專利名稱：一種軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型及其鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋輥毛坯制造，具體屬于軋輥毛坯在外加壓力作用下的無冒口鑄造。
背景技術(shù)：
軋輥是冶金工業(yè)大量消耗且不可缺少的大宗配件，中國軋輥年產(chǎn)量達(dá)100萬噸?，F(xiàn)有技術(shù)為確保鑄造軋輥內(nèi)部致密，將上輥頸延長300 IOOOmm作為冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，這樣的冒口約占鑄造軋輥毛坯重量的30%。這種冒口的直徑與上輥頸一致，必須采用特殊的機(jī)械加工方法切割除去，然后將其重新回爐熔化后才能得以重新利用。也就是說，為了生產(chǎn)I噸的軋輥毛坯，必須熔煉I. 3噸左右的鋼水；或者說，一個(gè)軋輥廠有相當(dāng)于其軋輥產(chǎn)量30%的冒口在反復(fù)被熔煉，反復(fù)耗電、燒損材料和消耗人工。所以，如何減小冒口一直是軋輥生產(chǎn)中的一個(gè)重要問題?，F(xiàn)有技術(shù)中，減小軋輥冒口的方法有強(qiáng)化冒口段的保溫效果提高冒口補(bǔ)縮效率的保溫冒口、絕熱冒口、點(diǎn)冒口、搗冒口和電熱冒口，也有在冒口部位通以壓縮氣體提高補(bǔ)縮壓力的壓力冒口，但這些技術(shù)措施都只能在一定程上降低軋輥的冒口高度，不能做到無冒口鑄造。在現(xiàn)有軋輥毛坯的鑄造生產(chǎn)中，冒口的作用主要有三個(gè)補(bǔ)縮、集渣、排氣。其中補(bǔ)縮的作用是靠重力驅(qū)動(dòng)下金屬液的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)金屬液的溫度較低時(shí)，就無法流動(dòng)，從而停止補(bǔ)縮?，F(xiàn)有鑄造軋輥毛坯的冒口之所以大是因?yàn)槠渲心軌蛟谥亓ψ饔孟掠脕硌a(bǔ)縮的金屬液只占冒口容積的30 40%，冒口的其余部分自身凝固失去了補(bǔ)縮作用。保溫冒口、絕熱冒口、點(diǎn)冒口和電熱冒口實(shí)質(zhì)上就是降低了冒口內(nèi)金屬的冷卻速度，使能夠在重力作用下用來補(bǔ)縮的金屬液占冒口容積的比例提高，但由于補(bǔ)縮的驅(qū)動(dòng)力仍然是重力，所以必須有一定的液柱高度，從而無法做到無冒口鑄造。搗冒口則是將冒口頂部的凝固殼捅開，以便利用大氣壓力繼續(xù)補(bǔ)縮。壓力冒口則是在冒口上方直接增加一個(gè)IMPa以下的氣壓，以提高補(bǔ)縮壓力，由于氣壓無法使冒口內(nèi)的凝固殼發(fā)生變形，只能使冒口內(nèi)的金屬液發(fā)生一定的流動(dòng)，所以也無法做到無冒口鑄造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在消除冒口、節(jié)約材料、降低能耗的同時(shí)，確保軋輥毛坯致密無缺陷。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案一種軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型，該鑄型包括上輥頸鑄型外殼、上輥頸鑄型覆砂層、輥身鑄型、下輥頸鑄型覆砂層、下輥頸鑄型外殼、澆道鑄型；構(gòu)成該鑄型的零件之間的連接下輥頸鑄型覆砂層填充至下輥頸鑄型外殼內(nèi)，澆道鑄型置于下輥頸鑄型的澆道口上并固定；輥身鑄型的一個(gè)端面置于下輥頸鑄型孔上；澆道鑄型和輥身鑄型的中心線分別與下輥頸鑄型的澆道口和下輥頸鑄型孔的中心線重合；上輥頸鑄型覆砂層填充至上輥頸鑄型外殼內(nèi)，整體置于輥身鑄型的另一個(gè)端面上并固定；輥身鑄型的中心孔、上輥頸鑄型覆砂層的上輥頸鑄型孔孔和下輥頸鑄型覆砂層的下輥頸鑄型孔構(gòu)成軋輥毛坯的整個(gè)型腔；該鑄型設(shè)副壓頭和主壓頭。加壓過程中，副壓頭置于主壓頭蓋的副壓頭孔和主壓頭體的副壓頭孔內(nèi)，其間為間隙配合；上輥頸鑄型外殼的一端為一光滑的水平面，在水平面的中心處設(shè)上輥頸鑄型外殼的副壓頭孔及其周邊均布上輥頸鑄型外殼排氣孔12，上輥頸鑄型外殼的另一端設(shè)一子口 ；上輥頸鑄型覆砂層填充至上輥頸鑄型外殼內(nèi)，構(gòu)成上輥頸鑄型外殼和上輥頸鑄型覆砂層組件；在覆砂層上設(shè)上輥頸鑄型覆砂層副壓頭孔；上輥頸鑄型覆砂層的副壓頭孔、上輥頸鑄型外殼的副壓頭孔、主壓頭體的副壓頭孔和主壓頭蓋的副壓頭孔直徑相同，并同軸；上輥頸鑄型孔與上輥頸鑄型覆砂層副壓頭孔同軸；所述的主壓頭包括主壓頭蓋、主壓頭體、輥頸側(cè)冷卻水道、輥頸側(cè)密封圈、澆口側(cè)密封圈、澆口側(cè)冷卻水道、輥頸側(cè)出水嘴、輥頸側(cè)進(jìn)水嘴、澆口側(cè)進(jìn)水嘴、澆口側(cè)出水嘴；主壓頭蓋上設(shè)主壓頭蓋的副壓頭孔，其周邊均布通孔；主壓頭體的一面上設(shè)一凹槽，另一面設(shè)一凸臺(tái)；凹槽內(nèi)設(shè)主壓頭體的副壓頭孔、澆口側(cè)冷卻水道和輥頸側(cè)冷卻水道兩組水道，兩組水道周邊分別設(shè)一圓形凹槽；將澆口側(cè)密封圈和輥頸側(cè)密封圈分別放置于兩組水道周邊的凹槽內(nèi)；將主壓頭蓋放置于主壓頭體凹槽中，通過螺釘與主壓頭體的螺紋連接將主壓頭蓋固定在主壓頭體凹槽內(nèi)，主壓頭蓋的副壓頭孔和主壓頭體的副壓頭孔直徑完全相同，并同軸。所述的副壓頭包括副壓頭蓋、副壓頭出水嘴、副壓頭密封圈、副壓頭體、進(jìn)水管、副壓頭進(jìn)水嘴；副壓頭蓋上設(shè)進(jìn)、出水道，其進(jìn)水道的一端口與副壓頭進(jìn)水嘴連接，其出水道口與副壓頭出水嘴連接，進(jìn)水道的另一端口與進(jìn)水管固定連接；通過螺釘與副壓頭體的螺紋連接將副壓頭蓋固定在副壓頭體上，其間通過副壓頭密封圈密封。所述的副壓頭體的下平面涂鋯英粉或石英粉涂料。所述的副壓頭體的外圓與主壓頭蓋的副壓頭孔、主壓頭體的副壓頭孔和上輥頸鑄型外殼的副壓頭孔的配合間隙為0. 2 0. 5_。所述的上輥頸鑄型覆砂層的副壓頭孔的孔深100 500mm。使用權(quán)利要求I的鑄型鑄造軋輥毛坯的無冒口鑄造方法，該鑄造方法包括以下步驟步驟一組裝壓頭將主壓頭安裝在加壓設(shè)備主缸的活塞上，將副壓頭安裝在加壓設(shè)備中央油缸的活塞上；步驟二組裝鑄型；步驟三將鑄型安放在加壓設(shè)備的工作臺(tái)上，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)；步驟四澆注
將溫度為1280 1650°C的金屬熔液，從鑄型的澆道口澆入型腔，熔液澆注至高出上輥頸鑄型孔的底面為80 270mm ；步驟五排渣、排氣澆注完畢靜置I lOmin，使型腔內(nèi)的熔液內(nèi)部的雜質(zhì)和氣體上浮至液面排出；步驟六加壓補(bǔ)縮利用主壓頭加壓，加壓壓力為2150 33900KN ；之后副壓頭對型腔內(nèi)的熔液直接施加10 15Mpa壓強(qiáng)，并按照I 20MPa/min的速度連續(xù)增壓直至達(dá)到80 150MPa，保持這一壓強(qiáng)直至整個(gè)軋輥完全凝固；步驟七卸壓、緩冷關(guān)閉冷卻系統(tǒng)，卸副壓頭上的壓力；再卸主壓頭上的壓力；松開構(gòu)成鑄型的各件之間的連接，軋輥毛坯在型腔內(nèi)冷卻至300 500°C溫度后，脫除鑄型，在大氣中自然冷卻至室溫，得到軋輥毛坯。與現(xiàn)有軋輥毛坯的鑄造技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為I.完全取消了冒口，省去了切割和重熔冒口的費(fèi)用，金屬液得到了有效利用，節(jié)約金屬材料，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量；2.主壓頭和副壓頭均通有循環(huán)冷卻水，溫度不會(huì)超過500°C，使用壽命長，也不會(huì)使加壓設(shè)備的油缸發(fā)熱；3.利用加壓設(shè)備帶動(dòng)主壓頭和副壓頭獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，順序?qū)崿F(xiàn)壓緊鑄型和加壓補(bǔ)縮，有效防止鑄型接合部跑鋼，補(bǔ)縮效果穩(wěn)定可靠，軋輥內(nèi)部致密；4.副壓頭對軋輥金屬液加壓的作用可以使凝固溫度提高，過冷度加大，細(xì)化組織，使生廣效率提聞;5.澆注完畢一定時(shí)間的靜置可以確保澆注過程夾雜和氣體的上浮，副壓頭與主壓頭及鑄型內(nèi)壁間的間隙可以確保排氣；6.使用范圍廣本發(fā)明適用于各種材質(zhì)和規(guī)格的整體鑄造軋輥和離心鑄造復(fù)合軋輥。


圖I是軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型主視圖。圖2是軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型俯視圖。圖3是副壓頭主視圖。圖4是副壓頭俯視圖。圖5是圖3的A-A剖面圖。圖6是主壓頭主視圖。圖I是主壓頭俯視圖。圖8是圖6的B-B剖視圖。圖9是圖7的C-C剖面圖。圖10是圖7的D-D剖面圖。圖中副壓頭I、主壓頭2、上輥頸鑄型覆砂層3、上輥頸鑄型外殼4、輥身鑄型5、軋輥毛坯6、下輥頸鑄型覆砂層7、下輥頸鑄型外殼8、冷卻介質(zhì)水9、澆道鑄型10、澆道11、排氣孔12、主壓頭蓋201、主壓頭體202、輥頸側(cè)冷卻水道203、輥頸側(cè)密封圈204、澆口側(cè)密封圈205、澆口側(cè)冷卻水道206、輥頸側(cè)出水嘴207、輥頸側(cè)進(jìn)水嘴208、澆口側(cè)進(jìn)水嘴209、澆口側(cè)出水嘴210、副壓頭蓋101、副壓頭出水嘴102、密封圈103、副壓頭體104、進(jìn)水管105、副壓頭進(jìn)水嘴106。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型，該鑄型包括上輥頸鑄型覆砂層3、上輥頸鑄型外殼4、輥身鑄型5、下輥頸鑄型覆砂層7、下輥頸鑄型外殼8、澆道鑄型10 ;構(gòu)成該鑄型的零件之間的連接下輥頸鑄型覆砂層7填充至下輥頸鑄型外殼8內(nèi)，澆道鑄型10置于下輥頸鑄型的澆道口上并固定；輥身鑄型5的一個(gè)端面置于下輥頸鑄型孔上；澆道鑄型10和輥身鑄型5的中心線分別與下輥頸鑄型的澆道口和下輥頸鑄型孔的中心線重合；上輥頸鑄型覆砂層3和上輥頸鑄型外殼4的組件置于輥身鑄型5的另一個(gè)端面上；輥身鑄型5的中心孔、上輥頸鑄型覆砂層3的上輥頸孔、下輥頸鑄型覆砂層7的下輥頸鑄型孔構(gòu)成型腔；其特征在于所述的鑄型包括副壓頭I和主壓頭2 ;加壓過程中，副壓頭置于主壓頭蓋的副壓頭孔和主壓頭體的副壓頭孔內(nèi)，其間為間隙配合；上輥頸鑄型外殼4由鋼或鑄鐵制成，其一端為一光滑的水平面，在水平面的中心處設(shè)上輥頸鑄型外殼的副壓頭孔及其周邊上設(shè)上輥頸鑄型外殼排氣孔，上輥頸鑄型外殼4的另一端設(shè)一子口；上輥頸鑄型覆砂層3填充至上輥頸鑄型外殼4內(nèi)，構(gòu)成上輥頸鑄型外殼和上輥頸鑄型覆砂層組件；在覆砂層3上設(shè)上輥頸鑄型覆砂層副壓頭孔；上輥頸鑄型覆砂層3的副壓頭孔、上輥頸鑄型外殼4的副壓頭孔、主壓頭體的副壓頭孔和主壓頭蓋的副壓頭孔直徑相同，并同軸；上輥頸鑄型孔與上輥頸鑄型覆砂層副壓頭孔同軸；將所述的組件的上輥頸鑄型孔的端面放置于輥身鑄型5的另一端面上，上輥頸鑄型外殼4與輥身鑄型5契合；上輥頸鑄型覆砂層3、上輥頸鑄型外殼4和下輥頸鑄型覆砂層7的下輥頸口的中心線重合；所述的下輥頸鑄型外殼8的底上設(shè)下輥頸鑄型外殼排氣孔。所述的主壓頭2包括主壓頭蓋201、主壓頭體202、輥頸側(cè)冷卻水道203、輥頸側(cè)密封圈204、澆口側(cè)密封圈205、澆口側(cè)冷卻水道206、輥頸側(cè)出水嘴207、輥頸側(cè)進(jìn)水嘴208、澆口側(cè)進(jìn)水嘴209、澆口側(cè)出水嘴210 ；主壓頭蓋201上設(shè)主壓頭蓋的副壓頭孔，其周邊均布通孔；主壓頭體202的一面上設(shè)一凹槽，另一面設(shè)一凸臺(tái)；凹槽內(nèi)設(shè)主壓頭體的副壓頭孔、澆口側(cè)冷卻水道206和輥頸側(cè)冷卻水道203兩組水道，兩組水道周邊分別設(shè)一圓形凹槽；將澆口側(cè)密封圈205和輥頸側(cè)密封圈204分別放置于兩組水道周邊的凹槽內(nèi)；輥頸側(cè)冷卻水道203為圍繞主壓頭體的副壓頭孔的三道連通的凹槽。
將主壓頭蓋201放置于主壓頭體202凹槽中，通過螺釘與主壓頭體202的螺紋連接將主壓頭蓋201固定在主壓頭體202凹槽內(nèi)，主壓頭蓋的副壓頭孔和主壓頭體的副壓頭孔直徑完全相同，并同軸。所述的副壓頭I包括副壓頭蓋101、副壓頭出水嘴102、副壓頭密封圈103、副壓頭體104、進(jìn)水管105、副壓頭進(jìn)水嘴106 ；副壓頭蓋101上設(shè)進(jìn)、出水道，其進(jìn)水道的一端口與副壓頭進(jìn)水嘴106連接，其出水道口與副壓頭出水嘴102連接，進(jìn)水道的另一端口與進(jìn)水管105固定連接；通過螺釘與副壓頭體104的螺紋連接將副壓頭蓋101固定在副壓頭體104上，其間通過副壓頭密封圈103密封。所述的副壓頭體104的下平面涂鋯英粉或石英粉。所述的副壓頭體104的外圓與主壓頭蓋的副壓頭孔、主壓頭體的副壓頭孔和上輥頸鑄型外殼的副壓頭孔的配合間隙為0. 2 0. 5mm,取其0. 2mm或0. 5mm或0. 2 0. 5mm間
的任意值均可。。所述的上棍頸鑄型覆砂層的副壓頭孔的孔深100 500mm,取其IOOmm或500mm或100 500mm間的任意值均可。所述的主壓頭2由鋼制成，副壓頭I由熱作模具鋼制成。冷卻系統(tǒng)包括水箱、水泵、管路、冷卻介質(zhì)水9。水泵放置于水箱中，水泵的出水管與澆口側(cè)進(jìn)水嘴209、水泵的出水管與輥頸側(cè)進(jìn)水嘴208、水泵的出水管與副壓頭進(jìn)水嘴106分別連接；澆口側(cè)出水嘴210、輥頸側(cè)出水嘴207、副壓頭出水嘴102分別通過管路與水箱連通。冷卻水壓力0. I 0. 2MPa，流量60 1000L/h。軋輥材料為球墨鑄鐵的軋輥毛坯的無冒口的鑄造方法之一(整體澆鑄方法)，該鑄造方法包括以下步驟步驟一組裝壓頭將主壓頭2安裝在加壓設(shè)備主缸的活塞上，將副壓頭I安裝在加壓設(shè)備中央油缸的活塞上；步驟二組裝鑄型步驟三將鑄型安放在加壓設(shè)備的工作臺(tái)上，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)；步驟四澆注將溫度為1280°C的球墨鑄鐵熔液，從鑄型的澆道口澆入型腔，熔液澆注至高出上棍頸鑄型孔的底面為80mm ；步驟五排渣、排氣澆注完畢靜置lmin，使型腔內(nèi)的球墨鑄鐵熔液內(nèi)部的雜質(zhì)和氣體上浮至液面排出；步驟六加壓補(bǔ)縮利用主壓頭2加壓，加壓壓力為2150KN ;加壓的目的在于有效防止隨后加壓補(bǔ)縮時(shí)上輥頸鑄型與輥身鑄型的接合部位分離，導(dǎo)致軋輥金屬液外噴；之后副壓頭I對型腔內(nèi)的金屬液直接施加IOMPa的壓強(qiáng)，并按照IMPa/min的速度連續(xù)增壓直至達(dá)到80MPa，保壓時(shí)間5. 6min，直至整個(gè)軋輥完全凝固。既可以及時(shí)補(bǔ)縮，又可以節(jié)約能耗。步驟七卸壓、緩冷關(guān)閉冷卻系統(tǒng)。卸副壓頭(I)上的壓力，即將副壓頭I從主壓頭蓋的副壓頭孔和主壓頭體的副壓頭孔中移出，即將主壓頭2和鑄型分開；再卸主壓頭2上的壓力，即將主壓頭2和鑄型分開。松開構(gòu)成鑄型的各件之間的連接，軋輥毛坯6在型腔內(nèi)冷卻至400°C溫度后，脫除鑄型，在大氣中自然冷卻至室溫，得到軋輥毛坯6。軋輥材料為沖洗復(fù)合球鐵的軋輥毛坯的無冒口的鑄造方法之二 (沖洗復(fù)合澆鑄方法)，該鑄造方法包括以下步驟步驟一組裝壓頭將主壓頭2安裝在加壓設(shè)備主缸的活塞上，將副壓頭I安裝在加壓設(shè)備中央油缸的活塞上；步驟二組裝鑄型步驟三將鑄型安放在加壓設(shè)備的工作臺(tái)上，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)；步驟四澆注將溫度為1350°C的球墨鑄鐵熔液，從鑄型的澆道口澆入型腔，熔液澆注至高出上棍頸鑄型孔的底面為169mm ；步驟五排渣、排氣澆注完畢靜置7min，使型腔內(nèi)的球墨鑄鐵熔液內(nèi)部的雜質(zhì)和氣體上浮至液面排出；步驟六加壓補(bǔ)縮利用主壓頭2加壓，加壓壓力為14377KN ;加壓的目的在于有效防止隨后加壓補(bǔ)縮時(shí)上輥頸鑄型與輥身鑄型的接合部位分離，導(dǎo)致軋輥金屬液外噴；之后副壓頭I對型腔內(nèi)的金屬液直接施加13MPa的壓強(qiáng)，并按照12MPa/min的速度連續(xù)增壓直至達(dá)到120MPa，保壓時(shí)間14. 8min，直至整個(gè)軋輥完全凝固。既可以及時(shí)補(bǔ)縮，又可以節(jié)約能耗。步驟七卸壓、緩冷關(guān)閉冷卻系統(tǒng)。卸副壓頭(I)上的壓力，即將副壓頭I從主壓頭蓋的副壓頭孔和主壓頭體的副壓頭孔中移出，即將主壓頭2和鑄型分開；再卸主壓頭2上的壓力，即將主壓頭2和鑄型分開。松開構(gòu)成鑄型的各件之間的連接，軋輥毛坯6在型腔內(nèi)冷卻至300°C溫度后，脫除鑄型，在大氣中自然冷卻至室溫，得到軋輥毛坯6。復(fù)合高速鋼軋輥毛坯的無冒口的鑄造方法之三，該鑄造方法包括以下步驟步驟一組裝壓頭將主壓頭2安裝在加壓設(shè)備主缸的活塞上，將副壓頭I安裝在加壓設(shè)備中央油缸的活塞上；步驟二組裝鑄型步驟三將鑄型安放在加壓設(shè)備的工作臺(tái)上，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)；
將輥身外層材料為高速鋼的鋼套置于輥身鑄型的中心孔內(nèi)；高速鋼的鋼套的外徑與輥身鑄型的中心孔的直徑相同；步驟四澆注將溫度為1650°C的鑄鋼熔液，從鑄型的澆道口澆入型腔，熔液澆注至高出上輥頸鑄型孔的底面為270mm;步驟五排渣、排氣澆注完畢靜置lOmin，使型腔內(nèi)的球墨鑄鐵熔液內(nèi)部的雜質(zhì)和氣體上浮至液面排出；步驟六加壓補(bǔ)縮利用主壓頭2加壓，加壓壓力為33900KN ;加壓的目的在于有效防止隨后加壓補(bǔ)縮時(shí)上輥頸鑄型與輥身鑄型的接合部位分離，導(dǎo)致軋輥金屬液外噴；之后副壓頭I對型腔內(nèi)的金屬液直接施加15MPa的壓強(qiáng)，并按照20MPa/min的速度連續(xù)增壓直至達(dá)到150MPa，保壓時(shí)間23. 2min，直至整個(gè)軋輥完全凝固。既可以及時(shí)補(bǔ)縮，又可以節(jié)約能耗。步驟七卸壓、緩冷關(guān)閉冷卻系統(tǒng)。卸副壓頭I上的壓力，即將副壓頭I從主壓頭蓋的副壓頭孔和主壓頭體的副壓頭孔中移出，即將主壓頭2和鑄型分開；再卸主壓頭2上的壓力，即將主壓頭2和鑄型分開。松開構(gòu)成鑄型的各件之間的連接，軋輥毛坯6在型腔內(nèi)冷卻至500°C溫度后，脫除鑄型，在大氣中自然冷卻至室溫，得到軋輥毛坯6。
權(quán)利要求
1.一種軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型，該鑄型包括上輥頸鑄型覆砂層(3)、輥身鑄型(5)、下輥頸鑄型覆砂層(7)、下輥頸鑄型外殼(8)、澆道鑄型(10);構(gòu)成該鑄型的零件之間的連接下輥頸鑄型覆砂層(7 )填充至下輥頸鑄型外殼(8 )內(nèi)，澆道鑄型(10 )置于下輥頸鑄型的澆道口上并固定；輥身鑄型(5)的一個(gè)端面置于下輥頸鑄型孔上；澆道鑄型(10)和輥身鑄型(5)的中心線分別與下輥頸鑄型的澆道口和下輥頸鑄型孔的中心線重合；上輥頸鑄型覆砂層(3)置于輥身鑄型(5)的另一個(gè)端面上；輥身鑄型的中心孔、上輥頸鑄型覆砂層的上輥頸孔、下輥頸鑄型覆砂層的下輥頸鑄型孔構(gòu)成型腔；其特征在于所述的鑄型包括副壓頭(I)和主壓頭(2);加壓過程中，副壓頭置于主壓頭蓋的副壓頭孔和主壓頭體的副壓頭孔內(nèi)，其間為間隙配合；上輥頸鑄型外殼(4)的一端為一光滑的水平面，在水平面的中心處設(shè)上輥頸鑄型外殼的副壓頭孔及其周邊均布上輥頸鑄型外殼排氣孔(12)，上輥頸鑄型外殼(4)的另一端設(shè)一子□;上輥頸鑄型覆砂層(3)填充至上輥頸鑄型外殼(4)內(nèi)，整體置于輥身鑄型的另一個(gè)端面上并固定；在覆砂層(3)上設(shè)上輥頸鑄型覆砂層副壓頭孔；上輥頸鑄型覆砂層的副壓頭孔、上輥頸鑄型外殼的副壓頭孔、主壓頭體的副壓頭孔和主壓頭蓋的副壓頭孔直徑相同，并同軸；上輥頸鑄型孔與上輥頸鑄型覆砂層副壓頭孔同軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型，其特征在于所述的主壓頭(2)包括主壓頭蓋(201)、主壓頭體(202)、輥頸側(cè)冷卻水道(203)、輥頸側(cè)密封圈(204)、澆口側(cè)密封圈(205)、澆口側(cè)冷卻水道(206)、輥頸側(cè)出水嘴(207)、輥頸側(cè)進(jìn)水嘴(208)、澆口側(cè)進(jìn)水嘴(209)、澆口側(cè)出水嘴(210)；主壓頭蓋(201)上設(shè)主壓頭蓋的副壓頭孔，其周邊均布通孔；主壓頭體(202)的一面上設(shè)一凹槽，另一面設(shè)一凸臺(tái)；凹槽內(nèi)設(shè)主壓頭體的副壓頭孔、 燒口側(cè)冷卻水道(206 )和棍頸側(cè)冷卻水道(203 )兩組水道,兩組水道周邊分別設(shè)一圓形凹槽；將澆口側(cè)密封圈(205)和輥頸側(cè)密封圈(204)分別放置于兩組水道周邊的凹槽內(nèi)； 將主壓頭蓋(201)放置于主壓頭體(202)凹槽中，通過螺釘與主壓頭體(202)的螺紋連接將主壓頭蓋(201)固定在主壓頭體(202)凹槽內(nèi)，主壓頭蓋的副壓頭孔和主壓頭體的副壓頭孔直徑完全相同，并同軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型，其特征在于所述的副壓頭(I)包括副壓頭蓋(101)、副壓頭出水嘴(102)、副壓頭密封圈(103)、副壓頭體(104)、進(jìn)水管(105)、副壓頭進(jìn)水嘴(106)；副壓頭蓋(101)上設(shè)進(jìn)、出水道，其進(jìn)水道的一端口與副壓頭進(jìn)水嘴(106)連接，其出水道口與副壓頭出水嘴(102)連接，進(jìn)水道的另一端口與進(jìn)水管(105)固定連接；通過螺釘與副壓頭體(104)的螺紋連接將副壓頭蓋(101)固定在副壓頭體(104)上，其間通過副壓頭密封圈(103)密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型，其特征在于所述的副壓頭體(104)的下平面涂鋯英粉或石英粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型，其特征在于所述的副壓頭體(104)的外圓與主壓頭蓋的副壓頭孔、主壓頭體的副壓頭孔和上輥頸鑄型外殼的副壓頭孔的配合間隙為O. 2 O. 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型，其特征在于所述的上棍頸鑄型覆砂層的副壓頭孔的孔深100 500mm。
7.使用權(quán)利要求I的鑄型鑄造軋輥毛坯的無冒口鑄造方法，該鑄造方法包括以下步驟步驟一組裝壓頭將主壓頭(2)安裝在加壓設(shè)備主缸的活塞上，將副壓頭(I)安裝在加壓設(shè)備中央油缸的活塞上，步驟二組裝鑄型步驟三將鑄型安放在加壓設(shè)備的工作臺(tái)上，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)；步驟四澆注將溫度為1280 1650°C的金屬熔液，從鑄型的澆道口澆入型腔，熔液澆注至高出上輥頸鑄型孔的底面為80 270mm ；步驟五排渣、排氣澆注完畢靜置I lOmin，使型腔內(nèi)的熔液內(nèi)部的雜質(zhì)和氣體上浮至液面排出；步驟六加壓補(bǔ)縮利用主壓頭(2)加壓，加壓壓力為2150 33900KN ；之后副壓頭(I)對型腔內(nèi)的熔液直接施加10 15Mpa壓強(qiáng)，并按照I 20MPa/min的速度連續(xù)增壓直至達(dá)到80 150MPa，保持這一壓強(qiáng)直至整個(gè)軋輥完全凝固；步驟七卸壓、緩冷關(guān)閉冷卻系統(tǒng)，卸副壓頭(I)上的壓力；再卸主壓頭(2)上的壓力；松開構(gòu)成鑄型的各件之間的連接，軋輥毛坯(6)在型腔內(nèi)冷卻至300 500°C溫度后， 脫除鑄型，在大氣中自然冷卻至室溫，得到軋輥毛坯(6)。
全文摘要
一種軋輥毛坯的無冒口鑄造鑄型及其鑄造方法，屬于軋輥毛坯制造。解決的問題是消除冒口，節(jié)約材料，降低能耗。該鑄型設(shè)副壓頭(1)和主壓頭(2)，鑄造時(shí)，副壓頭(1)置于主壓頭蓋的副壓頭孔和主壓頭體的副壓頭孔內(nèi)。該鑄造方法包括步驟一組裝壓頭；步驟二組裝鑄型；步驟三將鑄型安放在加壓設(shè)備的工作臺(tái)上，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)；步驟四澆注；步驟五排渣、排氣；步驟六利用主壓頭(2)加壓2150～33900KN后，副壓頭(1)對型腔內(nèi)的熔液直接施加10～15MPa，以1～20MPa/min連續(xù)增壓直至80～150MPa，保壓至完全凝固；步驟七關(guān)閉冷卻系統(tǒng)，先后卸副壓頭(1)和主壓頭(2)的壓力，松開構(gòu)成鑄型之間的連接，毛坯在型腔內(nèi)冷卻至300～500℃溫度后，脫除鑄型，自然冷卻至室溫。
文檔編號B22C9/08GK102974765SQ20121049254
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者邢書明, 楊淼, 鮑培瑋 申請人:北京交通大學(xué)