[实用新型]一种100吨级以上复合材质超大型铸钢支承辊的铸造装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及100吨级以上(净重100吨以上的支承辊为超大型支承辊)超大型复合铸钢支承辊铸造过程，具体地说是一种100吨级以上复合材质超大型铸钢支承辊的铸造装置。它适用于净重在100吨以上复合材质各种型号、规格的铸钢支承辊整体铸造过程。

背景技术

铸钢支承辊是轧钢生产线上的关键件，也是易损件。随着钢产量的不断加大，支承辊的消耗也在不断加大。在钢板轧制过程中，支承辊在轧机上承受着巨大的弯矩和扭矩，受交变载荷作用，容易产生疲劳破坏。而夹杂物等内部缺陷是引起疲劳破坏的内在原因，所以支承辊必须有良好的内在质量。

大型铸钢支承辊的生产厂家主要有美国的WHEMCO公司、德国的GP公司、韩国的INI STEEL公司、英国的DAVY公司。但是能够生产170吨级以上铸钢轧辊的只有德国的GP公司，其它公司还不具备生产这样大级别支承辊的能力。由于超大型铸钢支承辊生产厂家少，生产能力有限，而用量不断扩大，所以造成市场处于严重的供不应求状态。

超大型铸钢支承辊的开发难点主要在于钢水量大，钢水准备困难，对设备要求严格；轧辊轴向尺寸长，凝固过程线收缩大，收缩受阻容易产生拉应力裂纹，所以铸造成形困难；钢水浇注时间长，容易发生二次氧化，产生氧化夹杂，内在质量难于控制；轧辊属于细长形轴类铸件，补缩距离长，补缩通道很难保持畅通，容易出现缩孔、疏松缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种100吨级以上复合材质超大型铸钢支承辊的铸造装置，可以有效地解决大型铸钢支承辊的裂纹、缩孔和疏松问题，使超大型铸钢支承辊国产化成为了可能。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型主要是指在100吨级以上超大型铸钢支承辊制备过程中，在先进的浇注系统设计、铁模覆砂工艺、切线型内浇口旋转充型方法、顺序凝固技术、滑动辊颈技术、电加热冒口技术、计算机模拟技术等技术基础之上，这些内容已经包含在中国专利申请(专利号ZL200410021595.5，申请日：2004年8月2日，名称：铸钢支承辊整体铸造方法；申请号200610048038.1，申请日2006年10月18日，名称：大型铸钢支承辊制备工艺)中。本实用新型主要采用了下注冲洗与上注相结合的浇注工艺，并设计了相应模具和设备；采用了不同材质钢水进行浇注，进行钢水保温以及浇道保温技术；采用了多次组箱、多次电加热技术及复合冒口等技术。

1、下注冲洗与上注相结合浇注技术

(1)下注冲洗技术：采用先进的浇注系统设计原则，设计出无气隙平稳充型浇注系统。该浇注系统由锥形直浇道、横浇道和切线形内浇口组成，根据浇注的钢水重量和浇注速度，设置1-4个浇注系统沿圆周分布，多个浇注系统同时浇注。第一种金属液全部采用下注方法浇注，金属液浇到辊身以上时，停止第一种金属液的浇注。当第一种金属液在型腔中形成一定厚度的壳层之后，开始浇入第二种金属液，并用第二种金属液置换第一种金属液的未凝固部分。

(2)上注技术：金属液从铸件型腔顶端(冒口端)直接浇入，上辊颈箱和冒口部分均采用上注方法浇注。

(3)浇注效果：先进行下注冲洗，可以完成复合材质浇注，获得表面与心部不同材质的轧辊。后进行上注，并进行电加热保温，可以减小产生裂纹、缩孔、疏松倾向。

(4)浇注方法：下注过程采用平稳充型浇注系统。在浇注过程中，金属液在直浇道中流动时，处于充满状态。当金属液达到辊身以上，溢流槽以下时，暂停浇注。30～180分钟后，第一种金属液已经形成一定厚度的凝固层，开始浇注第二种金属液，同样以下注形式进行。随着第二种金属液的浇入，第一种金属液未凝固部分逐渐被顶出溢流槽，流进盛钢桶。当第一种金属液未凝固部分全部溢出之后，完成冲洗浇注，暂停浇注，封闭溢流槽，并开始向金属液面加入电渣，进行电加热保温。加热30分钟后，开始上注。溢流槽以上的上辊颈和冒口部分采用上注技术浇注，从型腔顶部直接进行浇注。当钢水包对准型腔后，开始浇注。进行上注时，为了减小钢水在空气中的暴露时间和钢水对型腔的冲击力，钢水包要尽量降低。

2、设置溢流槽和盛钢桶

(1)溢流槽：在模具设计过程中，在上辊颈箱上设置一个溢流装置，溢流槽距上辊颈箱底面200-300mm。其形状如同熔化炉的出钢槽，外层为梯形钢板槽，内部砌筑保温砖。

(2)盛钢桶：盛钢桶类似于钢水包，容积根据浇注过程排除的金属液量设定。一般为50～200吨。外层为钢板结构，内层用保温砖砌筑。