一种基于温度调控的轧辊铸造方法技术

本发明专利技术涉及一种基于温度调控的轧辊铸造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1：根据轧辊要求，设计轧辊零件图；S2：根据补缩体积计算和设计冒口；S3：对凝固过程进行模拟和分析，计算轧辊本体、辊颈及冒口部位的凝固时间；S4：在浇铸完毕后，使感应加热装置套设在轧辊的辊颈及冒口外侧；S5：在凝固阶段，启动感应加热装置通过感应线圈对辊颈及冒口内部金属液继续进行加热，延长辊颈及冒口部位的凝固时间；S6：在辊身凝固后，依次切断辊颈及冒口外侧感应线圈的电源，使轧辊的辊颈和冒口顺序凝固。本发明专利技术通过采用感应加热方式，保证轧辊本体金属凝固时产生顺利凝固的效果，辊身厚大部位得到充分补缩，既节约金属液，又减轻后续加工工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于温度调控的轧辊铸造方法
本专利技术涉及轧辊及其铸造加工领域，具体涉及一种轧辊铸件轻量化少余量节能铸造的方法。
技术介绍
轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，是易耗品，用量大；根据加工对象不同，形状差异较大。常规铸造轧辊在浇注完毕后，需要对冒口表面进行保温操作，以便保证冒口端的金属液顺序凝固，保证补缩，从而得到致密的轧辊内部组织。若冒口表面未进行保温操作，则整个冒口端部以及与之相连的冒口颈部会产生缩孔、缩松甚至气孔等瑕疵，造成轧辊整体报废。轧辊的辊颈尺寸一般比辊身小，常规采取的保温或发热冒口方式，效果有限，很难将工艺调整到顺序凝固；在铸造时，为了辊身的补缩，防止出现辊身内部缺陷，需要将辊颈人为地加大，否则辊身还未凝固，冒口颈及冒口先凝固，辊身将存在缩孔等严重缺陷。加大的辊颈及冒口需要在后处理过程中加工掉，不仅造成金属材料资源浪费，也造成了凝固时间变长，增加铸造工艺难度，还增加了加工工作量，额外增加成本。
技术实现思路
针对轧辊铸造凝固过程的特性，在不增加冒口颈尺寸的前提下提供了一种基于温度调控的轧辊铸造方法，通过采用感应加热方式，保证轧辊本体金属凝固时产生顺利凝固的效果，辊身厚大部位得到充分补缩，制造出没有内部缩孔、缩松缺陷的轧辊，既节约金属液，又减轻后续加工工作量。为解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种基于温度调控的轧辊铸造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1：根据轧辊要求，设计轧辊零件图，辊颈部位按图纸，不另外增设补缩补贴；S2：根据补缩体积计算和设计冒口；<br>S3：将铸件及冒口转变成三维CAD模型，并对凝固过程进行模拟和分析，计算轧辊本体、辊颈及冒口部位的凝固时间；S4：浇铸轧辊，在浇铸完毕后，启动平移升降机构，使感应加热装置套设在轧辊的辊颈及冒口外侧，从而在辊颈及冒口外侧分别套设有感应线圈；S5：在凝固阶段，启动感应加热装置通过感应线圈对辊颈及冒口内部金属液继续进行加热，延长辊颈及冒口部位的凝固时间；S6：根据步骤S3计算出的轧辊本体、辊颈及冒口部位的凝固时间，在辊身凝固后，依次切断辊颈及冒口外侧感应线圈的电源，使轧辊的辊颈和冒口顺序凝固，从而完成对轧辊的铸造。进一步：所述的平移升降机构包括两块相对设置的竖板、顶板、丝杠、活灵、安装板和升降机构，两块相对设置的竖板分别为左竖板和右竖板，所述的顶板水平固定在左竖板和右竖板的上端，所述的顶板的底部相对设置有两块连接板，所述的丝杠水平转动连接在两块连接板之间并且其的一端与固定在一块连接板上的伺服电机相连，所述的安装板通过活灵连接在丝杠上，所述的升降机构的上端固定在安装板的底部，所述的升降机构的下端与感应加热装置相连。又进一步：所述的顶板的底部还设置有滑轨，所述的滑轨位于丝杠的正上方并与其相互平行，所述的活灵的顶部设置有与其连成一体的滑块，所述的滑块滑动连接在滑轨上。又进一步：所述的升降机构包括卷绳器、钢丝绳索、导向轮、第一伸缩杆体、第二伸缩杆体、第三伸缩杆体和连接端头，所述的第一伸缩杆体的上端固定在安装板的底部，所述的第一伸缩杆体的下端从第二伸缩杆体的上端伸入至其内部，所述的第一伸缩杆体的下端还设置有第一导向块，所述的第一导向块上下滑动连接在第二伸缩杆体内，所述的第二伸缩杆体的上端安装有第一限位盖，所述的第一导向块通过第一限位盖限制在第二伸缩杆体内，所述的第二伸缩杆体的下端从第三伸缩杆体的上端伸入至其内部，所述的第二伸缩杆体的下端也设置有第二导向块，所述的第二导向块上下滑动连接在第三伸缩杆体内，所述的第三伸缩杆体的上端也安装有第二限位盖，所述的第二导向块通过第二限位盖限制在第三伸缩杆体内，所述的第三伸缩杆体的下端通过连接端头连接在感应加热装置的顶部，所述的卷绳器固定在安装板的顶部，所述的钢丝绳索的一端连接在卷绳器上并通过其进行收放，所述的钢丝绳索的另一端穿过开设在安装板上的通孔，所述的第一伸缩杆体、第二伸缩杆体、第三伸缩杆体、第一导向块和第二导向块都呈空心状，所述的通孔位于第一伸缩杆体的正上方，所述的钢丝绳索的另一端依次穿过第一伸缩杆体、第一导向块、第二伸缩杆体、第二导向块和第三伸缩杆体并可拆卸地连接在连接端头内，所述的安装板上还设置有导向轮，所述的钢丝绳索通过导向轮竖直穿过通孔。又进一步：所述的第一伸缩杆体的外壁上沿着其的长度方向设置有第一限位凸条，所述的第一限位凸条的长度与第一伸缩杆体的长度相同，所述的第一限位盖的内壁上还开设有与第一限位凸条相匹配的第一限位通槽，所述的第二伸缩杆体的外壁上沿着其的长度方向也设置有第二限位凸条，所述的第二限位凸条的长度与第二伸缩杆体的长度相同，所述的第二限位盖的内壁上也开设有与第二限位凸条相匹配的第二限位通槽。又进一步：所述的感应加热装置包括支撑板、冒口部加热陶瓷筒体、辊颈部加热陶瓷筒体、第一感应线圈、第二感应线圈和第三感应线圈，所述的冒口部加热陶瓷筒体固定在支撑板的底部，所述的支撑板与平移升降机构中的连接端头相固定，所述的冒口部加热陶瓷筒体的外壁上开设有用于缠绕第一感应线圈的第一凹槽，所述的第一感应线圈螺旋型缠绕在第一凹槽内，所述的第一感应线圈外侧的第一凹槽内设置有第一绝缘层，所述的第一绝缘层外侧的冒口部加热陶瓷筒体上设置有第一耐热保温层，所述的辊颈部加热陶瓷筒体是由第一陶瓷筒体和第二陶瓷筒体所组成，所述的第一陶瓷筒体的外侧开设有用于缠绕第二感应线圈的第二凹槽，所述的第二感应线圈螺旋型缠绕在第二凹槽内，所述的第二感应线圈外侧的第二凹槽内设置有第二绝缘层，所述的第二绝缘层外侧的第一陶瓷筒体上还设置有第二耐热保温层，所述的第二陶瓷筒体的外侧开设有用于缠绕第三感应线圈的第三凹槽，所述的第三感应线圈螺旋型缠绕在第三凹槽内，所述的第三感应线圈外侧的第三凹槽内设置有第三绝缘层，所述的第三绝缘层外侧的第二陶瓷筒体上还设置有第三耐热保温层，所述的第一陶瓷筒体的外径的内径与冒口部加热陶瓷筒体的外径以及内径都相同，所述的第一陶瓷筒体活动连接在冒口部加热陶瓷筒体的正下方，所述的第二陶瓷筒体的内径大于第一陶瓷筒体的外径，所述的第二陶瓷筒体活动连接在第一陶瓷筒体的外侧；所述的第一陶瓷筒体上端的一侧设置有与其连成一体的固定板体，所述的固定板体上竖直固定有第一螺杆，所述的第一螺杆的上端穿过支撑板并与其活动连接，所述的冒口部加热陶瓷筒体的底部竖直设置有第一导向杆体，所述的第一陶瓷筒体的顶部开设有与第一导向杆体相匹配的第一导向孔，所述的第一导向杆体的下端活动连接在第一导向孔内，所述的第二陶瓷筒体的顶部设置有第二螺杆，所述的第二螺杆的上端穿过支撑板并与其活动连接，穿过支撑板的第一螺杆和第二螺杆上各连接有一个限位螺母，所述的第二陶瓷筒体的顶部还设置有第二导向杆体，所述的第二导向杆体的上端穿过固定板体并与其活动连接，所述的固定板体上开设有与第二导向杆体相匹配的第二导向孔。又进一步：所述的穿过支撑板的第一螺杆以及第二螺杆一侧的支撑板的顶部各设置有一根竖杆，所述的竖杆上活动连接导向套并且其的表面设置有长度标识，所述的导向套的外侧还水平设置有接触板体，所述的接触板体的下表面与导向套的下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于温度调控的轧辊铸造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：/nS1：根据轧辊要求，设计轧辊零件图，辊颈部位按图纸，不另外增设补缩补贴；/nS2：根据补缩体积计算和设计冒口；/nS3：将铸件及冒口转变成三维CAD模型，并对凝固过程进行模拟和分析，计算轧辊本体、辊颈及冒口部位的凝固时间；/nS4：浇铸轧辊，在浇铸完毕后，启动平移升降机构，使感应加热装置套设在轧辊的辊颈及冒口外侧，从而在辊颈及冒口外侧分别套设有感应线圈；/nS5：在凝固阶段，启动感应加热装置通过感应线圈对辊颈及冒口内部金属液继续进行加热，延长辊颈及冒口部位的凝固时间；/nS6：根据步骤S3计算出的轧辊本体、辊颈及冒口部位的凝固时间，在辊身凝固后，依次切断辊颈及冒口外侧感应线圈的电源，使轧辊的辊颈和冒口顺序凝固，从而完成对轧辊的铸造。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于温度调控的轧辊铸造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1：根据轧辊要求，设计轧辊零件图，辊颈部位按图纸，不另外增设补缩补贴；
S2：根据补缩体积计算和设计冒口；
S3：将铸件及冒口转变成三维CAD模型，并对凝固过程进行模拟和分析，计算轧辊本体、辊颈及冒口部位的凝固时间；
S4：浇铸轧辊，在浇铸完毕后，启动平移升降机构，使感应加热装置套设在轧辊的辊颈及冒口外侧，从而在辊颈及冒口外侧分别套设有感应线圈；
S5：在凝固阶段，启动感应加热装置通过感应线圈对辊颈及冒口内部金属液继续进行加热，延长辊颈及冒口部位的凝固时间；
S6：根据步骤S3计算出的轧辊本体、辊颈及冒口部位的凝固时间，在辊身凝固后，依次切断辊颈及冒口外侧感应线圈的电源，使轧辊的辊颈和冒口顺序凝固，从而完成对轧辊的铸造。


2.根据权利要求1所述的一种基于温度调控的轧辊铸造方法，其特征在于：所述的平移升降机构包括两块相对设置的竖板、顶板(4)、丝杠(3)、活灵(5)、安装板(17)和升降机构，两块相对设置的竖板分别为左竖板(1)和右竖板(9)，所述的顶板水平固定在左竖板和右竖板的上端，所述的顶板的底部相对设置有两块连接板(2)，所述的丝杠水平转动连接在两块连接板之间并且其的一端与固定在一块连接板上的伺服电机相连，所述的安装板通过活灵连接在丝杠上，所述的升降机构的上端固定在安装板的底部，所述的升降机构的下端与感应加热装置相连。


3.根据权利要求2所述的一种基于温度调控的轧辊铸造方法，其特征在于：所述的顶板的底部还设置有滑轨(7)，所述的滑轨位于丝杠的正上方并与其相互平行，所述的活灵的顶部设置有与其连成一体的滑块(6)，所述的滑块滑动连接在滑轨上。


4.根据权利要求2所述的一种基于温度调控的轧辊铸造方法，其特征在于：所述的升降机构包括卷绳器(47)、钢丝绳索、导向轮、第一伸缩杆体(18-1)、第二伸缩杆体(18-2)、第三伸缩杆体(18-3)和连接端头(19)，所述的第一伸缩杆体的上端固定在安装板的底部，所述的第一伸缩杆体的下端从第二伸缩杆体的上端伸入至其内部，所述的第一伸缩杆体的下端还设置有第一导向块，所述的第一导向块上下滑动连接在第二伸缩杆体内，所述的第二伸缩杆体的上端安装有第一限位盖，所述的第一导向块通过第一限位盖限制在第二伸缩杆体内，所述的第二伸缩杆体的下端从第三伸缩杆体的上端伸入至其内部，所述的第二伸缩杆体的下端也设置有第二导向块，所述的第二导向块上下滑动连接在第三伸缩杆体内，所述的第三伸缩杆体的上端也安装有第二限位盖(21)，所述的第二导向块通过第二限位盖限制在第三伸缩杆体内，所述的第三伸缩杆体的下端通过连接端头连接在感应加热装置的顶部，所述的卷绳器固定在安装板的顶部，所述的钢丝绳索的一端连接在卷绳器上并通过其进行收放，所述的钢丝绳索的另一端穿过开设在安装板上的通孔，所述的第一伸缩杆体(18-1)、第二伸缩杆体(18-2)、第三伸缩杆体(18-3)、第一导向块和第二导向块都呈空心状，所述的通孔位于第一伸缩杆体的正上方，所述的钢丝绳索的另一端依次穿过第一伸缩杆体、第一导向块、第二伸缩杆体、第二导向块和第三伸缩杆体并可拆卸地连接在连接端头内，所述的安装板上还设置有导向轮，所述的钢丝绳索通过导向轮竖直穿过通孔。


5.根据权利要求4所述的一种基于温度调控的轧辊铸造方法，其特征在于：所述的第一伸缩杆体的外壁上沿着其的长度方向设置有第一限位凸条(20)，所述的第一限位凸条的长度与第一伸缩杆体的长度相同，所述的第一限位盖的内壁上还开设有与第一限位凸条相匹配的第一限位通槽，所述的第二伸缩杆体的外壁上沿着其的长度方向也设置有第二限位凸条，所述的第二限位凸条的长度与第二伸缩杆体的长度相同，所述的第二限位盖的内壁上也开设有与第二限位凸条相匹配的第二限位通槽。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种基于温度调控的轧辊铸造方法，其特征在于：所述的感应加热装置包括支撑板(30)、冒口部加热陶瓷筒体(31)、辊颈部加热陶瓷筒体、第一感应线圈(34)、第二感应线圈(35)和第三感应线圈(36)，所述的冒口部加热陶瓷筒体固定在支撑板的底部，所述的支撑板与平移升降机构中的连接端头(19)相固定，所述的冒口部加热陶瓷筒体的外壁上开设有用于缠绕第一感应线圈的第一凹槽，所述的第一感应线圈螺旋型缠绕在第一凹槽内，所述的第一感应线圈外侧的第一凹槽内设置有第一绝缘层(37)，所述的第一绝缘层外侧的冒口部加热陶瓷筒体上设置有第一耐热保温层(40)，所述的辊颈部加热陶瓷筒体是由第一陶瓷筒体(32)和第二陶瓷筒体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国祥，张燕，臧国荣，
申请(专利权)人：三鑫重工机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32