[发明专利]一种轧辊毛坯的无冒口铸造铸型及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于轧辊毛坯制造，具体属于轧辊毛坯在外加压力作用下的无冒口铸造。

背景技术

轧辊是冶金工业大量消耗且不可缺少的大宗配件，中国轧辊年产量达100万吨。现有技术为确保铸造轧辊内部致密，将上辊颈延长300～1000mm作为冒口进行补缩，这样的冒口约占铸造轧辊毛坯重量的30%。这种冒口的直径与上辊颈一致，必须采用特殊的机械加工方法切割除去，然后将其重新回炉熔化后才能得以重新利用。也就是说，为了生产1吨的轧辊毛坯，必须熔炼1.3吨左右的钢水；或者说，一个轧辊厂有相当于其轧辊产量30%的冒口在反复被熔炼，反复耗电、烧损材料和消耗人工。所以，如何减小冒口一直是轧辊生产中的一个重要问题。现有技术中，减小轧辊冒口的方法有强化冒口段的保温效果提高冒口补缩效率的保温冒口、绝热冒口、点冒口、捣冒口和电热冒口，也有在冒口部位通以压缩气体提高补缩压力的压力冒口，但这些技术措施都只能在一定程上降低轧辊的冒口高度，不能做到无冒口铸造。

在现有轧辊毛坯的铸造生产中，冒口的作用主要有三个：补缩、集渣、排气。其中补缩的作用是靠重力驱动下金属液的流动实现的。当金属液的温度较低时，就无法流动，从而停止补缩。现有铸造轧辊毛坯的冒口之所以大是因为其中能够在重力作用下用来补缩的金属液只占冒口容积的30～40%，冒口的其余部分自身凝固失去了补缩作用。保温冒口、绝热冒口、点冒口和电热冒口实质上就是降低了冒口内金属的冷却速度，使能够在重力作用下用来补缩的金属液占冒口容积的比例提高，但由于补缩的驱动力仍然是重力，所以必须有一定的液柱高度，从而无法做到无冒口铸造。捣冒口则是将冒口顶部的凝固壳捅开，以便利用大气压力继续补缩。压力冒口则是在冒口上方直接增加一个1MPa以下的气压，以提高补缩压力，由于气压无法使冒口内的凝固壳发生变形，只能使冒口内的金属液发生一定的流动，所以也无法做到无冒口铸造。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在消除冒口、节约材料、降低能耗的同时，确保轧辊毛坯致密无缺陷。

本发明解决其技术问题的技术方案：

一种轧辊毛坯的无冒口铸造铸型，该铸型包括：上辊颈铸型外壳、上辊颈铸型覆砂层、辊身铸型、下辊颈铸型覆砂层、下辊颈铸型外壳、浇道铸型；构成该铸型的零件之间的连接：

下辊颈铸型覆砂层填充至下辊颈铸型外壳内，浇道铸型置于下辊颈铸型的浇道口上并固定；辊身铸型的一个端面置于下辊颈铸型孔上；浇道铸型和辊身铸型的中心线分别与下辊颈铸型的浇道口和下辊颈铸型孔的中心线重合；

上辊颈铸型覆砂层填充至上辊颈铸型外壳内，整体置于辊身铸型的另一个端面上并固定；

辊身铸型的中心孔、上辊颈铸型覆砂层的上辊颈铸型孔孔和下辊颈铸型覆砂层的下辊颈铸型孔构成轧辊毛坯的整个型腔；

该铸型设：副压头和主压头。加压过程中，副压头置于主压头盖的副压头孔和主压头体的副压头孔内，其间为间隙配合；

上辊颈铸型外壳的一端为一光滑的水平面，在水平面的中心处设上辊颈铸型外壳的副压头孔及其周边均布上辊颈铸型外壳排气孔12，上辊颈铸型外壳的另一端设一子口；

上辊颈铸型覆砂层填充至上辊颈铸型外壳内，构成上辊颈铸型外壳和上辊颈铸型覆砂层组件；在覆砂层上设上辊颈铸型覆砂层副压头孔；

上辊颈铸型覆砂层的副压头孔、上辊颈铸型外壳的副压头孔、主压头体的副压头孔和主压头盖的副压头孔直径相同，并同轴；上辊颈铸型孔与上辊颈铸型覆砂层副压头孔同轴；

所述的主压头包括：主压头盖、主压头体、辊颈侧冷却水道、辊颈侧密封圈、浇口侧密封圈、浇口侧冷却水道、辊颈侧出水嘴、辊颈侧进水嘴、浇口侧进水嘴、浇口侧出水嘴；

主压头盖上设主压头盖的副压头孔，其周边均布通孔；

主压头体的一面上设一凹槽，另一面设一凸台；凹槽内设主压头体的副压头孔、浇口侧冷却水道和辊颈侧冷却水道两组水道，两组水道周边分别设一圆形凹槽；将浇口侧密封圈和辊颈侧密封圈分别放置于两组水道周边的凹槽内；

将主压头盖放置于主压头体凹槽中，通过螺钉与主压头体的螺纹连接将主压头盖固定在主压头体凹槽内，主压头盖的副压头孔和主压头体的副压头孔直径完全相同，并同轴。

所述的副压头包括：副压头盖、副压头出水嘴、副压头密封圈、副压头体、进水管、副压头进水嘴；

副压头盖上设进、出水道，其进水道的一端口与副压头进水嘴连接，其出水道口与副压头出水嘴连接，进水道的另一端口与进水管固定连接；

通过螺钉与副压头体的螺纹连接将副压头盖固定在副压头体上，其间通过副压头密封圈密封。