[发明专利]异型轧辊离心铸造模具以及铸造异型轧辊毛坯的方法

说明书

本发明公开了一种异型轧辊离心铸造模具以及铸造异型轧辊毛坯的方法，本发明的结构特征在于异型轧辊离心铸造模具由金属外模和砂型内模组成，金属外模的内孔与所述砂型内模的外形相契合，砂型内模的内孔与异型轧辊的变直径曲面相契合；金属外模和砂型内模组合后，经离心浇铸后可获得近终成型的异型轧辊毛坯；本发明的金属外模可沿轴向设置为两件分体或多件分体组合式结构；本发明的砂型内模由面砂和背砂组成，面砂选用石墨颗粒，背砂选用纯铁颗粒，与常规石英砂型相比具有良好的导热吸热性能，满足了离心铸造对于异型轧辊毛坯快速凝固的要求，节约大量的材料和能源消耗，提高了异型轧辊铸件毛坯的质量。

技术领域

本发明涉及铸造模具以及轧辊铸造技术领域，尤其涉及异型轧辊离心铸造模具以及离心铸造异型轧辊毛坯的方法。

背景技术

以辊轧为特征的连续变形轧钢技术是现代大型化、高速化、连续化、自动化轧钢工业的关键技术，钢管及冷弯型钢生产用异型轧辊的消耗量目前已跃居世界第一。

钢管，包括焊接钢管和热轧无缝钢管两大品类，以及冷弯型钢用轧辊，多数属非圆柱形的变直径异型轧辊，即外工作面为非圆柱形的变直径曲面，中间有一用以安装轴的内孔。尤其是焊管及冷弯型钢轧辊的规格品种繁多，同规格品种的批量很少，多数一张图纸只制作1～2件。成品单重大到每件十几吨，小到单重每件不足10公斤，但却是钢管及冷弯型钢生产所不可或缺的关键工模具，并且是近年来发展较快的非标产品。

由于钢管及冷弯型钢轧辊具有形状复杂且批量小的特征，目前轧辊毛坯的成型方式有锻造和铸造两大类。采用锻造工艺时均为锻成圆柱形毛坯，当外圆直径较小时采用热轧圆钢，然后加工出外部曲面和内孔。因此，加工量大而且材料利用率极低，一般在40％～50％，造成材料和能源极大的浪费。采用静铸法时，虽然铸出的毛坯较接近于成品，但至少需要毛坯重量50％以上的材料成为浇道和冒口，有的浇、冒口重量和毛坯重量比例甚至达到1：1。因此材料利用率很低，一般在50％～65％，造成材料和能源极大的浪费。同时还需要消耗大量的浇、冒系统用材料，保温冒口尤其是加热保温冒口价格昂贵。

采用离心铸造法时，由于钢管及冷弯型钢轧辊外圆形状为非圆柱形的变直径曲面，所以离心铸造时都只能是离心铸造成圆筒形状毛坯，然后进行加工。因此材料的利用率很低，一般在55％～65％，造成材料和能源极大的浪费。又由于钢管及冷弯型钢轧辊规格品种繁多，若满足生产需求需要制作多规格的金属离心铸造模具。再由于小批量采用金属离心铸造模具利用率低，制造成本很高，因而在钢管及冷弯型钢轧辊实际制造中很少应用离心铸造法。

综上所述，钢管及冷弯型钢轧辊制造过程中存在材料利用率低、能耗高、加工周期长、成本高等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决钢管及冷弯型钢等变直径异型轧辊的制造难题，提供一种简便实用的具有金属外模和具有砂型内模的异型轧辊离心铸造模具以及采用该模具离心铸造异型轧辊毛坯的方法。该模具和方法可制备出近终成型的异型轧辊，大大提高了材料的利用率，节约了材料和能源。

本发明的技术方案之一是提供一种异型轧辊离心铸造模具，采用该铸造模具所铸造的钢管及冷弯型钢异型轧辊毛坯可获得高质量的近终成型异型轧辊毛坯，满足异型轧辊小批量多品种的需求。

本发明所述异型轧辊离心铸造模具的结构特征在于，所述异型轧辊离心铸造模具由金属外模和砂型内模组成，所述砂型内模设置在所述金属外模中，金属外模的内孔与所述砂型内模的外形相契合，砂型内模的内孔与所述异型轧辊毛坯的变直径曲面相契合。