CN110216270A - 轧辊修复方法及用于轧辊的修复设备 - Google Patents

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CN110216270A CN201910568388.8A CN201910568388A CN110216270A CN 110216270 A CN110216270 A CN 110216270A CN 201910568388 A CN201910568388 A CN 201910568388A CN 110216270 A CN110216270 A CN 110216270A
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肖志彬
彭超
肖开元
杨高亮
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Abstract

本发明涉及一种轧辊修复方法,所述轧辊包括依次固定连接的辊颈、辊身和轴头。对于辊颈部分有铸造缺陷的轧辊,将缺陷部分切除之后固定在固定座上,在将壳体固定连接于固定座,且辊颈的剩余部分伸入壳体的内腔,然后在壳体的内腔内壁上形成模具件。布置好之后先向成型腔内浇入铁水,先浇入的铁水是用于对辊颈的剩余部分进行冲熔处理,对辊颈的剩余部分进行冲熔处理的铁水会从排料通道排出,然后将排料通道堵住,并再一次将铁水浇入成型腔内,此时排料通道已被堵住,第二次浇入的铁水会堆积在成型腔内,冷却凝固后可形成与辊颈的剩余部分固定连接的修复部,能实现对有缺陷的轧辊的修复,有效地降低了制造成本。本发明还涉及一种用于轧辊的修复设备。

Description

轧辊修复方法及用于轧辊的修复设备
技术领域
本发明涉及大型铸件熔铸修复技术领域,特别是涉及一种轧辊修复方法及用于轧辊的修复设备。
背景技术
轧辊是轧机上使金属产生连续塑性变形的主要工作部件,轧辊主要由辊身、辊颈以及轴头三个部分构成。其中,辊身是实际参与轧制金属的轧辊中间部分;辊颈安装在轴承中,并通过轴承座和下压装置把轧制力传给机架;轴头则是通过连接轴和齿轮座连接,以将电机的转动力矩传递给轧辊,从而使轧辊转动轧制金属。在传统的轧辊铸造过程中,经常会发生辊颈偏心而导致加工余量不足,从而使得辊颈制成之后存在铸造缺陷,但是,现有的针对存在辊颈缺陷的轧辊的处理方式通常是将整个轧辊报废处理,导致制作成本较高。
发明内容
基于此,有必要针对现有的存在辊颈缺陷轧辊进行报废处理,制作成本高的问题,提供一种能够对存在辊颈缺陷的轧辊进行修复以降低制作成本的轧辊修复方法及用于轧辊的修复设备。
一种轧辊修复方法,所述轧辊包括辊身及位于所述辊身一端的辊颈,所述轧辊修复方法包括以下步骤:
将所述辊颈存在铸造缺陷的部分切除;
将所述辊身固定连接于固定座并将壳体固定连接于固定座,以使所述辊颈的剩余部分伸入所述壳体的内腔;所述壳体包括与其内腔连通的第一排料口;
在所述壳体的内腔内壁上形成具有成型腔的模具件,以使所述辊颈的剩余部分的侧壁被所述成型腔的内壁包裹;所述模具件具有与所述成型腔连通的第二排料口,所述第二排料口与所述第一排料口连通,以形成排料通道;
将铁水浇入所述成型腔内并从所述排料通道排出,以对所述辊颈的剩余部分进行冲熔处理;
封堵所述排料通道并将铁水浇入所述成型腔,以形成修复部。
通过采用上述的轧辊修复方法,对于辊颈部分有铸造缺陷的轧辊,将缺陷部分切除之后固定在固定座上,在将壳体固定连接于固定座,且辊颈的剩余部分伸入壳体的内腔,然后在壳体的内腔内壁上形成模具件。布置好上述结构之后先向成型腔内浇入铁水,先浇入的铁水是用于对辊颈的剩余部分进行冲熔处理,对辊颈的剩余部分进行冲熔处理的铁水会从排料通道排出,然后将排料通道堵住,并再一次将铁水浇入成型腔内,此时排料通道已被堵住,第二次浇入的铁水会堆积在成型腔内,冷却凝固后可形成与辊颈的剩余部分固定连接的修复部。
如此,修复部替代了原本的有铸造缺陷的部分,而修复部不存在原本的铸造缺陷,只需要保证浇入的铁水的材料和原本的辊颈的材料相同,就能实现对有缺陷的轧辊的修复,无需将辊颈存在铸造缺陷的轧辊整个报废,有效地降低了制造成本。
在其中一个实施例中,在形成所述修复部之后还包括以下步骤:
对所述修复部进行机械加工。
在其中一个实施例中,所述辊颈的剩余部分包连接主体及连接凸起,所述连接主体一端固定连接于所述辊身,所述连接凸起固定连接于所述连接主体远离所述辊身的一端。
在其中一个实施例中,所述连接主体及所述连接凸起均大致呈圆柱状,且所述连接主体与所述连接凸起同轴设置;
所述第二排料口朝向所述连接凸起轴线的正投影位于所述连接凸起与所述连接主体连接的侧面。
在其中一个实施例中,将所述铁水浇入所述成型腔内并从所述排料通道排出之前还包括步骤:
使用明火对所述壳体及所述辊颈的剩余部分进行预热。
在其中一个实施例中,在所述壳体的内腔内壁上形成具有所述成型腔的所述模具件包括以下步骤:
将密封端盖密封连接于所述壳体和所述辊颈的剩余部分之间,且所述密封端盖连接于所述壳体靠近所述固定座的一端;
在所述壳体的内腔内壁上铺设一层水玻璃砂,且所述水玻璃砂位于所述密封端盖远离所述固定座的一侧,以在所述壳体的内腔内壁上形成水玻璃层;
将防粘涂料涂抹于所述水玻璃层远离所述壳体的一侧。
在其中一个实施例中,在所述内腔内壁形成所述模具件之后包括步骤:
将具有一导流通道的导流件的一端连接于所述壳体的第一排料口处;所述导流通道与所述第一排料口连通,所述导流件的另一端延伸至预设位置。
在其中一个实施例中,在所述壳体的内腔内壁上形成具有所述成型腔所述模具件之后还包括步骤:
将铁水包设置于所述预设位置,以使所述第一排料口排出的所述铁水排放至所述铁水包内。
一种用于轧辊的修复设备,所述轧辊包括依次固定连接的辊颈、辊身和轴头,所述辊颈的剩余部分固定连接于所述辊身,所述修复设备包括:
固定座,用于固定连接所述辊身;
壳体,固定连接于所述固定座,且所述辊颈的剩余部分伸入所述壳体的内腔,所述壳体还包括与所述内腔连通的第一排料口;
模具件,设置于所述内腔内壁,且所述模具件具有一成型腔及与所述成型腔连通的第二排料口,所述辊颈的剩余部分的侧壁被所述成型腔的内壁包裹,所述第二排料口与所述第一排料口连通,以形成排料通道,且所述成型腔用于浇筑成型所述修复部。
在其中一个实施例中,所述修复设备还包括导流件及铁水包,所述导流件具有一导流通道,所述导流件一端连接于所述壳体的所述第二排料口处,且所述导流通道与所述第二排料口连通;
所述铁水包位于预设位置,所述导流件的另一端延伸至所述预设位置,以将所述第一排料口排出的铁水排放至所述铁水包内。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的轧辊的修复方法流程图;
图2为本发明另一实施例提供的用于轧辊的修复设备的结构示意图;
图3为图2所示的修复设备的模具件的制作流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1及图3所示,本发明一实施例提供的轧辊修复方法,轧辊20包括辊颈22和辊身24,辊颈22位于辊身24的一端,所述轧辊20修复方法包括以下步骤:
S110,将辊颈22存在铸造缺陷的部分切除。
S120,将辊身24固定连接于固定座12,并将壳体14固定连接于固定座12,以使辊颈22的剩余部分222伸入壳体14的内腔,壳体14包括与其内腔连通的第一排料口142。
S130,在壳体14的内腔内壁上形成具有成型腔162的模具件16,以使辊颈22的剩余部分222的侧壁被成型腔162的内壁包裹,模具件16具有与成型腔162连通的第二排料口164,第二排料口164与第一排料口142连通,以形成排料通道。
S140,将铁水浇入成型腔162内并从排料通道排出,以对辊颈22的剩余部分222进行冲熔处理。
S150,封堵排料通道并将铁水浇入成型腔,以形成修复部。
通过采用上述的轧辊20修复方法,对于辊颈22部分有铸造缺陷的轧辊20,将缺陷部分切除之后固定在固定座12上,在将壳体14固定连接于固定座12,且辊颈22的剩余部分伸入壳体14的内腔,然后在壳体14的内腔内壁上形成模具件16。布置好上述结构之后先向成型腔162内浇入铁水,先浇入的铁水是用于对辊颈的剩余部分222进行冲熔处理,对辊颈的剩余部分222进行冲熔处理的铁水会从排料通道排出,然后将排料通道堵住,并再一次将铁水浇入成型腔162内,此时排料通道已被堵住,第二次浇入的铁水会堆积在成型腔162内,冷却凝固后可形成与辊颈的剩余部分222固定连接的修复部224。
如此,修复部224替代了原本的有铸造缺陷的部分,而修复部224不存在原本的铸造缺陷,只需要保证浇入的铁水的材料和原本的辊颈22的材料相同,就能实现对有缺陷的轧辊20的修复,无需将辊颈22存在铸造缺陷的轧辊20整个报废,有效地降低了制造成本。
需要进行说明的是,上述的修复方法只适用于辊颈22抗拉强度小于等于450兆帕的热轧轧辊20。此外,辊颈22存在铸造缺陷的位置是不同的,因此存在辊颈22切除的部分的量是不同的,而修复部224实际上就是替代原本存在铸造缺陷的部分,因此对应修复部224的大小也可能不相同,也就使得第二次浇入的铁水的量不一致,第二次浇入的铁水的量可根据实际需求进行确定,以确保修复后的辊颈22和原本的辊颈22大小相同。
同时可以理解的是,该修复方法是用于修复辊颈22的,而实际应用中,该修复方法不只是应用于修复存在铸造缺陷的辊颈22,还可以用于其他情况,例如修复轧机进行轧制金属时,因装配不当等原因使得辊颈22发生辊颈22断裂的情况。
在一些实施例中,将辊颈22存在铸造缺陷的部分切除之后需要对切除面进行初步清理,保证切除面干净无杂物。
进一步地,辊颈22的剩余部分222包连接主体2222及连接凸起2224,连接主体2222一端固定连接于辊身24,连接凸起2224固定连接于连接主体2222远离辊身24的一端。
在一些实施例中,连接主体2222及连接凸起2224均大致呈圆柱状,且连接主体2222与连接凸起2224同轴设置。也就是说连接凸起2224类似于形成于连接主体2222远离辊身24一侧表面的台阶结构。
进一步地,第二排料口164朝向连接凸起2224轴线的正投影位于连接凸起2224与连接主体2222连接的侧面。
具体地,第二排料口164的水平高度比连接凸起2224远离连接主体2222一侧的表面低至少30毫米。
需要进行解释的是,第一次铁水浇入对辊颈22的剩余部分222进行冲熔处理,可以将切除面上的难以清楚的残渣清理干净,避免影响辊颈22的剩余部分222和修复部224连接的稳定性,而连接主体2222与连接凸起2224的主要作用是不同的,连接主体2222主要是用于保证与辊身24的稳定连接,而连接凸起2224是为了与浇筑成型的修复部224稳定的连接。因此,只需要保证连接凸起2224远离连接主体2222部分没有残渣即可,也就是只需要保证排料口低于连接凸起2224至少30毫米,但是第二排料口164又需要与成型腔162连通。
同时可以理解的是,第一次铁水浇入冲熔辊22颈的剩余部分222后,辊颈的剩余部分222表面的部分会有熔化的迹象,也就使得第二次浇筑的铁水更加容易与其连接,进一步地提高了修复部224与辊颈22的剩余部分222连接的稳定性。
请参阅图3,在一些实施例中,在内腔内壁形成模具件16包括以下步骤:
S210,将密封端盖18密封连接于壳体14和辊颈的剩余部分222之间,且密封端盖18连接于壳体14靠近固定座12的一端。
具体地,密封端盖18为冷型端盖,冷型端盖导热性能较好,便于散热。
S220,在壳体14的内腔内壁上铺设一层水玻璃砂,且水玻璃砂位于密封端盖18远离固定座12的一侧,以在壳体14的内腔内壁形成水玻璃层。
具体地,壳体14的内腔大致呈圆柱状,而水玻璃砂铺设在内腔内壁,形成的水玻璃层也大致呈圆柱状,水玻璃层形成的成型腔162也是呈圆柱状,而且成型腔162的径向尺寸与连接主体2222的径向尺寸相同。
S230,将防粘涂料涂抹于水玻璃层远离壳体14的一侧,以形成模具件16。
单独靠水玻璃砂铺设形成的水玻璃层形成模具件16的话,在浇筑铁水成型修复部224时会存在修复部224与水玻璃层粘接在一起,而防粘涂料就是涂抹在成型腔162内壁,防止修复部224和水玻璃层粘接。
可以理解的是,如图2所示,由于壳体14的内腔的径向尺寸是大于辊颈22的径向尺寸的,因此壳体14固定连接于固定座12后,壳体24的内腔内壁与辊颈22的剩余部分222之间还存在间隙,所以该间隙是通过水玻璃砂填充的,而该间隙填充水玻璃砂形成的水玻璃层是无法涂抹防粘涂料的,同时该部分也是无需涂抹防粘涂料的,因此铁水不会流入,需要涂抹防粘涂料的位置只是铁水可能流经的水玻璃层的表面。
在一些实施例中,在模具件16形成之后先将整个装置放入烘烤炉中烘烤,以使装置的温度达到220摄氏度和260摄氏度之间。具体地,烘烤时间为至少12个小时。
在一些实施例中,将铁水浇入成型腔162内并从排料通道排出之前需要先使用明火对壳体14及辊颈22的剩余部分222进行预热。具体地,采用明火对壳体14及辊颈22的剩余部分222缓慢预热,且预热后壳体14及辊颈22的剩余部分222的温度达到200摄氏度额250摄氏度之间,以避免第一次浇入铁水时热应力过大导致辊颈22的剩余部分222产生应力裂纹。
在一些实施例中,在壳体14的内腔内壁上形成具有成型腔162的模具件16之后还包括步骤:
将具有一导流通道的导流件(图未示)的一端连接于壳体14的第一排料口142处,且导流通道与第一排料口142连通,导流件的另一端延伸至预设位置。将铁水包设置于预设位置,以使第一排料口142排出的铁水排放至铁水包内。
在一些实施例中,导流通道沿导流件纵长方向延伸,导流件长度为500毫米到700毫米,且导流件相对水平倾斜度为75度到80度。进一步地,导流件的径向截面为一半圆结构。如此,以方便操作人员观察冲熔辊颈的剩余部分222的铁水排出的流量。具体地,导流件由高温耐火泥制成。
在一些实施例中,浇入的铁水与轧辊20芯部的材料相同,均为球墨铸铁材质,且该铁水采用包内冲入方法球化,铁水球化温度控制在1450摄氏度和1480摄氏度之间,球化剂加入量为铁水的1.5%,孕育剂加入量为铁水的1.0%。
具体地,球墨铸铁材质的成分及各成分的占比如下:C,3.12;Si,2.26;Mn,0.38;P,0.078;S,0.032;Ni,0.12;Cr,0.15;Mg,0.036。
在一些实施例中,第一次浇入并流出到铁水包中的铁水重量为400千克到700千克,在流入到铁水包中的铁水重量达到预期之后,停止浇入铁水,并封堵第二排料口164。进一步地,也可以是将整个排料通道堵住,即同时堵住第一排料口142和第二排料口164。具体地,通过封堵件封堵排料通道,且封堵件由耐火红泥制成。
在一些实施例中,第二次浇入预设量的铁水之后,使用2千克到3千克的冒口覆盖发热剂对未成型的修复部224进行保温,使得未成型的修复部224缓慢的冷却。可以理解的是,为了避免修复部224出现缩孔的现象,需要在修复部224上方设置冒口,而为了确保冒口的补缩作用,需要对未成型的修复部224进行保温,从而减缓冷却速度。
在一些实施例中,形成修复部224之后,即修复部224冷却成型之后,需要对修复部224进行机械加工。可以理解的是,修复部224成型之后,其表面光滑度可能不满足要求,且冒口还连接于修复部224上,需要按照原有的轧辊20的图纸要求,通过机械对修复部224进行加工。
在一些实施例中,对修复部224进行机械加工之后,需要对修复部224以及修复部224和辊颈的剩余部分222的连接位置进行检测。进一步地,使用金相仪、硬度计以及UT超声探头修复部224及修复部224和辊颈的剩余部分222的连接位置进行检测。
请参阅图2,本发明另一实施例还提供一种用于轧辊20的修复设备10,修复设备10包括固定座12、壳体14及模具件16。
固定座12用于固定连接辊身24,以使轧辊20相对固定座12固定;壳体14固定连接于固定座12,且辊颈22的剩余部分222伸入壳体14的内腔,壳体14还包括与其内腔连通的第一排料口142。
模具件16设置于内腔内壁,且模具件16具有一成型腔162及与成型腔162连通的第二排料口164,第二排料口164与第一排料口142连通,以形成排料通道,用于排出废料,辊颈22的剩余部分222的侧壁被成型腔162的内壁包裹,且成型腔162用于浇筑成型修复部224。
通过采用上述的轧辊20修复方法,对于辊颈22部分有铸造缺陷的轧辊20,将缺陷部分切除之后固定在固定座12上,在将壳体14固定连接于固定座12,且辊颈22的剩余部分伸入壳体14的内腔,然后在壳体14的内腔内壁上形成模具件16。布置好上述结构之后先向成型腔162内浇入铁水,先浇入的铁水是用于对辊颈的剩余部分222进行冲熔处理,对辊颈的剩余部分222进行冲熔处理的铁水会从排料通道排出,然后将排料通道堵住,并再一次将铁水浇入成型腔162内,此时排料通道已被堵住,第二次浇入的铁水会堆积在成型腔162内,冷却凝固后可形成与辊颈的剩余部分222固定连接的修复部224。
如此,修复部224替代了原本的有铸造缺陷的部分,而修复部224不存在原本的铸造缺陷,只需要保证浇入的铁水的材料和原本的辊颈22的材料相同,就能实现对有缺陷的轧辊20的修复,无需将辊颈22存在铸造缺陷的轧辊20整个报废,有效地降低了制造成本。
在一些实施例中,修复设备10还包括导流件及铁水包,导流件具有一导流通道,导流件一端连接于壳体14的第二排料口164处,且导流通道与第二排料口164连通,铁水包位于预设位置,导流件的另一端延伸至预设位置,以将第一排料口142排出的铁水排放至铁水包内。
可以理解的是,上述实施例中的修复方法在该修复设备10中进行的,而该修复设备10中的结构上述实施例中已进行说明,故不在赘述。
与现有技术相比,本发明提供的轧辊修复方法及用于轧辊的修复设备至少具有以下优点:
1)能有效地对存在铸造缺陷或其他缺陷的辊颈进行修复,无需整个轧辊报废,降低了制作成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种轧辊修复方法,所述轧辊包括辊身及位于所述辊身一端的辊颈,其特征在于,所述轧辊修复方法包括以下步骤:
将所述辊颈存在铸造缺陷的部分切除;
将所述辊身固定连接于固定座并将壳体固定连接于固定座,以使所述辊颈的剩余部分伸入所述壳体的内腔;所述壳体包括与其内腔连通的第一排料口;
在所述壳体的内腔内壁上形成具有成型腔的模具件,以使所述辊颈的剩余部分的侧壁被所述成型腔的内壁包裹;所述模具件具有与所述成型腔连通的第二排料口,所述第二排料口与所述第一排料口连通,以形成排料通道;
将铁水浇入所述成型腔内并从所述排料通道排出,以对所述辊颈的剩余部分进行冲熔处理;
封堵所述排料通道并将铁水浇入所述成型腔,以形成修复部。
2.根据权利要求1所述的轧辊修复方法,其特征在于,在形成所述修复部之后还包括以下步骤:
对所述修复部进行机械加工。
3.根据权利要求1所述的轧辊修复方法,其特征在于,所述辊颈的剩余部分包连接主体及连接凸起,所述连接主体一端固定连接于所述辊身,所述连接凸起固定连接于所述连接主体远离所述辊身的一端。
4.根据权利要求3所述的轧辊修复方法,其特征在于,所述连接主体及所述连接凸起均大致呈圆柱状,且所述连接主体与所述连接凸起同轴设置;
所述第二排料口朝向所述连接凸起轴线的正投影位于所述连接凸起与所述连接主体连接的侧面。
5.根据权利要求1所述的轧辊修复方法,其特征在于,将所述铁水浇入所述成型腔内并从所述排料通道排出之前还包括步骤:
使用明火对所述壳体及所述辊颈的剩余部分进行预热。
6.根据权利要求1所述的轧辊修复方法,其特征在于,在所述壳体的内腔内壁上形成具有所述成型腔的所述模具件包括以下步骤:
将密封端盖密封连接于所述壳体和所述辊颈的剩余部分之间,且所述密封端盖连接于所述壳体靠近所述固定座的一端;
在所述壳体的内腔内壁上铺设一层水玻璃砂,且所述水玻璃砂位于所述密封端盖远离所述固定座的一侧,以在所述壳体的内腔内壁上形成水玻璃层;
将防粘涂料涂抹于所述水玻璃层远离所述壳体的一侧。
7.根据权利要求1所述的轧辊修复方法,其特征在于,在所述内腔内壁形成所述模具件之后包括步骤:
将具有一导流通道的导流件的一端连接于所述壳体的第一排料口处;所述导流通道与所述第一排料口连通,所述导流件的另一端延伸至预设位置。
8.根据权利要求7所述的轧辊修复方法,其特征在于,在所述壳体的内腔内壁上形成具有所述成型腔所述模具件之后还包括步骤:
将铁水包设置于所述预设位置,以使所述第一排料口排出的所述铁水排放至所述铁水包内。
9.一种用于轧辊的修复设备,所述轧辊包括依次固定连接的辊颈、辊身和轴头,所述辊颈的剩余部分固定连接于所述辊身,其特征在于,所述修复设备包括:
固定座,用于固定连接所述辊身;
壳体,固定连接于所述固定座,且所述辊颈的剩余部分伸入所述壳体的内腔,所述壳体还包括与所述内腔连通的第一排料口;
模具件,设置于所述内腔内壁,且所述模具件具有一成型腔及与所述成型腔连通的第二排料口,所述辊颈的剩余部分的侧壁被所述成型腔的内壁包裹,所述第二排料口与所述第一排料口连通,以形成排料通道,且所述成型腔用于浇筑成型所述修复部。
10.根据权利要求9所述的用于轧辊的修复设备,其特征在于,所述修复设备还包括导流件及铁水包,所述导流件具有一导流通道,所述导流件一端连接于所述壳体的所述第二排料口处,且所述导流通道与所述第二排料口连通;
所述铁水包位于预设位置,所述导流件的另一端延伸至所述预设位置,以将所述第一排料口排出的铁水排放至所述铁水包内。
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