密封环、防漏槽、下锁环等 部件,从而获得了可对工件进行铸造或修复的规格尺寸锁定且上 下密闭、上可补缩、下可防漏、避免结合不良、保证加工质量的 有益效果。

8、 由于本发明设置有卡具,从而获得了对工件进行铸造或

修复之前以及之后的安装与拆卸均方便的有益效果。

9、 由于本发明的各有关部件均设置有耐温层或内衬,从而

获得了适应高温作业的有益效果。

10、 由于本发明设置有操作台、框架台、基础等部件,从而

获得了操作方便的有益效果。11、 由于本发明所述的保温罐、热电偶、感应器、控制工件 的电机、控制升降台升降速度的电机均与通用的数据信息采集处 理监控器电连接,从而获得了自动化程度高、保证产品质量和质 量标准一致的有益效果。

12、 由于本发明的上述各条所述,从而获得了易于掌握而方 便,解决目前离心复合铸造、HIP真空静压成型复合制造、CPC 连续包覆浇注复合制造、连续(激光、电弧、等离子)堆焊修复 等方法的诸多不足、缺陷与弊端,省工省时而综合经济效益佳, 保证产品质量,并以此促进本行业技术进步的有益效果。

13、 由于本发明的研制成功,从而获得了大型轴类制品的立

式铸造与修复装置新产品以及该装置科学合理的使用方法的有 益效果。通过本发明解决了工件与耐磨、耐热、耐疲劳外层有机

融合的有益效果。同时以本发明形成了称之为"CCR"的自主而 独特体系的有益效果。

14、 由于本发明的设计科学合理、结构与方法巧妙、使用操 作方便、效果稳定可靠,从而获得了高质量与低成本的有机结合、 便于使用而利推广、以及综合经济效益佳的有益效果。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中大型轴类制品的立式铸造与 修复装置结构示意图。该图对有关部位进行了剖视;以该图可对 本发明体现的更为清楚。

图2为本发明具体实施方式在铸造或修复作业过程中开始浇注时的工位示意图。该图对有关部位进行了剖^L;以该图可对

本发明体现的更为清楚。

图3为本发明具体实施方式在铸造或修复作业过程中停止 浇注时的工位示意图。该图对有关部位进行了剖视;以该图可对 本发明体现的更为清楚。

图4为本发明具体实施方式在铸造或修复作业过程中自控 结束位时的工位示意图。该图对有关部位进行了剖视;以该图可

对本发明体现的更为清楚。

图5为本发明具体实施方式在铸造或修复作业过程中工件 安装吊入时、或作业完成后工件吊出时的工位示意图。该图对有 关部位进行了剖视;以该图可对本发明体现的更为清楚。

图6为本发明具体实施方式中密封环与上锁紧环的结构及 相互位置示意图。

图7为本发明具体实施方式防漏槽与下锁紧的结构及环相 互位置示意图。

图8为本发明具体实施方式中大型轴类制品立式铸造与修 复装置的使用方法作业流程工序的窗口方框示意图。

图中的标号:1、框架,2、移动臂,3、保温罐,4、导向管, 5、防漏罐,6、操作台,7、框架台,8、立柱,9、卡盘,10、 顶尖轴,11、升降台,12、第一电机,13、工件,14、卡具,15、 上锁环,16、密封环,17、浇口杯,18、热电偶,19、感应器, 20、结晶器,21、内衬,22、防漏槽,23、下锁环,24、基础。具体实施方式一

下面结合说明书附图,对本发明中的大型轴类制品的立式铸

造与修复装置作详细描述。正如说明书附图1、 2、 3、 4、 5、 6、 7所示:

一种大型轴类制品的立式铸造与修复装置,包括数据信息采 集处理监控器,还设置有框架1、移动臂2、保温罐3、导向管4、 防漏罐5、操作台6、框架台7、立柱8、卡盘9、顶尖轴IO、升 降台11、第一电机12、工件13、卡具14、上锁环15、密封环 16、浇口杯17、热电偶18、感应器19、结晶器20、内衬21、 防漏槽22、下锁环23、基础24;

所述的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,所述数据信息 采集处理监控器为通用的数据信息采集处理监控器状结构,所述 框架1为门框状结构,所述移动臂2为倒置L状结构、该倒置L 的垂直部分为管状结构、该倒置L的横臂端头上以向下方向的方 式设置有带轴承而可转动的定位尖,所述保温罐3为底部设置有 出钢孔的杯状结构,所述导向管4为反向放置的N字管状结构, 所述防漏罐5为杯状结构,所述操作台6为平板状结构,所述框 架台7为设置有中心透空且俯视向呈"回,,字形框架板状结构, 所述立柱8共四个、均为柱状结构、其对角线的两个立柱8上连 接有齿条,所述卡盘9为车床的床头卡盘状结构,所述顶尖轴 IO为火箭形轴状结构,所述升降台11为设置有中心透空且俯视 向呈"回"字形板状结构、该"回,,字形板的四角均设置有通孔,所述第一电机12为直流电机,所述工件13为两端段均设置有台 阶的轴状结构,所述卡具14为两个半圆环形法兰状结构、该两

个半圓环形法兰上均设置有吊耳,所述上锁环15、密封环16均 为圓环状结构,所述浇口杯17为漏斗形状、所述浇口杯17的下 端设置有法兰盘,所述热电偶18为设置有耐温层的通用热电偶 状结构,所述感应器19为设置有耐温层及上下均设置有法兰盘 的管形磁砺变频感应器状结构,所述结晶器20为两端均设置有 法兰盘的夹层箱内设置有螺旋管式水箱的结构,所述内衬21为 管状结构、上端设置有小法兰盘,所述防漏槽22为主视剖面呈 一反一正L字的圓筒环状结构,所述下锁环23为圆环状结构, 所述基础24为墙体结构。

所述大型轴类制品的立式铸造与修复装置,其框架1与操 作台6及框架台7由紧固件紧固连接,其框架1与移动臂2滑动 及转动活连接,其保温罐3与操作台6及基础24由紧固件紧固 连接,其保温罐3与导向管4的一端螺紋连接,其防漏罐5放置 在保温罐3下方及操作台6上,其操作台6与框架台7及基础 24由紧固件紧固连接,其四个立柱8的上端与框架台7、四个立 柱8的下端与基础24均焊接连接,其四个立柱8与升降台11四 角设置的通孔均滑动活连接、同时立柱8上的齿条与安装在升降 台11上的第二电机的蜗轮蜗杆啮合连接,其升降台11与顶尖轴 10由轴承连接,其升降台11与第一电机12由紧固件紧固连接, 其顶尖轴10的下端与第一电机12通过变速箱连接,顶尖轴10下端面

的中心以支撑接触的方式连接,其卡盘9与工件13的下端以卡 扣的方式相连接,其框架台7与结晶器20下端的法兰盘、结晶 器20上端的法兰盘与感应器19下端的法兰盘、感应器19上端 的法兰盘与浇口杯17下端的法兰盘均由紧固件紧固连接,其结 晶器20与内衬21套装后镶嵌连接、该结晶器20的上法兰盘与 该内衬21上端的小法兰盘同处于一个平面上,其浇口杯17与热 电偶18镶嵌连接,其浇口杯17的上口与导向管4另一端的下口 相对应,其工件13上端面的中心与移动臂2横臂端头上的定位 尖以支撑接触的方式相连接,其工件13与卡具14由紧固件紧固 连接,其工件13与密封环16套装连接,其工件13与上锁环15 由紧固件紧固连接,其密封环16与上锁环15以顶压的方式相连 接,其工件13与防漏槽22套装连接,其工件13与下锁环2 3由 紧固件紧固连接,其防漏槽2 2与下锁环2 3以顶压的方式相连接。 所述的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,所述保温罐3、 热电偶18、感应器19、控制工件13的所述第一电才几12、控制 升降台11升降速度的第二电机均与数据信息采集处理监控器电 连接。

所述的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,所述保温罐3、 导向管4、防漏罐5、密封环16、浇口杯17、热电偶18、感应 器19、防漏槽22均设置有耐温层。

具体实施方式二按具体实施方式一进行实施的基础上,对所述大型轴类制品 的立式铸造与修复装置中所述的保温罐3、热电偶18、感应器

19、控制工件13的所述第一电机12、控制升降台11升降速度

的第二电机均与数据信息采集处理监控器电连接进行了实施;获

得了预期的良好效果。

具体实施方式三

按具体实施方式一进行实施的基础上,对所述大型轴类制品

的立式铸造与修复装置中所述的保温罐3、导向管4、防漏罐5、 密封环16、浇口杯17、热电偶18、感应器19、防漏槽22均设 置有耐温层进行了实施;获得了预期的良好效果。

具体实施方式四

下面结合说明书附图,对本发明中大型轴类制品立式铸造与 修复装置的使用方法作详细描述。正如说明书附图1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8所示:

一种大型轴类制品立式铸造与修复装置的使用方法,应用具 体实施方式一 中所述的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,按 如下操作步骤:

(1) 、工件的处理:对直径为1200 mm、长度为3500 mm圓 轴状的工件除油污后镀铬,对镀铬后的工件加热至450°C;

(2) 、工件的安装:

(2 ).①、在工件上安装好密封环和上锁环,通过上锁环上 的卡具将工件吊起并插入所述大型轴类制品的立式铸造与修复、感应器、结晶器上的内衬所共同构成的同 心孔中;

(2) .②、在工件上安装好防漏槽和下锁环;

(2 ).③、将工件定位在顶尖轴的轴尖与移动臂的横臂定位 尖之间,由卡盘将工件卡锁牢固;

(2 ).④、通过升降台将工件上安装好的防漏槽上沿与内衬 上沿相互持平;

(3) 、工件的加工:

(3).①、开启感应器将工件加热至IOO(TC;

(3) .②、开启保温罐的金属液口,使金属液通过导向管流 入浇口杯,由金属液对工件实施浇注;同时将感应器的温度提升 至1525。C而使工件的表层获得6. 5腿的熔化,并同时通过升降 台底面上的第一电机使工件旋转、工件外表面旋转的线速度为 30 mm/s;

(3 ).③、通过升降台上第二电机的蜗轮蜗杆与连接在立柱 上的齿条之间的啮合而对工件向下拉拔,在工件向下拉拔的过程 中、由结晶器对经过铸造的部位凝固成型;

(4) 、停止对工件的加工:待工件向下拉拔至工件上安装的 密封环进入内衬的空腔中时停止对工件的加工而获得加工品;

(5) 、加工品的后处理:对加工品经过淬火、退火、回火的 后处理后而获得产品或修复品的成品。

所述的大型轴类制品立式铸造与修复装置的使用方法,所述的使用方法,所述 工件13为冶金支撑辊、冷热轧工作辊、中厚板工作辊中的一种。

在上述的具体实施过程中:对所述的工件13的加工、停止

均由所述通用的数据信息采集处理监控器进行监控进行了实施; 对所述的工件13分别以冶金支撑辊、冷热轧工作辊、中厚板工 作辊进行了实施;均收到了预期的良好效果。

具体实施方式五

按具体实施方式四进行实施,只是对工件13的直径分别以 400、 500、 600、 700、 800、 900、 1000、 1100、 1200、 1300、 1400、 1500、 1600、 1700、 1800、 1900、 2000 mm进4亍了实施;均收到 了预期的良好效果。

具体实施方式六

按具体实施方式四进行实施,只是对工件13的长度分别以 1500、 2000、 2500、 3000、 3500、 4000、 4500、 5000、 5500 mm 进行了实施;均收到了预期的良好效果。

具体实施方式七

按具体实施方式四进行实施,只是对操作步骤(1)中工件 的处理时加热温度分别以300、 350、 400、 450、 500、 550、 600 。C进行了实施;均收到了预期的良好效果。

29具体实施方式八

按具体实施方式四进行实施,只是在操作步骤(3).①中对 工件的加热温度分别以900、 950、 100、 1050、 1100。C进行了实 施;均收到了预期的良好效果。

具体实施方式九

按具体实施方式四进行实施,只是在操作步骤(3 ).②中对 感应器的温度分别以1470、 1480、 1490、 1500、 1510、 1520、 1530、 1540、 1550、 1560、 1570、 1580。C进行了实施;均收到了 预期的良好效果。

具体实施方式十

按具体实施方式四进行实施,只是在操作步骤(3 ).②中对 工件13的表层分别以熔化3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 lOmm进行了 实施;均收到了预期的良好效果。

具体实施方式十一

按具体实施方式四进行实施,只是在操作步骤(3).②中对 工件13外表面旋转的线速度分别以20、 25、 30、 35、 40腿/s进 行了实施;均收到了预期的良好效果。

以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作 任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员,均可按说明书附 图所示和以上所述,而顺畅地实施本发明;但是,凡熟悉本专业 的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用以上所与演变的等同变化, 均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对以 上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等,均仍属于 本发明的技术方案范围内。

本发明制作完毕后进行了试用性考核,经试用性考核,获得 了预期的良好效果。

Claims (6)

1、一种大型轴类制品的立式铸造与修复装置,包括数据信息采集处理监控器,其特征在于:还设置有框架(1)、移动臂(2)、保温罐(3)、导向管(4)、防漏罐(5)、操作台(6)、框架台(7)、立柱(8)、卡盘(9)、顶尖轴(10)、升降台(11)、第一电机(12)、工件(13)、卡具(14)、上锁环(15)、密封环(16)、浇口杯(17)、热电偶(18)、感应器(19)、结晶器(20)、内衬(21)、防漏槽(22)、下锁环(23)、基础(24);所述数据信息采集处理监控器为通用的数据信息采集处理监控器状结构,所述框架(1)为门框状结构,所述移动臂(2)为倒置L状结构、该倒置L的垂直部分为管状结构、该倒置L的横臂端头上以向下方向的方式设置有带轴承而可旋转的定位尖,所述保温罐(3)为底部设置有出钢孔的杯状结构,所述导向管(4)为反向放置的N字管状结构,所述防漏罐(5)为杯状结构,所述操作台(6)为平板状结构,所述框架台(7)为设置有中心透空且俯视向呈“回”字形框架板状结构,所述立柱(8)共四个、均为柱状结构、其对角线的两个立柱(8)上连接有齿条,所述卡盘(9)为车床的床头卡盘状结构,所述顶尖轴(10)为火箭形轴状结构,所述升降台(11)为设置有中心透空且俯视向呈“回”字形板状结构、该“回”字形板的四角均设置有通孔,所述第一电机(12)为直流电机,所述工件(13)为两端段均设置有台阶的轴状结构,所述卡具(14)为两个半圆环形法兰状结构、该两个半圆环形法兰上均设置有吊耳,所述上锁环(15)、密封环(16)均为圆环状结构,所述浇口杯(17)为漏斗形状、所述浇口杯(17)的下端设置有法兰盘,所述热电偶(18)为设置有耐温层的通用热电偶状结构,所述感应器(19)为设置有耐温层及上下均设置有法兰盘的管形磁砈变频感应器状结构,所述结晶器(20)为两端均设置有法兰盘的夹层箱内设置有螺旋管式水箱的结构,所述内衬(21)为管状结构、上端设置有小法兰盘,所述防漏槽(22)为主视剖面呈一反一正L字的圆筒环状结构,所述下锁环(23)为圆环状结构,所述基础(24)为钢筋水泥;所述大型轴类制品的立式铸造与修复装置,其框架(1)与操作台(6)及框架台(7)由紧固件紧固连接,其框架(1)与移动臂(2)滑动及转动活连接,其保温罐(3)与操作台(6)及基础(24)由紧固件紧固连接,其保温罐(3)与导向管(4)的一端螺纹连接,其防漏罐(5)放置在保温罐(3)下方及操作台(6)上,其操作台(6)与框架台(7)及基础(24)由紧固件紧固连接,其四个立柱(8)的上端与框架台(7)、四个立柱(8)的下端与基础(24)均焊接连接,其四个立柱(8)与升降台(11)四角设置的通孔均滑动活连接、同时立柱(8)上的齿条与安装在升降台(11)上的第二电机的蜗轮蜗杆啮合连接,其升降台(11)与顶尖轴(10)由轴承连接,其升降台(11)与第一电机(12)由紧固件紧固连接,其顶尖轴(10)的下端与第一电机(12)通过变速箱连接,其顶尖轴(10)的中段与卡盘(9)键连接,其顶尖轴(10)的上顶尖与工件(13)下端面的中心以支撑接触的方式连接,其卡盘(9)与工件(13)的下端以卡扣的方式相连接,其框架台(7)与结晶器(20)下端的法兰盘、结晶器(20)上端的法兰盘与感应器(19)下端的法兰盘、感应器(19)上端的法兰盘与浇口杯(17)下端的法兰盘均由紧固件紧固连接,其结晶器(20)与内衬(21)套装后镶嵌连接、该结晶器(20)的上法兰盘与该内衬(21)上端的小法兰盘同处于一个平面上,其浇口杯(17)与热电偶(18)镶嵌连接,其浇口杯(17)的上口与导向管(4)另一端的下口相对应,其工件(13)上端面的中心与移动臂(2)横臂端头上的定位尖以支撑接触的方式相连接,其工件(13)与卡具(14)由紧固件紧固连接,其工件(13)与密封环(16)套装连接,其工件(13)与上锁环(15)由紧固件紧固连接,其密封环(16)与上锁环(15)以顶压的方式相连接,其工件(13)与防漏槽(22)套装连接,其工件(13)与下锁环(23)由紧固件紧固连接,其防漏槽(22)与下锁环(23)以顶压的方式相连接。
2、 根据权利要求1所述的大型轴类制品的立式铸造与修复 装置,其特征在于:所述保温罐(3)、热电偶(18)、感应器(19)、 控制工件(13 )的所述第一电机(12 )、控制升降台(11 )升降 速度的第二电机均与数据信息采集处理监控器电连接。
3、 根据权利要求1所述的大型轴类制品的立式铸造与修复装置,其特征在于:所述保温罐(3)、导向管(4 )、防漏罐(5 )、 密封环(16)、免口杯(17)、热电偶(18)、感应器(19)、防漏 槽(22)均设置有耐温层。
4、 一种大型轴类制品立式铸造与修复装置的使用方法,其 特征在于:应用权利要求1所述的大型轴类制品的立式铸造与修 复装置,按如下操作步骤:(1) 、工件的处理:对直径为400 mm-2000 mm、长度为1500 mm -5500隱圆轴状的工件除油污后镀铬,对镀铬后的工件加热 至300-600°C;(2) 、工件的安装:(2 ).①、在工件上安装好密封环和上锁环,通过上锁环上的卡具将工件吊起并插入所述大型轴类制品的立式铸造与修复 装置中所述的浇口杯、感应器、结晶器上的内衬所共同构成的同 心孔中;(2) .②、在工件上安装好防漏槽和下锁环;(2 ).③、将工件定位在顶尖轴的轴尖与移动臂的横臂定位 尖之间,由卡盘将工件卡锁牢固;上沿相互持平;(3) 、工件的加工:(3).①、开启感应器将工件加热至900-11Q0。C; (3).②、开启保溫罐的金属液口,使金属液通过导向管流入浇口杯,由金属液对工件实施浇注;同时将感应器的温度提升 至1470-158(TC而使工件的表层获得3-10 mm的熔化,并同时通 过升降台底面上的第一电机使工件旋转、工件外表面旋转的线速 度为20-40 mm/s;(3) .③、通过升降台上第二电机的蜗轮蜗杆与连接在立柱 上的齿条之间的啮合而对工件向下拉拔,在工件向下拉拔的过程 中、由结晶器对经过铸造的部位凝固成型;(4) 、停止对工件的加工:待工件向下拉拔至工件上安装的 密封环进入内衬的空腔中时停止对工件的加工而获得加工品;(5) 、加工品的后处理:对加工品经过淬火、退火、回火的 后处理后而获得产品或修复品的成品。
5、 根据权利要求4所述的大型轴类制品立式铸造与修复装 置的使用方法,其特征在于:所述工件(13)的加工、停止均由所 述通用的数据信息采集处理监控器进行监控。 根据权利要求4所述的大型轴类制品立式铸造与修复装 置的使用方法,其特征在于:所述工件(13)为冶金支撑辊、冷热 轧工作辊、中厚板工作辊中的一种。
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