一種100噸級以上復合材質超大型鑄鋼支承輥的鑄造裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種１００噸級以上復合材質超大型鑄鋼支承輥的鑄造裝置。它適用于凈重在１００噸以上復合材質各種型號、規格的鑄鋼支承輥整體鑄造過程。采用模具整體鑄造裝置，具有由下至上依次設置底座、下輥頸箱、輥身鐵模、上輥頸箱、冒口箱以及澆注系統，澆注系統為下注與上注結合結構，上輥頸箱及冒口箱為分節結構，在上輥頸箱上設置溢流槽，在鑄型外側設置盛鋼桶，冒口箱內設有電加熱冒口。本實用新型專利技術主要采用了不同材質的鋼水進行澆注，并采用下注沖洗與上注相結合技術和澆道保溫技術，保證了超大型復合鑄鋼支承輥整體鑄造件的產品質量。采用本實用新型專利技術可以有效地解決大型鑄鋼支承輥的裂紋、縮孔和疏松問題，使超大型鑄鋼支承輥國產化成為了可能。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及ioo 口屯級以上(凈重畫p屯以上的支承輥為超大型支承輥) 超大型復合鑄鋼支承輥鑄造過程，具體地說是一種ioo噸級以上復合材質超大型 鑄鋼支承輥的鑄造裝置。它適用于凈重在ioo噸以上復合材質各種型號、規格的鑄鋼支承輥整體鑄造過程。 背來技術鑄鋼支承輥是軋鋼生產線上的關鍵件，也是易損件。隨著鋼產量的不斷加大， 支承輥的消耗也在不斷加大。在鋼板軋制過程中，支承輥在軋機上承受著巨大的 彎矩和扭矩，受交變載荷作用，容易產生疲勞破壞。而夾雜物等內部缺陷是引起 疲勞破壞的內在原因，所以支承輥必須有良好的內在質量。大型鑄鋼支承輥的生產廠家主要有美國的WHEMCO公司、德國的GP公司、 韓國的INI STEEL公司、英國的DAVY公司。但是能夠生產170噸級以上鑄鋼軋 輥的只有德國的GP公司，其它公司還不具備生產這樣大綁U支承輥的能力。由 于超大型鑄鋼支承輥生產廠家少，生產能力有限，而用量不斷擴大，所以造成巿 場處于嚴重的供不應求狀態。超大型鑄鋼支承輥的開發難點主要在于鋼水量大，鋼水準備困難，對設備要 求嚴格；軋輥軸向尺寸長，凝固過程線收縮大，收縮受阻容易產生拉應力裂紋， 所以鑄造成形困難；鋼水澆注時間長，容易發生二次氧化，產生氧化夾雜，內在 質量難于控制；軋輥屬于細長形軸類鑄件，補縮距離長，補縮通道很難保持暢通， 容易出現縮孔、疏松缺陷。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種100噸級以上復合材質超大型鑄鋼支承輥的鑄造裝置，可以有效地解決大型鑄鋼支承輥的裂紋、縮孔和疏松問題，使超大型 鑄鋼支承輥國產化成為了可能。本技術的技術方案是本技術主要是指在100噸級以上超大型鑄鋼支承輥制備過程中，在先進 的澆注系統設計、鐵模覆砂工藝、切線型內澆口旋轉充型方法、順序凝固技術、 滑動輥頸技術、電加熱冒口技術、計算機模擬技術等技術基礎之上，這些內容已經包含在中國專利申請(專利號ZL200410021595.5，申請曰2004年8月2曰， 名稱鑄鋼支承輥整體鑄造方法；申請號200610048038.1,申請曰2006年10月 18曰，名稱大型鑄鋼支承輥制備工藝)中。本技術主要釆用了下注沖洗與 上注相結合的澆注工藝，并設計了相應模具和設備；采用了不同材質鋼水進行澆 注，進行鋼水保溫以及澆道保溫技術；采用了多次組箱、多次電加熱技術及復合 冒口等技術。1、下注沖洗與上注相結合澆注技術(1) 下注沖洗技術釆用先進的澆注系統設計原則，設計出無氣隙平穩充型 澆注系統。該澆注系統由錐形直澆道、橫澆道和切線形內澆口組成，根據澆注的 鋼水重量和澆注速度，設置14個燒注系統沿圓周分布，多個澆注系統同時澆注。 第一種金屬液全部釆用下注方法澆注，金屬液澆到輥身以上時，停止第一種金屬 液的澆注。當第一種金屬液在型腔中形成一定厚度的殼層之后，開始澆入第二種 金屬液，并用第二種金屬液置換第一種金屬液的未凝固部分。(2) 上注技術金屬液從鑄件型腔頂端(冒口端)直接澆入，上輥頸箱和冒 口部分均采用上注方法澆注。(3) 澆注效果先進行下注沖洗，可以完成復合材質澆注，獲得表面與心部 不同材質的軋輥。后進行上注，并進行電加熱保溫，可以減小產生裂紋、縮孔、 疏松傾向。(4) 澆注方法下注過程采用平穩充型澆注系統。在澆注過程中，金屬液在 直澆道中流動時，處于充滿狀態。當金屬液達到輥身以上，溢流槽以下時，暫停 燒注。30-180分鐘后，第一種金屬液已經形成一定厚度的凝固層，開始澆注第 二種金屬液，同樣以下注形式進行。隨著第二種金屬液的澆入，第一種金屬液未 凝固部^t漸被頂出溢流槽，流進盛鋼桶。當第一種金屬液未凝固部分全部溢出 之后，完成沖洗澆注，暫停澆注，封閉溢流槽，并開始向金屬液面加入電渣，進 行電加熱保溫。加熱30分鐘后，開始上注。溢流槽以上的上輥頸和冒口部分采用 上注技術澆注，從型腔頂部直接進行澆注。當鋼水包對準型腔后，開始澆注。進 行上注時，為了減小鋼水在空氣中的暴露時間和鋼水對型腔的沖擊力，鋼水包要盡量降低。2、 設置溢流槽和盛鋼桶(1) 溢流槽在模具設計過程中，在上輥頸箱上設置一個溢流裝置，溢流槽 距上輥頸箱底面200-300mm。其形狀如同熔化爐的出鋼槽，外層為梯形鋼板槽， 內部砌筑保溫磚。(2) 盛鋼桶盛鋼桶類似于鋼水包，#^、根據澆注過程排除的金屬液量設定。 一般為50 200噸。外層為鋼板結構，內層用保溫磚砌筑。(3) 主要作用溢流槽的作用是在澆注過程中，當第二種金屬液進入型腔后， 使第一種金屬液從溢流槽順利排除。盛鋼桶的作用是容納所排除的金屬液，并在 澆注完成后，將金屬液合成鋼錠。U)使用方法造型過程中將溢流槽設置在上輥頸箱上，內腔與型腔保持暢 通。當第二種金屬液進入型腔之后，金屬液面逐漸上漲，當超過溢流槽時，金屬 液開始從溢流槽外溢。金屬液從溢流槽流出之后，進入盛鋼桶，澆注完成后進行 錄3、 選用不同材質金屬液進行澆注(1) 金屬液成分心部釆用優質碳鋼，軋輥表面工作層釆用合金鋼。(2) 用途軋輥工作面采用合金鋼，可以增加材料的耐磨性，而中心部分采用優質碳鋼，有力于提高軋輥的韌性。(3) 使用方法釆用沖洗法進行復^^造，先鑄造出輥身工作層，再澆注心 部金屬，來完成復合軋輥的鑄造。4、 澆注系統保溫技術(1) 在澆注系統外側釆取保溫措施，直澆道、橫澆道、內澆道外側均用保溫 材料保溫，并用感應線圈加熱。(2) 主要作用在燒注過程中，要進行長時間停頓，澆道直徑比較小，容易 凝固，使后續澆注不能進行。釆用保溫材料和感應線圍加熱，可以使澆注系統保 持液態，使整個澆注過程可以順利進行。(3) 使用方法在造型過程中，所有澆道耐火磚外側均用保溫棉包裹，并且 外側纏繞感應線圈。在澆入第一種金屬液時，利用感應線圏對澆道進行加熱，直 到第二次澆注開始。5、 多次組箱與多次電加熱技術(1) 多次組箱在模具設計過程中，將上輥頸箱和冒口箱設計成多節箱，每 節箱之間由止口定位。第一次下注之前，進行模具裝配時只裝配到上輥頸的某一 節箱。當第一次上澆注結束之后，準備進行第二次上注時，才繼續組裝剩余的上 輥頸箱，根據具體情況，可以組裝l節，也可以組裝2節或是3節。隨著澆注的 進行，不斷加高上輥頸箱及冒口箱。(2) 多次電加熱在第二次下注完成之后開始電加熱，每次澆注之間都進行 電加熱，保持金屬表面為液態。(3) 主要作用金屬液發生固態收縮時，固態金屬會受到來自鑄型的阻力， 而當阻力大于金屬的高溫強度時，就會產生拉應力裂紋。釆用多次澆注工藝，可 以使金屬液實現順序凝固，使輥身和下輥頸先行凝固，當固態收縮基本完成之后， 再澆注上輥頸及冒口，使收縮阻力減小到最低限度。這樣操作，減小了拉應力， 避免了拉應力裂紋。(4) 使用方法在澆注過程中，完成第二次下注之后，就開始進行電加熱保 溫；在進行第二次上澆之前，加高上輥頸箱，進行澆注，再進行電加熱。與加高 上輥頸箱和冒口箱交替進行。直到澆滿冒口，再進行最后的電加熱保溫。6、復合冒口技術(1) 復合冒口結構復合冒口是由上下兩部分組成，上半部分為砂型，下半 部分由保溫磚砌筑而成。砂型高度200-1500mm,保溫磚砌筑層高度為1000 ~ 2500醒。(2) 主要作用復合冒口上半部分有較強的耐高溫能力和抗侵蝕本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種１００噸級以上復合材質超大型鑄鋼支承輥的鑄造裝置，采用模具整體鑄造裝置，具有由下至上依次設置底座、下輥頸箱、輥身鐵模、上輥頸箱、冒口箱以及澆注系統，其特征在于：澆注系統為下注與上注結合結構，上輥頸箱及冒口箱為分節結構，在上輥頸箱上設置溢流槽，在鑄型外側設置盛鋼桶，冒口箱內設有電加熱冒口。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：康秀紅，夏立軍，李殿中，柯偉，李依依，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：實用新型
國別省市：89[中國|沈陽]