[發(fā)明專利]異型軋輥離心鑄造模具以及鑄造異型軋輥毛坯的方法

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• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113059138A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁厚之;張凝;劉行一;王平
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省四方技術(shù)開發(fā)集團有限公司
• 主分類號: B22D13/10
• 分類號: B22D13/10;B22D13/02;B22D1/00
• 代理公司: 北京聲華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11661
• 代理人: 張軍

本發(fā)明公開了一種異型軋輥離心鑄造模具以及鑄造異型軋輥毛坯的方法，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征在于異型軋輥離心鑄造模具由金屬外模和砂型內(nèi)模組成，金屬外模的內(nèi)孔與所述砂型內(nèi)模的外形相契合，砂型內(nèi)模的內(nèi)孔與異型軋輥的變直徑曲面相契合；金屬外模和砂型內(nèi)模組合后，經(jīng)離心澆鑄后可獲得近終成型的異型軋輥毛坯；本發(fā)明的金屬外模可沿軸向設(shè)置為兩件分體或多件分體組合式結(jié)構(gòu)；本發(fā)明的砂型內(nèi)模由面砂和背砂組成，面砂選用石墨顆粒，背砂選用純鐵顆粒，與常規(guī)石英砂型相比具有良好的導(dǎo)熱吸熱性能，滿足了離心鑄造對于異型軋輥毛坯快速凝固的要求，節(jié)約大量的材料和能源消耗，提高了異型軋輥鑄件毛坯的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鑄造模具以及軋輥鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及異型軋輥離心鑄造模具以及離心鑄造異型軋輥毛坯的方法。

背景技術(shù)

以輥軋為特征的連續(xù)變形軋鋼技術(shù)是現(xiàn)代大型化、高速化、連續(xù)化、自動化軋鋼工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，鋼管及冷彎型鋼生產(chǎn)用異型軋輥的消耗量目前已躍居世界第一。

鋼管，包括焊接鋼管和熱軋無縫鋼管兩大品類，以及冷彎型鋼用軋輥，多數(shù)屬非圓柱形的變直徑異型軋輥，即外工作面為非圓柱形的變直徑曲面，中間有一用以安裝軸的內(nèi)孔。尤其是焊管及冷彎型鋼軋輥的規(guī)格品種繁多，同規(guī)格品種的批量很少，多數(shù)一張圖紙只制作1～2件。成品單重大到每件十幾噸，小到單重每件不足10公斤，但卻是鋼管及冷彎型鋼生產(chǎn)所不可或缺的關(guān)鍵工模具，并且是近年來發(fā)展較快的非標(biāo)產(chǎn)品。

由于鋼管及冷彎型鋼軋輥具有形狀復(fù)雜且批量小的特征，目前軋輥毛坯的成型方式有鍛造和鑄造兩大類。采用鍛造工藝時均為鍛成圓柱形毛坯，當(dāng)外圓直徑較小時采用熱軋圓鋼，然后加工出外部曲面和內(nèi)孔。因此，加工量大而且材料利用率極低，一般在40％～50％，造成材料和能源極大的浪費。采用靜鑄法時，雖然鑄出的毛坯較接近于成品，但至少需要毛坯重量50％以上的材料成為澆道和冒口，有的澆、冒口重量和毛坯重量比例甚至達到1：1。因此材料利用率很低，一般在50％～65％，造成材料和能源極大的浪費。同時還需要消耗大量的澆、冒系統(tǒng)用材料，保溫冒口尤其是加熱保溫冒口價格昂貴。

采用離心鑄造法時，由于鋼管及冷彎型鋼軋輥外圓形狀為非圓柱形的變直徑曲面，所以離心鑄造時都只能是離心鑄造成圓筒形狀毛坯，然后進行加工。因此材料的利用率很低，一般在55％～65％，造成材料和能源極大的浪費。又由于鋼管及冷彎型鋼軋輥規(guī)格品種繁多，若滿足生產(chǎn)需求需要制作多規(guī)格的金屬離心鑄造模具。再由于小批量采用金屬離心鑄造模具利用率低，制造成本很高，因而在鋼管及冷彎型鋼軋輥實際制造中很少應(yīng)用離心鑄造法。

綜上所述，鋼管及冷彎型鋼軋輥制造過程中存在材料利用率低、能耗高、加工周期長、成本高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決鋼管及冷彎型鋼等變直徑異型軋輥的制造難題，提供一種簡便實用的具有金屬外模和具有砂型內(nèi)模的異型軋輥離心鑄造模具以及采用該模具離心鑄造異型軋輥毛坯的方法。該模具和方法可制備出近終成型的異型軋輥，大大提高了材料的利用率，節(jié)約了材料和能源。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是提供一種異型軋輥離心鑄造模具，采用該鑄造模具所鑄造的鋼管及冷彎型鋼異型軋輥毛坯可獲得高質(zhì)量的近終成型異型軋輥毛坯，滿足異型軋輥小批量多品種的需求。

本發(fā)明所述異型軋輥離心鑄造模具的結(jié)構(gòu)特征在于，所述異型軋輥離心鑄造模具由金屬外模和砂型內(nèi)模組成，所述砂型內(nèi)模設(shè)置在所述金屬外模中，金屬外模的內(nèi)孔與所述砂型內(nèi)模的外形相契合，砂型內(nèi)模的內(nèi)孔與所述異型軋輥毛坯的變直徑曲面相契合。