CN103521718B - 大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法及装置 - Google Patents

大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法及装置,属于冶金轧辊铸造技术领域。技术方案:辊身铸型的纵向轴线、上辊颈铸型的纵向轴线和下辊颈铸型的纵向轴线重合,在同一条纵向直线上;所述上辊颈铸型与辊身铸型是分离的,上辊颈铸型为带有下大上小锥度的筒状,外面设有感应加热线圈,为多匝线圈,感应加热线圈带有与上辊颈铸型相同的锥度,上辊颈铸型的下端与上端的直径,与轧辊的上辊颈直径相匹配;所述上辊颈铸型由耐火材料捣打成型。本发明采用感应加热补热的方式完成补缩,补缩充分、减少缺陷;铸造时浇入的金属液体数量明显少于背景技术所需要的金属液体数量,节约大量金属液体,降低熔炼费用,显著减少车削加工量和能源消耗。

Description

大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法及装置
技术领域
本发明涉及一种大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法及装置,属于冶金轧辊铸造技术领域。
背景技术
轧辊是冶金行业中轧钢环节重要的工具和消耗品,轧辊有铸造轧辊和锻造轧辊之分,也有铸铁轧辊和铸钢轧辊之分。根据使用情况分为:初轧辊、中轧辊、精轧辊;根据轧制产品品种分为:板带轧辊、棒线材轧辊、型钢轧辊;根据轧辊材料又分为钢轧辊、球墨铸铁轧辊、半钢轧辊、高速钢轧辊、贝氏体轧辊等等。对于铸造轧辊,重量大于5吨的称作中型轧辊,重量超过15吨的称作大型轧辊。铸造轧辊毛坯形状如附图1所示,轧辊的工作段称为辊身,是接触金属并使金属变形的工作部分,轧辊通过轴承连接轧机机架。轧辊上传递外界动力的连接部分叫做辊颈。
以辊身直径884mm,辊身长度860mm的中型轧辊为例,说明背景技术的铸造方法及存在问题。铸造完成的轧辊毛坯,加工到工作尺寸时总重量8.72吨,辊颈工作直径为360mm。一般轧辊采用立式造型,浇注方式根据轧辊大小不同,可以采用上注(也叫顶注)或者下注(也叫底注)。为了保证轧辊的辊身处能够完全补足凝固得到致密的铸件,轧辊铸型的辊身部分做成直径920mm或者950mm(留出加工余量),辊颈直径必须制作成直径640mm(截面积分别为101736mm2和321536mm2,毛坯辊颈截面积比成品轧辊辊颈截面积大3.16倍,另外还加冒口以保证液体能够充分补缩)。当液体金属浇注完成后,在金属液体表面撒一层发热剂,经过一定时间,在冒口上补浇少量金属,以补足凝固收缩的那部分金属,得到铸件毛坯轧辊。轧辊毛坯和轧辊实际尺寸的关系如图2(中心粗实线部分是轧辊成品)所示。为了保证粗大的辊身凝固结束之前辊颈部分不能发生凝固,以便有足够的液体补充辊身凝固收缩部分,铸型要远远大于轧辊成品外形尺寸,还必须在冒口里边补加一定量的金属,保持液体温度状态,满足凝固和补缩条件。有些条件下也采用电极补热方式。轧辊毛坯要经过如下加工才能成为成品轧辊:首先脱模,由于存在冒口,脱模可能很困难,甚至使个别已经铸成的轧辊报废;然后将冒口端用切断刀切断,剩余辊颈部分则一层一层地车削加工到成品尺寸,在辊颈段车削掉的部分比辊颈部分大几倍,造成车刀、机床、工时、能源等多方面的浪费。
发明内容
本发明目的是提供一种大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法及装置,采用感应加热补热的方式完成补缩,节省材料、节省时间、节省切削加工量,补缩充分、减少缺陷,解决背景技术存在的上述问题。
本发明的技术方案是:
一种大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩装置,包含感应加热线圈、上辊颈铸型、辊身铸型和下辊颈铸型,上辊颈铸型设置在辊身铸型的上部,下辊颈铸型设置在辊身铸型的下部,辊身铸型的纵向轴线、上辊颈铸型的纵向轴线和下辊颈铸型的纵向轴线重合,在同一条纵向直线上;所述的上辊颈铸型与辊身铸型是分离的,上辊颈铸型为带有下大上小锥度的筒状,外面设有感应加热线圈,为多匝线圈,感应加热线圈带有与上辊颈铸型相同的锥度,上辊颈铸型的下端(大口端)与上端(小口端)的直径,与轧辊的上辊颈直径相匹配;所述上辊颈铸型在感应加热线圈内部由耐火材料捣打成型,首先将锥台圆筒状钢板作为耐火材料捣打内衬,锥台圆筒状钢板的锥度与感应加热线圈的锥度相同,锥台圆筒状钢板直径小于感应加热线圈直径,二者之间保留50-150mm缝隙,供填入耐火材料,在感应加热线圈与锥台圆筒状钢板之间的缝隙内填入耐火材料;做法是添入一层耐火材料,捣打加固,再次添入耐火材料,再次捣打,使其坚固;捣打形成的耐火材料内壁也具有与感应加热线圈相同的锥度,去掉作为耐火材料捣打基础的锥台圆筒状钢板,烘烤干燥捣打成型的上辊颈铸型,使用时,在上辊颈(捣打成型的)铸型内壁涂刷耐火涂料,涂料干燥后形成带锥度的上辊颈铸型。
所述上辊颈铸型的下端(大口端),在捣打耐火材料时打入两块钢(铁)板,便于轧辊凝固完成后沿这个位置往上撬,取下上辊颈铸型,钢板分为两块的目的是防止钢板形成封闭的回路被感应加热;打入的两块钢板之间不形成回路,每块钢板尽可能地沿上辊颈铸型的下端水平环绕,两块钢板在同一平面上,该平面作为上辊颈铸型的底平面,以保证轧辊铸造不产生偏心情况,耐火材料捣打的上辊颈铸型可以反复使用。
感应加热线圈及上辊颈铸型的锥度范围为:1:100~20:100。
捣打铸型在铸造轧辊制造过程中有如下作用:
1、由于没有冒口,使铸造后脱模工作变得简单,节约脱模工序、不可能产生脱模废品;
2、由于铸型存在一定锥度,脱模劳动强度大大降低,工作环境也得到改善;
3、同样由于没有冒口,铸件凝固收缩时不产生收缩阻力,显著减少轧辊铸造应力,避免了由于铸造应力导致的开裂等缺陷。
感应加热线圈与感应器变压器连接,感应加热线圈和感应器变压器是可移动的。
上辊颈铸型摆放在辊身铸型上面,上辊颈铸型与辊身铸型之间添加防止金属液流出的结合层,该结合层为耐火材料添补层,通过耐火材料添补层防止上辊颈铸型与辊身铸型之间结合部位金属液体流出,是本领域公知公用技术。
上辊颈铸型的轴线方向高度要保证铸造金属液能够补缩充分,上辊颈铸型的轴线方向高度比上辊颈铸型内金属液面高出感应加热线圈两匝线圈的高度,浇铸的金属液也必须保证凝固收缩补缩量。
一种大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法,采用上述补热、补缩装置进行,包含如下工艺步骤:①该装置包含感应加热线圈、上辊颈铸型、辊身铸型和下辊颈铸型,上辊颈铸型设置在辊身铸型的上部,下辊颈铸型设置在辊身铸型的下部,辊身铸型的纵向轴线、上辊颈铸型的纵向轴线和下辊颈铸型的纵向轴线重合,在同一条纵向直线上;所述的上辊颈铸型与辊身铸型是分离的,上辊颈铸型为带有下大上小锥度的筒状,外面设有感应加热线圈,为多匝线圈,感应加热线圈带有与上辊颈铸型相同的锥度,上辊颈铸型的下端(大口端)与上端(小口端)的直径,与轧辊的上辊颈直径相匹配;②所述上辊颈铸型在感应加热线圈内部由耐火材料捣打成型,首先将锥台圆筒状钢板作为耐火材料捣打基础,锥台圆筒状钢板的锥度与感应加热线圈的锥度相同,锥台圆筒状钢板直径小于感应加热线圈直径,在感应加热线圈与锥台圆筒状钢板之间的缝隙内填入耐火材料,添入一层耐火材料,捣打加固,再次添入耐火材料,再次捣打,使其坚固,感应加热线圈与锥台圆筒状钢板之间的缝隙为50-150mm;捣打形成的耐火材料内壁也具有与感应加热线圈相同的锥度,去掉作为耐火材料捣打基础的锥台圆筒状钢板,烘烤干燥捣打成型的上辊颈铸型,使用时在上辊颈铸型内壁涂刷耐火涂料,涂料干燥后形成带锥度的上辊颈铸型;③上辊颈铸型摆放在辊身铸型上面,上辊颈铸型与辊身铸型之间添加防止金属液流出的结合层,该结合层为耐火材料添补层;④将金属熔炼达到浇注要求后,向上辊颈铸型、辊身铸型和下辊颈铸型内注入金属液体,随后,感应加热线圈通电,对上辊颈铸型加热,保证上辊颈位置的金属液体充分凝固;⑤当辊身铸型内的金属液体凝固时,通过上辊颈铸型的上端(小口端)再次加入金属液体,填补凝固收缩量,感应加热线圈对上辊颈铸型加热,保证上辊颈位置的金属液体充分凝固,完成轧辊铸造。本发明铸造时浇入的金属液体数量明显少于背景技术所需要的金属液体数量。
所述上辊颈铸型的下端(大口端),在捣打耐火材料时打入两块钢(铁)板,便于轧辊凝固完成后沿这个位置往上撬,取下上辊颈铸型,钢板分为两块的目的是防止钢板形成封闭的回路被感应加热;打入的两块钢板之间不形成回路,每块钢板尽可能地沿上辊颈铸型的下端水平环绕,两块钢板在同一平面上,该平面作为上辊颈铸型的底平面,以保证轧辊铸造不产生偏心情况,耐火材料捣打的上辊颈铸型可以反复使用。
浇注金属液体时,根据凝固收缩情况,可以多次向上辊颈铸型补加金属液体,以保证凝固液体足够。
感应加热线圈及上辊颈铸型的锥度范围为:1:100~20:100。
所述上辊颈铸型用耐火材料捣打成型,如同捣打普通的感应熔炼炉炉衬一样,将耐火材料配备好,充分搅拌均匀,添加粘结剂,进行捣打。
本发明可以采用上铸或下铸方式进行金属液体浇注。
本发明与背景技术铸造不同的是减去造型时的冒口部分,背景技术铸造的冒口部分是截面比上辊颈铸型截面大,目的是保证金属液体能够补充凝固收缩,是整个铸件中最后凝固的部分,背景技术的上辊颈铸型没有锥度,与辊身铸型为一体结构,也是为了保证金属液体能够补充凝固收缩所需的温度。本发明采用具有锥度的上辊颈铸型,与辊身铸型之间是分离结构,感应加热线圈对上辊颈铸型加热,保证上辊颈位置的金属液体充分凝固,这样,对于相同规格的大中型铸造轧辊,本发明铸造时浇入的金属液体数量明显少于背景技术所需要的金属液体数量。
本发明的有益效果是:采用感应加热补热的方式完成补缩,节省材料、节省时间、节省切削加工量,补缩充分、减少缺陷;对于相同规格的大中型铸造轧辊,铸造时浇入的金属液体数量明显少于背景技术所需要的金属液体数量,节约大量金属液体,降低熔炼费用,减少车削加工量,减少工时、人力、能源等消耗。
附图说明
图1是本发明背景技术轧辊铸型示意图;
图2是本发明背景技术轧辊铸型及轧辊示意图;
图3是本发明示意图;
图中:感应加热线圈1、上辊颈铸型2、辊身铸型3、下辊颈铸型4、上辊颈5、冒口6、辊身7、下辊颈8、纵向直线9。
具体实施方式
下面结合附图,通过实施例对本发明做进一步说明。
一种大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩装置,包含感应加热线圈1、上辊颈铸型2、辊身铸型3和下辊颈铸型4,上辊颈铸型设置在辊身铸型的上部,下辊颈铸型设置在辊身铸型的下部,辊身铸型的纵向轴线、上辊颈铸型的纵向轴线和下辊颈铸型的纵向轴线重合,在同一条纵向直线9上;所述的上辊颈铸型与辊身铸型是分离的,上辊颈铸型为带有下大上小锥度的筒状,外面设有感应加热线圈,为多匝线圈,感应加热线圈带有与上辊颈铸型相同的锥度,上辊颈铸型的下端(大口端)与上端(小口端)的直径,与轧辊的上辊颈直径相匹配;所述上辊颈铸型在感应加热线圈内部由耐火材料捣打成型,首先将锥台圆筒状钢板作为耐火材料捣打内衬,锥台圆筒状钢板的锥度与感应加热线圈的锥度相同,锥台圆筒状钢板直径小于感应加热线圈直径,二者之间保留50-150mm缝隙,供填入耐火材料,在感应加热线圈与锥台圆筒状钢板之间的缝隙内填入耐火材料。做法是添入一层耐火材料,捣打加固,再次添入耐火材料,再次捣打,使其坚固;捣打形成的耐火材料内壁也具有与感应加热线圈相同的锥度,去掉作为耐火材料捣打基础的锥台圆筒状钢板,烘烤干燥捣打成型的上辊颈铸型,使用时,在上辊颈(捣打成型的)铸型内壁涂刷耐火涂料,涂料干燥后形成带锥度的上辊颈铸型。
所述上辊颈铸型的下端(大口端),在捣打耐火材料时打入两块钢(铁)板,便于轧辊凝固完成后沿这个位置往上撬,取下上辊颈铸型,钢板分为两块的目的是防止钢板形成封闭的回路被感应加热;打入的两块钢板之间不形成回路,每块钢板尽可能地沿上辊颈铸型的下端水平环绕,两块钢板在同一平面上,该平面作为上辊颈铸型的底平面,以保证轧辊铸造不产生偏心情况,耐火材料捣打的上辊颈铸型可以反复使用。
感应加热线圈及上辊颈铸型的锥度范围为:1:100~20:100。
感应加热线圈与感应器变压器连接,感应加热线圈和感应器变压器是可移动的。
上辊颈铸型摆放在辊身铸型上面,上辊颈铸型与辊身铸型之间添加防止金属液流出的结合层,该结合层为耐火材料添补层。
上辊颈铸型的轴线方向高度要保证铸造金属液能够补缩充分,上辊颈铸型的轴线方向高度比上辊颈铸型内金属液面高出感应加热线圈两匝线圈的高度,浇铸的金属液也必须保证凝固收缩补缩量。
一种大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法,采用上述补热、补缩装置进行,包含如下工艺步骤:①该装置包含感应加热线圈1、上辊颈铸型2、辊身铸型3和下辊颈铸型4,上辊颈铸型设置在辊身铸型的上部,下辊颈铸型设置在辊身铸型的下部,辊身铸型的纵向轴线、上辊颈铸型的纵向轴线和下辊颈铸型的纵向轴线重合,在同一条纵向直线上;所述的上辊颈铸型与辊身铸型是分离的,上辊颈铸型为带有下大上小锥度的筒状,外面设有感应加热线圈,为多匝线圈,感应加热线圈带有与上辊颈铸型相同的锥度,上辊颈铸型的下端(大口端)与上端(小口端)的直径,与轧辊的上辊颈直径相匹配;②所述上辊颈铸型在感应加热线圈内部由耐火材料捣打成型,首先将锥台圆筒状钢板作为耐火材料捣打基础,锥台圆筒状钢板的锥度与感应加热线圈的锥度相同,锥台圆筒状钢板直径小于感应加热线圈直径,在感应加热线圈与锥台圆筒状钢板之间的缝隙内填入耐火材料,添入一层耐火材料,捣打加固,再次添入耐火材料,再次捣打,使其坚固,感应加热线圈与锥台圆筒状钢板之间的缝隙为50-150mm;捣打形成的耐火材料内壁也具有与感应加热线圈相同的锥度,去掉作为耐火材料捣打基础的锥台圆筒状钢板,烘烤干燥捣打成型的上辊颈铸型,使用时在上辊颈铸型内壁涂刷耐火涂料,涂料干燥后形成带锥度的上辊颈铸型;③上辊颈铸型摆放在辊身铸型上面,上辊颈铸型与辊身铸型之间添加防止金属液流出的结合层,该结合层为耐火材料添补层;④将金属熔炼达到浇注要求后,向上辊颈铸型、辊身铸型和下辊颈铸型内注入金属液体,随后,感应加热线圈通电,对上辊颈铸型加热,保证上辊颈位置的金属液体充分凝固;⑤当辊身铸型内的金属液体凝固时,通过上辊颈铸型的上端(小口端)再次加入金属液体,填补凝固收缩量,感应加热线圈对上辊颈铸型加热,保证上辊颈位置的金属液体充分凝固,完成轧辊铸造。
所述上辊颈铸型的下端(大口端),在捣打耐火材料时打入两块钢(铁)板,便于轧辊凝固完成后沿这个位置往上撬,取下上辊颈铸型,钢板分为两块的目的是防止钢板形成封闭的回路被感应加热;打入的两块钢板之间不形成回路,每块钢板尽可能地沿上辊颈铸型的下端水平环绕,两块钢板在同一平面上,该平面作为上辊颈铸型的底平面,以保证轧辊铸造不产生偏心情况,耐火材料捣打的上辊颈铸型可以反复使用。
浇注金属液体时,根据凝固收缩情况,可以多次向上辊颈铸型补加金属液体,以保证凝固液体足够。
感应加热线圈及上辊颈铸型的锥度范围为:1:100~20:100。
所述上辊颈铸型用耐火材料捣打成型,如同捣打普通的感应熔炼炉炉衬一样,将耐火材料配备好,充分搅拌均匀,添加粘结剂,逐层进行捣打。捣打完成的铸型要经过烘烤、干燥、烧结之后可反复使用。

Claims (9)

1.一种大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩装置,其特征在于:包含感应加热线圈(1)、上辊颈铸型(2)、辊身铸型(3)和下辊颈铸型(4),上辊颈铸型设置在辊身铸型的上部,下辊颈铸型设置在辊身铸型的下部,辊身铸型的纵向轴线、上辊颈铸型的纵向轴线和下辊颈铸型的纵向轴线重合,在同一条纵向直线(9)上;所述的上辊颈铸型与辊身铸型是分离的,上辊颈铸型为带有下大上小锥度的筒状,外面设有感应加热线圈,为多匝线圈,感应加热线圈带有与上辊颈铸型相同的锥度,上辊颈铸型的下端与上端的直径,与轧辊的上辊颈直径相匹配;所述上辊颈铸型在感应加热线圈内部由耐火材料捣打成型,首先将锥台圆筒状钢板作为耐火材料捣打内衬,锥台圆筒状钢板的锥度与感应加热线圈的锥度相同,锥台圆筒状钢板直径小于感应加热线圈直径,二者之间保留50-150mm缝隙,供填入耐火材料,在感应加热线圈与锥台圆筒状钢板之间的缝隙内填入耐火材料,添入一层耐火材料,捣打加固,再次添入耐火材料,再次捣打,使其坚固;捣打形成的耐火材料内壁也具有与感应加热线圈相同的锥度,去掉作为耐火材料捣打基础的锥台圆筒状钢板,烘烤干燥捣打成型的上辊颈铸型,使用时,在上辊颈铸型内壁涂刷耐火涂料,涂料干燥后形成带锥度的上辊颈铸型。
2.根据权利要求1所述的大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩装置,其特征在于:所述上辊颈铸型的下端,在捣打耐火材料时打入两块钢板,打入的两块钢板之间不形成回路,每块钢板尽可能地沿上辊颈铸型的下端水平环绕,两块钢板在同一平面上,该平面作为上辊颈铸型的底平面,捣打成型的上辊颈铸型纵向轴线垂直于辊身铸型横向轴线。
3.根据权利要求1或2所述的大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩装置,其特征在于:感应加热线圈及上辊颈铸型的锥度范围为:1:100~20:100;感应加热线圈与感应器变压器连接,感应加热线圈和感应器变压器是可移动的。
4.根据权利要求1或2所述的大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩装置,其特征在于:上辊颈铸型摆放在辊身铸型上面,上辊颈铸型与辊身铸型之间添加防止金属液流出的结合层,该结合层为耐火材料添补层。
5.根据权利要求1或2所述的大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩装置,其特征在于:上辊颈铸型的轴线方向高度比上辊颈铸型内金属液面高出感应加热线圈两匝线圈的高度。
6.一种大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法,其特征在于采用权利要求1所限定的补热、补缩装置进行,包含如下工艺步骤:①该装置包含感应加热线圈(1)、上辊颈铸型(2)、辊身铸型(3)和下辊颈铸型(4),上辊颈铸型设置在辊身铸型的上部,下辊颈铸型设置在辊身铸型的下部,辊身铸型的纵向轴线、上辊颈铸型的纵向轴线和下辊颈铸型的纵向轴线重合,在同一条纵向直线上;所述的上辊颈铸型与辊身铸型是分离的,上辊颈铸型为带有下大上小锥度的筒状,外面设有感应加热线圈,为多匝线圈,感应加热线圈带有与上辊颈铸型相同的锥度,上辊颈铸型的下端与上端的直径,与轧辊的上辊颈直径相匹配;②所述上辊颈铸型在感应加热线圈内部由耐火材料捣打成型,首先将锥台圆筒状钢板作为耐火材料捣打基础,锥台圆筒状钢板的锥度与感应加热线圈的锥度相同,锥台圆筒状钢板直径小于感应加热线圈直径,在感应加热线圈与锥台圆筒状钢板之间的缝隙内填入耐火材料,添入一层耐火材料,捣打加固,再次添入耐火材料,再次捣打,使其坚固,感应加热线圈与锥台圆筒状钢板之间的缝隙为50-150mm;捣打形成的耐火材料内壁也具有与感应加热线圈相同的锥度,去掉作为耐火材料捣打基础的锥台圆筒状钢板,烘烤干燥捣打成型的上辊颈铸型,使用时在上辊颈铸型内壁涂刷耐火涂料,涂料干燥后形成带锥度的上辊颈铸型;③上辊颈铸型摆放在辊身铸型上面,上辊颈铸型与辊身铸型之间添加防止金属液流出的结合层,该结合层为耐火材料添补层;④将金属熔炼达到浇注要求后,向上辊颈铸型、辊身铸型和下辊颈铸型内注入金属液体,随后,感应加热线圈通电,对上辊颈铸型加热,保证上辊颈位置的金属液体充分凝固;⑤当辊身铸型内的金属液体凝固时,通过上辊颈铸型的上端再次加入金属液体,填补凝固收缩量,感应加热线圈对上辊颈铸型加热,保证上辊颈位置的金属液体充分凝固,完成轧辊铸造。
7.根据权利要求6所述的大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法,其特征在于:所述上辊颈铸型的下端,在捣打耐火材料时打入两块钢板,打入的两块钢板之间不形成回路,每块钢板尽可能地沿上辊颈铸型的下端水平环绕,两块钢板在同一平面上,该平面作为上辊颈铸型的底平面,捣打成型的上辊颈铸型纵向轴线垂直于辊身铸型横向轴线。
8.根据权利要求6或7所述的大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法,其特征在于:浇注金属液体时,多次向上辊颈铸型补加金属液体,以保证凝固液体足够。
9.根据权利要求6或7所述的大中型铸造轧辊捣打铸型补热、补缩方法,其特征在于:感应加热线圈及上辊颈铸型的锥度范围为:1:10~1:100。
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