[发明专利]一种用于制造辊颈的立式离心铸造装置

说明书

技术领域

本发明属于机械铸造技术领域，具体涉及一种用于制造辊颈的立式离心铸造装置。

背景技术

辊颈是炉辊的核心组件。当炉辊被作为高温传送设备应用于工业炉时，辊颈工作条件为连续的高温受力状态，因此，用于工业炉炉辊的辊颈需要具有良好的高温短时力学性能和持续高温工作能力，这也是衡量辊颈高温应用性能的两项关键指标。

目前，辊颈的制造普遍采用静态铸造工艺（主要是砂型铸造），也称重力铸造，即钢水在重力场的作用下经浇口、浇道到达型腔成型，铸件在冷却凝固过程中靠冒口中钢水的重力作用进行补缩。用于静态铸造的装置主要是指模具系统。静态铸造工艺及其装置结构简单，产品可以满足在高温高压条件下的基本应用要求，但是存在明显缺点，例如：需要制作模样和芯盒，并且需要制作砂型和型芯，生产工序多，耗时，生产效率低；需要将型芯与砂型精准合模，操作复杂；浇注完成的铸件还需要清砂、打磨后再机加工，增加了生产工序；最关键的是，铸件组织不规则且不致密，存在气孔、夹渣等结构缺陷，机械性能不够优越，使用寿命也不理想，产品报废率较高。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种用于制造辊颈的立式离心铸造装置。该装置使用简便、高效，利于大规模工业化生产，并且可提高产品的浇铸质量，降低报废率，所得产品具有优异的高温短时力学性能和持续高温工作能力，显著优于静态铸造产品。

本发明的具体技术方案如下：

一种用于制造辊颈的立式离心铸造装置，包括立式离心机和模具组件，所述立式离心机包括离心机主电机1、离心机主机2、和离心机法兰盘3，所述模具组件包括内模4、外模5、盖板6、垫片7、和底板8；

其中：

离心机主机2与离心机主电机1相连，离心机法兰盘3位于离心机主机2上；

底板8位于离心机法兰盘3上；

内模4和外模5以同心轴模式竖直设于底板8上，离心机法兰盘3、外模5和底板8通过紧固件固定；

内模4通过底板8上的止口固定在底板8上，防止离心时发生位移；

垫片7位于底板8上，且在内模4和外模5之间；

盖板6位于外模5顶部，通过外模5上的止口和/或紧固件固定。

上述离心铸造装置中，外模5的内孔形状与辊颈产品的外壁形状相同，而内模4的外壁与辊颈产品的内壁形状相同。在尺寸设置上，考虑到钢水收缩率和后期加工需要，外模内孔尺寸略大于辊颈产品外径的最终尺寸，而内模外壁尺寸略小于辊颈产品内径的最终尺寸，即预留收缩量和加工余量；其中，钢水收缩率和加工余量对本领域技术人员而言是公知且容易确定的。优选地，为便于钢水的快速注入，如附图1中所示，外模5的高度大于内模4的高度。

内模4、外模5和底板8的材质可以是本领域常用的那些材料，例如可以是铸铁、铸钢、锻件等。

模具型腔内喷涂有耐高温涂料，用以降低模具所受的热冲击和调节系统的冷却速度，并且有利于铸件冷却后从模具内取出。所述耐高温涂料可选用辊颈浇铸领域的常用涂料，如静态铸造工艺中采用的那些；优选地，可以选用醇基锆英粉涂料。

盖板6的材料优选为耐高温石棉板，主要作用为防止铸造过程中金属液体从模具中飞溅出来。

垫片7的材料优选为耐高温石棉板或其他耐高温材料，主要作用为防止铸造过程中金属液体与底板8粘在一起，同时降低铸件的冷却速度。

本发明的装置中，用于固定部件彼此之间相对位置的紧固件可以是机械领域的常规构件，例如螺栓螺母组件、销控等。

非限制性地，所述立式离心机可以是天水华荣铸造机械有限公司生产的型号为J5216HR的大型离心轧辊机、J556立式离心铸造机等。

作为可选方案，上述离心铸造装置还可以在外模5的外表面设有冷却部件，如附于外表面的水冷部件，用以辅助钢水在成型过程中的冷却。

采用本发明的离心铸造装置制造辊颈，通常可包括如下步骤：将模具组件预热后装配好；将熔融态的钢水快速注入模具型腔内；使钢水在高速旋转状态下冷却成型；停止离心，取出铸件，经后加工得到产品。

上述工艺中，可采用本领域公知的常规工艺对铸件进行后期处理，例如可采用车床或镗床对其内外表面进行加工。当外模高于内模时，后期处理还需要切除铸件小端（细口端）的多余部分。

根据产品应用要求，本发明的离心铸造装置可用于制造各种材质的辊颈产品。

本发明的立式离心铸造装置操作简便，能有效提高生产效率；并且，利用该装置制得的产品相比于静态铸件具有明显的性能优势，其优点主要体现在以下几个方面：