专利名称：一种铸造双金属轧辊的设备与方法
技术领域：
本发明涉及一种无切削金属机械加工方面的金属轧制领域，尤其是指一种铸造双金属轧辊的设备与方法。在国际专利分类表中应该分为B21大类。
背景技术：
目前，制造工业轧辊的方法主要有两种一是电渣重熔法，如用9Cr2Mo为代表的电渣重熔材料生产轧辊，由于其工艺复杂、技术要求高，只能生产较小吨位的轧辊；二是用离心浇铸法，所述离心浇铸法主要是用离心浇铸设备铸造由辊身和辊轴组成的双金属轧辊，这是与本发明最为接近的技术，但是该技术也有缺点离心浇铸设备和模具较为复杂，投资比较大。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术的不足，提供一种生产设备少、操作简便的投资比较小的铸造双金属轧辊的设备与方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的所述的铸造双金属轧辊的设备包括模具(4)、浇铸口(6)，在所述模具(4)的上面设有排气孔(7)，主要特点在于所述模具(4)为中空的圆柱体，由上、下两部分组成，在所述模具(4)的下侧设有浇铸管道(12)，所述浇铸口(6)连接到浇铸管道(12)的外口上，在所述模具(4)的上面设置惰性气体输入孔(13)，在所述惰性气体输入孔(13)的外口上连接惰性气体输入管道(8)，在所述模具(4)的内侧有一个辊身型腔(5)；在所述模具(4)的外侧面绕有感应线圈(2)；所述设备有一个感应电源(1)，所述感应电源(1)的两个输出端连接所述的感应线圈(2)的两端。
在具体实施例中，所述的感应电源(1)为工频感应电源、中频感应电源、高频感应电源。
所述的模具(4)的材料为耐高温的高强度的非金属材料。
所述的模具(4)的材料为耐火材料、陶瓷材料。
在所述模具(4)的上、下端面上分别预留有型材辊轴(3)的上放置口(10)和型材辊轴(3)的下放置口(11)。
所述的铸造双金属轧辊的方法，其主要特点在于1)通过设在模具(4)的上、下端面上的预留的型材辊轴(3)的上放置口(10)和型材辊轴(3)的下放置口(11)，把型材辊轴(3)插入模具(4)中，在型材辊轴(3)与模具(4)之间形成辊身型腔(5)，在所述的上放置口(10)和下放置口(11)与型材辊轴(3)之间形成气密封；2)通过惰性气体输入管道(8)和惰性气体输入孔(13)，把惰性气体输入到所述的辊身型腔(5)内，从排气孔(7)排去辊身型腔(5)内的空气，一直到惰性气体充满辊身型腔(5)；3)启动感应电源(1)，把设置在感应线圈(2)内的型材辊轴(3)加热到高温；4)通过浇铸口(6)和浇铸管道(12)把辊身合金液体浇铸到辊身型腔(5)内，一直到辊身合金液体充满辊身型腔(5)，辊身合金液体与型材辊轴(3)结合为一体，形成双金属轧辊，浇铸辊身合金液体时形成的多余物从排气孔(7)排出；5)停止浇铸辊身合金液体、关闭感应电源(1)、停止输入惰性气体；6)缓慢冷却到常温后，把模具(4)与双金属轧辊分离，把双金属轧辊排放整齐。
在具体实施例中，所述的高温为400-1000℃。
所述的高温为800℃。
所述的惰性气体为氩(Ar)气。这里选择氩气主要是因为其价格比较便宜、投资比较小的原因，当然也可以选择He、Ne、Kr、Xe等气体。
由于本发明采用上述技术方案，所述铸造设备相当简单，其操作方法也非常简便，投资有了较大幅度的下降，因而使双金属轧辊的制造成本大为降低，更为重要的是使用本发明所制造的双金属轧辊的质量有了显著的提高。
及实施例下面结合附图和实施例进一步说明，其中附图1是利用本发明所制造的产品——双金属轧辊的构造示意图。
附图2是铸造双金属轧辊的设备的结构图。
附图3是插入型材辊轴3准备进行铸造双金属轧辊时的设备的结构图。
附图1是双金属轧辊的构造示意图，它是利用本发明所制造的产品。为了便于理解本发明，特在此绘出。在该附图中可以看到，双金属轧辊由两部分组成型材辊轴(3)和辊身(9)。其中，辊身(9)是由合金液体浇铸而成。本发明的一个突出的特点是型材辊轴(3)，这是本发明和已有技术的重大区别之一所述辊轴取材于型材，而非铸造而成；而已有技术的辊轴是铸造的。上述区别显示出本发明具有下述优点第一选用现成的型材作辊轴减少了一道铸造工序，提高了生产效率；第二由型材制成的辊轴的质量远远好于由铸造制成的辊轴的质量；第三生产成本降低，价格便宜。
附图2是铸造双金属轧辊的设备的结构图。从该附图中可以了解本发明的结构特征。在附图2中可以看到1感应电源、2感应线圈、4模具、5辊身型腔、6浇铸口、7排气孔、8惰性气体输入管道、10型材辊轴的上放置口、11型材辊轴的下放置口、12浇铸管道、13惰性气体输入孔。从附图中可以看到模具(4)是一个重要部件，该部件由上、下两部分组成，在所述模具(4)的上面设有排气孔(7)，所述模具(4)为中空的圆柱体，在所述模具(4)的下侧设有浇铸管道(12)，浇铸口(6)连接到浇铸管道(12)的外口上，在所述模具(4)的上面设置惰性气体输入孔(13)，在所述惰性气体输入孔(13)的外口上连接惰性气体输入管道(8)。在所述模具(4)的内侧有一个辊身型腔(5)，当从型材辊轴的上放置口(10)和型材辊轴的下放置口(11)插入型材辊轴(3)时，所述的辊身型腔(5)正好是用于浇铸辊身的空间。在该附图中还可以看到，所述设备有一个感应电源(1)，所述感应电源(1)的两个输出端连接所述的感应线圈(2)的两端。所述的感应电源(1)为工频感应电源、中频感应电源、高频感应电源。至于感应电源，则属于已有技术，此处不再赘述。
所述的模具(4)的材料为耐高温的高强度的非金属材料。例如，可以是耐火材料、陶瓷材料等。
附图3是插入型材辊轴3，准备进行铸造双金属轧辊时的设备的结构图。当进行铸造双金属轧辊时，第一步工序是
通过设在模具(4)的上、下端面上的预留的型材辊轴(3)的上放置口(10)和型材辊轴(3)的下放置口(11)(上述两放置口可以从附图2中清楚地看到)，把型材辊轴(3)插入到模具(4)中，型材辊轴(3)插入的位置要满足预定的双金属轧辊的尺寸的要求，一般型材辊轴(3)两端所留的尺寸相等，特殊情况例外。完成上述这一步之后，就可以实现两个目的第一在型材辊轴(3)与模具(4)之间形成辊身型腔(5)，为浇注合金辊身作好了准备；第二在所述的上放置口(10)和下放置口(11)与型材辊轴(3)之间形成气密封(结合附图1和附图2一起看)，这就为第二步工序作好准备。
第二步工序是通过惰性气体输入管道(8)和惰性气体输入孔(13)，把惰性气体输入到所述的辊身型腔(5)内，从排气孔(7)排去辊身型腔(5)内的空气，一直到惰性气体充满辊身型腔(5)后，即为第三步工序作好准备。
第三步工序是启动感应电源(1)，把设置在感应线圈(2)内的型材辊轴(3)加热到高温。在加热型材辊轴(3)时，惰性气体一直在通着。也即是说在惰性气体的保护下加热型材辊轴(3)！这可以防止型材辊轴(3)氧化。当加热到高温后，即为第四步工序作好准备。
第四步工序是通过浇铸口(6)和浇铸管道(12)把辊身合金液体浇铸到辊身型腔(5)内，一直到辊身合金液体充满辊身型腔(5)。此时，辊身合金液体与型材辊轴(3)结合为一体，形成双金属轧辊。浇铸辊身合金液体时形成的多余物(包括浇铸时形成的残渣、蒸汽等)从排气孔(7)排出。在浇铸过程中，惰性气体在通着，型材辊轴(3)一直加热在高温状态。在辊身合金液体充满辊身型腔(5)后，即为第五步工序作好准备。
第五步工序是停止浇铸辊身合金液体、关闭感应电源(1)、停止输入惰性气体。然后进一步完成第六步工序。
第六步工序是缓慢冷却到常温后，把模具(4)与双金属轧辊分离(模具由上、下两部分组成，可以方便地分开)，把双金属轧辊排放整齐。
上述工序可以大批量地周期、循环地进行，这可以使生产效率更为提高。改变模具(4)的尺寸，就可以生产不同规格的双金属轧辊。
在上述工序中所述的高温为400-1000℃。最佳温度是800℃。在整个程序中所使用的惰性气体为氩气。因为氩气最为便宜，当然也使双金属轧辊的生产成本最低。原则上也可以使用其它保护气体，只要安全、不氧化、便宜即可。
实验证明，本发明所涉及的设备相当简单，生产工艺也比较简短、容易操作，因此可以使生产效率大为提高；更为重要的是由于整个生产工序是在通着惰性保护气体时，在高温下进行的，这使型材辊轴和辊身结合地非常牢固，从而使双金属轧辊的质量大为提高。
权利要求
1.一种铸造双金属轧辊的设备，所述设备包括模具(4)、浇铸口(6)，在所述模具(4)的上面设有排气孔(7)，其特征在于所述模具(4)为中空的圆柱体，由上、下两部分组成，在所述模具(4)的下侧设有浇铸管道(12)，所述浇铸口(6)连接到浇铸管道(12)的外口上，在所述模具(4)的上面设置惰性气体输入孔(13)，在所述惰性气体输入孔(13)的外口上连接惰性气体输入管道(8)，在所述模具(4)的内侧有一个辊身型腔(5)；在所述模具(4)的外侧面绕有感应线圈(2)；所述设备有一个感应电源(1)，所述感应电源(1)的两个输出端连接所述的感应线圈(2)的两端。
2.根据权利要求1所述的铸造双金属轧辊的设备，其特征在于所述的感应电源(1)为工频感应电源、中频感应电源、高频感应电源。
3.根据权利要求1所述的铸造双金属轧辊的设备，其特征在于所述的模具(4)的材料为耐高温的高强度的非金属材料。
4.根据权利要求1、3所述的铸造双金属轧辊的设备，其特征在于所述的模具(4)的材料为耐火材料、陶瓷材料。
5.根据权利要求1所述的铸造双金属轧辊的设备，其特征在于在所述模具(4)的上、下端面上分别预留有型材辊轴(3)的上放置口(10)和型材辊轴(3)的下放置口(11)。
6.一种铸造如权利要求1所述的双金属轧辊的方法，其特征在于1)通过设在模具(4)的上、下端面上的预留的型材辊轴(3)的上放置口(10)和型材辊轴(3)的下放置口(11)，把型材辊轴(3)插入模具(4)中，在型材辊轴(3)与模具(4)之间形成辊身型腔(5)，在所述的上放置口(10)和下放置口(11)与型材辊轴(3)之间形成气密封；2)通过惰性气体输入管道(8)和惰性气体输入孔(13)，把惰性气体输入到所述的辊身型腔(5)内，从排气孔(7)排去辊身型腔(5)内的空气，一直到惰性气体充满辊身型腔(5)；3)启动感应电源(1)，把设置在感应线圈(2)内的型材辊轴(3)加热到高温；4)通过浇铸口(6)和浇铸管道(12)把辊身合金液体浇铸到辊身型腔(5)内，一直到辊身合金液体充满辊身型腔(5)，辊身合金液体与型材辊轴(3)结合为一体，形成双金属轧辊，浇铸辊身合金液体时形成的多余物从排气孔(7)排出；5)停止浇铸辊身合金液体、关闭感应电源(1)、停止输入惰性气体；6)缓慢冷却到常温后，把模具(4)与双金属轧辊分离，把双金属轧辊排放整齐。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述的高温为400-1000℃。
8.根据权利要求6、7所述的方法，其特征在于所述的高温为800℃。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述的惰性气体为氩气。
全文摘要
一种铸造双金属轧辊的设备与方法，所述设备包括模具，所述模具为中空的圆柱体，由上、下两部分组成。在模具的下侧设有浇铸管道，浇铸口连接到浇铸管道的外口上。在模具的上面设置惰性气体输入孔，在惰性气体输入孔的外口上连接惰性气体输入管道。在模具的内侧有一个辊身型腔。在模具的外侧面绕有感应线圈。所述设备有一个感应电源，该电源的两个输出端连接感应线圈的两端。由于整个生产工序是在通着惰性保护气体时，在高温下进行的，这使型材辊轴和辊身结合地非常牢固，从而使双金属轧辊的质量大为提高。
文档编号B22D19/16GK1390663SQ0212131
公开日2003年1月15日 申请日期2002年6月14日 优先权日2002年6月14日
发明者韩国强 申请人:韩国强