专利名称：轧辊铸造工艺及所用浇铸装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸造技术领域，尤其是ー种用于静态生产轧钢轧辊的铸造エ艺及所用浇铸装置。
背景技术：
目前轧辊厂静态生产轧钢轧辊主要有两种方法顶部浇注法和底部浇注法。顶部浇注法的优点是简单、钢水利于顺序凝固，但是，其最大问题是由于直接从冒ロ端冲入，冲刷カ大，容易把铸型冲坏；铸型内的钢水在冲击力作用下向内翻腾，钢水表面的渣子、砂子很容易被带入轧辊内部，造成轧辊夹渣、夹砂缺陷；同时这种方法，エ艺设计时轧辊留有的加工余量大，既増加了能源浪费，又加大了机加工工作量，因次，顶部浇注法一般只在轧辊长度较短、质量要求不太高的情况下使用。底部浇注法浇注吋，钢水是通过浇ロ杯、直浇道、 横浇道沿切线方向进入轧辊下辊颈、冷型、上辊颈、冒ロ，钢水上升平稳，轧辊质量好，无论大辊、小辊都可以生产，但是，这种方法需要增加浇注系统，尤其当一包钢水浇注多支轧辊时既浪费材料，到后期由于温度降低，浇铸的轧辊质量受到影响；另外，这种エ艺，下辊颈、 冷型的内壁要挂ー层型砂，全靠工人用手工压实，劳动强度大，生产效率低；轧辊开箱后，砂箱要冷却到室温才能使用，造型后在车间阴干一天，再进烘干炉加热8小吋，才能浇注，一套エ装至少4 5天后才能再用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中之不足，提供ー种轧辊铸造エ艺及所用浇铸装置，以提高生产效率，降低劳动强度，节约能源，铸造出具有较高内在质量和较好机械加工性能的轧辊铸件。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是ー种轧辊铸造エ艺，具有以下步骤a、制作浇注装置，将带有浇ロ杯的直浇ロ砂箱置于底盘上，直浇ロ砂箱的直浇道与底盘的横浇道连通，围绕直浇ロ砂箱四围设置轧辊砂箱，先将下辊颈砂箱放在底盘上，使底盘的横浇道与下辊颈砂箱底部位于轧辊中心线处通入钢水的小孔连通，然后将冷型与下辊颈砂箱上平面连接，上辊颈砂箱底部连接在冷型上平面上，最后将冒ロ箱与上辊颈砂箱上平面连接；b、将适量保护渣包装后，从冒ロ箱吊放入轧辊砂箱内，保护渣位于冷型内近下辊颈砂箱上端处；C、将合格的钢水通过浇ロ杯浇入直浇ロ砂箱内，钢水进入横浇道后通过下辊颈砂箱底部小孔进入下辊颈砂箱内；d、钢水与保护渣接触使保护渣熔化，熔化的保护渣覆盖在钢水表面，钢水液面上升，液态的保护渣流向侧面，接触到下辊颈砂箱和冷型内壁表面，受到激冷后凝固，分別在下辊颈砂箱和冷型的内壁表面与钢水之间形成ー层保护渣层；
e、钢水继续上升，在接近上辊颈砂箱时，从冒ロ箱补充一定量的保护渣，直至完成轧辊的浇注。具体说，所述保护渣的用量按轧辊内表面面积计算为1. 2 1. 4Kg/m2。所述保护渣的熔点为1250°C 1500°C。浇注时的浇注速度为600Kg/min 1200Kg/min，可根据轧辊材质不同选取。浇注时轧辊砂箱温度为50°C 90°C，且同一轧辊每次浇注时轧辊砂箱温度偏差在20°C以内。ー种上述铸造エ艺所用浇铸装置，包括带有浇ロ杯的直浇ロ砂箱和位于直浇ロ砂箱底部的底盘，直浇ロ砂箱的直浇道与底盘的横浇道连通，所述底盘上围绕直浇ロ砂箱设有轧辊砂箱，轧辊砂箱包括下辊颈砂箱、冷型、上辊颈砂箱及冒ロ箱，下辊颈砂箱设置在底盘上，冷型与下辊颈砂箱上平面连接，上辊颈砂箱底部卡接在冷型上平面上，冒ロ箱与上辊颈砂箱上平面连接，底盘的横浇道与下辊颈砂箱底部位于轧辊中心线处的小孔连通。优选地，所述的轧辊砂箱围绕直浇ロ砂箱设置有四个。为保证钢水最后凝固，生产出无缺陷的轧辊，所述的冒ロ箱内壁设有绝热套。本发明的有益效果是采用以上铸造エ艺及铸造装置进行轧辊的铸造生产，具有如下优点1、生产效率提高，同样エ装数量下，可以多生产10%的轧辊。2、工人劳动强度减小，由于冷型、下辊颈砂箱不挂砂，可减少工人2/3工作量。3、节能、环保，原来铸型都要烘干，既浪费能源，又造成环境污染，本方法利用浇注轧辊后的余热来保证エ装温度，不用再加热了。4、轧辊内在质量提高，内部组织结构致密，具有较好的机械加工性能；轧辊工作层柱状晶粒发达，提高了轧辊耐磨性。
下面结合附图和实施例对本发明进ー步说明。图1是本发明所述浇注装置的剖视结构示意图。图2是本发明所述浇注装置的俯视结构示意图。图3是本发明所述保护渣在浇注前放置位置示意图。图中1.直浇ロ砂箱 11.直浇道2.底盘21.横浇道3.下辊颈砂箱31.小孔4.冷型5.上辊颈砂箱6.冒ロ箱7.绝热套8.浇ロ杯
具体实施例方式现在结合附图和优选实施例对本发明作进ー步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。ー种轧辊铸造エ艺，具有以下步骤a、制作浇注装置，如图1、图2所示，将带有浇ロ杯8的直浇ロ砂箱1置于底盘2 上，直浇ロ砂箱1的直浇道11与底盘2的横浇道21连通，围绕直浇ロ砂箱1四围设置四个轧辊砂箱，先将下辊颈砂箱3放在底盘2上，使底盘2的横浇道21与下辊颈砂箱3底部位于轧辊中心线处通入钢水的小孔31连通，然后将冷型4与下辊颈砂箱3上平面连接，上辊颈砂箱5底部连接在冷型4上平面上，最后将冒ロ箱6与上辊颈砂箱5上平面连接；b、将适量保护渣包装后，从冒ロ箱6吊放入轧辊砂箱内，保护渣位于冷型4内近下辊颈砂箱3上端处，如图3所示。c、将合格的钢水通过浇ロ杯8浇入直浇ロ砂箱1内，钢水进入横浇道21后通过下辊颈砂箱3底部小孔31进入下辊颈砂箱内；d、钢水与保护渣接触使保护渣熔化，熔化的保护渣覆盖在钢水表面，钢水液面上升，液态的保护渣流向侧面，接触到下辊颈砂箱3和冷型4内壁表面，受到激冷后凝固，分別在下辊颈砂箱3和冷型4的内壁表面与钢水之间形成ー层保护渣层；e、钢水继续上升，在接近上辊颈砂箱5时，从冒ロ箱6补充一定量的保护渣，直至完成轧辊的浇注。上述过程中所述保护渣的作用原理是当钢水进入下辊颈砂箱3吋，把保护渣熔化，保护渣漂浮在钢水上面，保护钢水不与空气接触，防止钢水氧化。钢水液面上升吋，因为钢水从沿轧辊中心线方向进入，中心处液面高于四周，保护渣流向四周，液态的保护渣接触到下辊颈砂箱3及冷型4内壁面，受到激冷，迅速凝固，从而在钢水和上述内壁之间形成固态的保护渣层，保护下辊颈砂箱3及冷型4不受钢水冲刷，开箱后，保护渣层破碎，轧辊表面非常光滑。由于生产的轧辊有大有小，因而保护渣的熔点要有所不同，熔点太低保护渣遇到冷型内壁不会凝固，起不到保护作用，熔点太高，不能熔化，也起不到保护作用。根据轧辊的材质、大小选择合理熔点保护渣是关系到能否生产合格轧辊的关键，较理想的保护渣的熔点为 125015000C ο保护渣用量是确保铸造出高质量轧辊的关键点之一，根据轧辊大小不同，确定合理的保护渣用量，少了起不到保护作用，多了几浪费，还会造成夹渣等铸造缺陷。一般用量按轧辊内表面面积计算为1. 2 1. 4Kg/m2较佳。浇注时轧辊砂箱的温度控制也是ー关键点，只有确定浇注时轧辊砂箱合适的温度，确保生产出合格轧辊。较理想的浇注时轧辊砂箱温度控制在50°C 90°C之间，直径较小的轧辊取上限，直径较大的轧辊取下限，且同一轧辊每次浇注时的轧辊砂箱温度偏差应在20°C以内。还有，要铸造出高质量的轧辊，浇注速度控制也是关键点之一，浇注速度太快，保护渣不能形成均勻的保护渣层，起不到保护作用，浇注速度太慢，形成的保护渣层厚度小， 也起不到保护作用，一般说来浇注速度与轧辊材质也有关系，不同材质要求的浇注速度不同，通常以钢的含碳量作为选择依据，含有0. 5% C时，浇注速度为1200kg/min ；含有1. 0% C时，浇注速度为1000kg/min ；含有1. 5% C时，浇注速度为800kg/min ；含有2. 0% C时，浇注速度为600kg/min，从上看出，含碳量越高，浇注速度就越慢。如图1、图2所示的ー种上述铸造エ艺所用浇铸装置，包括上端带有浇ロ杯8的直浇ロ砂箱1和位于直浇ロ砂箱1底部的底盘2，所述底盘2上围绕直浇ロ砂箱1设有四个轧辊砂箱，该轧辊砂箱包括下辊颈砂箱3、冷型4、上辊颈砂箱5及冒ロ箱6，其中，直浇ロ砂箱 1 内部有耐火砖管形成的直浇道11，底盘2 具有用耐火砖管铺设的横浇道21，下辊颈砂箱 3 精密铸造成与轧辊要求接近的内孔形状，以减小加工余量，冷型4 为形成轧辊辊身部分的模具，上辊颈砂箱5 内部由自硬砂組成的型腔，冒ロ箱6 内壁设有绝热套7，保证轧辊顺序凝固。所述的直浇道11与所述的横浇道21连通。所述的下辊颈砂箱3设置在底盘2上，冷型4与下辊颈砂箱3上平面连接，上辊颈砂箱5底部卡接在冷型4上平面上，冒ロ箱6与上辊颈砂箱5上平面连接，底盘2的横浇道 21与下辊颈砂箱3底部位于轧辊中心线处的小孔31连通，以保证钢水沿所铸造的轧辊中心线方向进入下辊颈砂箱3内。上述冷型4及下辊颈砂箱3壁厚确定壁厚太大或太小，不但影响轧辊质量，也会影响砂箱寿命，一般按以下公式确定冷型4及下辊颈砂箱3的壁厚，以保证生产出合格的轧棍。冷型横截面面积/轧辊横截面面积=1. 25 1. 50即(D2_d2)/d2 = 1. 25 1. 50D = (1. 5 1. 58)d这里D 冷型外径d:冷型内径，近似轧辊毛坯外径。本发明工作过程如下合格钢水通过浇ロ杯8浇入直浇ロ砂箱1内，然后进入横浇道21，再通过下辊颈砂箱3底部小孔31进入下辊颈砂箱3内，砂箱里有一定数量的保护渣， 钢水进入下辊颈砂箱3后，把保护渣熔化，熔化的玻璃质保护渣覆盖在钢水表面，保护钢水不被氧化。同时，钢水液面上升，液态保护渣流向侧面，接触到下辊颈砂箱3或冷型4内壁面，受到激冷，很快凝固，在上述内壁面与钢水之间形成ー层玻璃质的保护渣层，该保护渣层既能延长砂箱(冷型)的使用寿命，也能使轧辊表面光洁，开箱后，玻璃质的保护渣层自然破碎，轧辊表面光洁，减小了机加工时刀具磨损，在钢水上升到上辊颈砂箱5吋，因为内部有型砂，保证轧辊的上辊颈部分比辊身部分凝固缓慢，利于补縮，冒ロ箱6内壁设有绝热套7，保证钢水最后凝固，生产出无缺陷的轧辊。本发明所用的下辊颈砂箱3、冷型4内壁不挂砂，用保护渣形成的保护渣层保护砂箱，减轻了工人劳动强度，提高了生产效率，开箱后利用下辊颈砂箱3、冷型4的余热可直接合箱浇铸下一支轧辊，既节约能源，又保护环境。特别是在生产小轧辊时，可以用ー个直浇 ロ砂箱1浇铸多支轧辊，减小钢水消耗，提高收得率。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种轧辊铸造エ艺，其特征是具有以下步骤a、制作浇注装置，将带有浇ロ杯⑶ 的直浇ロ砂箱⑴置于底盘⑵上，直浇ロ砂箱⑴的直浇道(11)与底盘⑵的横浇道 (21)连通，围绕直浇ロ砂箱(1)四围设置轧辊砂箱，先将下辊颈砂箱C3)放在底盘(2)上， 使底盘O)的横浇道01)与下辊颈砂箱(3)底部位于轧辊中心线处通入钢水的小孔(31) 连通，然后将冷型(4)与下辊颈砂箱( 上平面连接，上辊颈砂箱( 底部连接在冷型(4) 上平面上，最后将冒ロ箱(6)与上辊颈砂箱( 上平面连接；b、将适量保护渣包装后，从冒 ロ箱(6)吊放入轧辊砂箱内，保护渣位于冷型内近下辊颈砂箱C3)上端处；C、将合格的钢水通过浇ロ杯(8)浇入直浇ロ砂箱(1)内，钢水进入横浇道(11)后通过下辊颈砂箱 (3)底部小孔(31)进入下辊颈砂箱(3)内；d、钢水与保护渣接触使保护渣熔化，熔化的保护渣覆盖在钢水表面，钢水液面上升，液态的保护渣流向侧面，接触到下辊颈砂箱(3)和冷型⑷内壁表面，受到激冷后凝固，分別在下辊颈砂箱⑶和冷型⑷的内壁表面与钢水之间形成ー层保护渣层；e、钢水继续上升，在接近上辊颈砂箱(5)时，从冒ロ箱(6)补充一定量的保护渣，直至完成轧辊的浇注。
2.根据权利要求1所述轧辊铸造エ艺，其特征是所述保护渣的用量按轧辊内表面面积计算为 1.2-1. 4Kg/m2。
3.根据权利要求1所述轧辊铸造エ艺，其特征是所述保护渣的熔点为1250°C 1500 0C ο
4.根据权利要求1所述轧辊铸造エ艺，其特征是浇注时的浇注速度为600Kg/min 1200Kg/min。
5.根据权利要求1所述轧辊铸造エ艺，其特征是浇注时轧辊砂箱温度为50°C 900C，且同一轧辊每次浇注时轧辊砂箱温度偏差在20°C以内。
6.ー种用于权利要求1所述铸造エ艺的浇铸装置，包括带有浇ロ杯(8)的直浇ロ砂箱 ⑴和位于直浇ロ砂箱⑴底部的底盘O)，直浇ロ砂箱⑴的直浇道(11)与底盘⑵的横浇道01)连通，其特征是所述底盘( 上围绕直浇ロ砂箱(1)设有轧辊砂箱，轧辊砂箱包括下辊颈砂箱(3)、冷型G)、上辊颈砂箱( 及冒ロ箱(6)，下辊颈砂箱C3)设置在底盘 (2)上，冷型(4)与下辊颈砂箱( 上平面连接，上辊颈砂箱( 底部卡接在冷型(4)上平面上，冒ロ箱(6)与上辊颈砂箱(5)上平面连接，底盘(2)的横浇道01)与下辊颈砂箱⑶ 底部位于轧辊中心线处的小孔(31)连通。
7.根据权利要求6所述的浇铸装置，其特征是所述的轧辊砂箱围绕直浇ロ砂箱(1) 设置有四个。
8.根据权利要求6所述的浇铸装置，其特征是所述的冒ロ箱(6)内壁设有绝热套⑵。
全文摘要
本发明公开了一种轧辊铸造工艺及所用浇铸装置，首先制作浇注装置；然后将适量保护渣包装后，从冒口箱吊放入轧辊砂箱内；进行浇注，将合格的钢水通过浇口杯浇入直浇口砂箱内，使钢水与保护渣接触使保护渣熔化，分别在下辊颈砂箱和冷型的内壁表面与钢水之间形成一层保护渣层；在钢水接近上辊颈砂箱时，从冒口箱补充一定量的保护渣，直至完成轧辊的浇注。本发明所用的下辊颈砂箱、冷型内壁不挂砂，用保护渣形成的保护渣层保护砂箱，减轻了工人劳动强度，提高了生产效率，开箱后利用下辊颈砂箱、冷型的余热可直接合箱浇铸下一支轧辊，节能环保，并可以用一个直浇口砂箱浇铸多支小直径轧辊，减小钢水消耗，提高收得率。
文档编号B22C9/28GK102554129SQ201110441759
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者孙铎基, 时海峰, 许健 申请人:常州凯达重工科技有限公司