本发明属于铸钢轧辊技术领域，具体涉及一种铸钢轧辊铸造装置及铸钢轧辊铸造工艺。
背景技术：
轧辊是轧钢生产中的重要冶金设备，也是主要消耗设备之一，轧辊消耗约为轧钢生产成本的5-15％。为了改善轧辊质量，降低轧辊生产成本，现有国内外轧辊企业普遍采用离心铸造的方式进行轧辊生产。轧辊质量不仅关系到轧钢生产成本和轧机生产效率，还在很大程度上影响轧材的质量。随着轧辊生产技术的不断发展，现有轧辊的耐磨性、强度和韧性均得到了较大提高。
铸钢轧辊广泛的应用于初轧开坯辊和支承辊，随着轧钢技术的发展，轧钢技术的不断进步。在铸钢轧辊生产中，主要存在以下问题：其一是铸钢轧辊收缩量大，轧辊组织致密性差，导致轧辊的强度下降，使用中易出现断辊事故，影响轧机的正常生产；其二是在浇注大中型轧辊中采用倾包底注式浇注成型时，轧辊下辊颈在加工中心孔发现有气孔，容易产生缩松现象，降低轧辊的力学性能和使用性能，严重影响了轧辊质量。
现有的铸钢轧辊多采用下注式浇注方式，钢水能够平稳注入，且有利于型腔内砂粒、异物以及钢液中的夹杂物上浮，然而大型铸钢轧辊净重都在10t以上，钢液浇注量大、凝固时间长、冒口补缩要求高，极易产生铸造晶粒粗大、辊颈内裂、上辊颈气缩孔、辊身表面结疤等铸造缺陷。因此，急需对铸钢轧辊的装置和制造工艺进行改进，以解决现有铸造轧辊存在的缺陷。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明的目的就是提供一种铸钢轧辊铸造装置及铸钢轧辊铸造工艺，采用本发明的装置和工艺进行铸钢轧辊的铸造，能够很好消除铸钢轧辊下辊颈(传动端)中心孔内的气孔缺陷，使得轧辊表面不易产生疏松和缩孔，提高了轧辊质量，且提高了轧辊在轧钢时的拉断能力。
本发明的目的之一是提供一种铸钢轧辊铸造装置，为了实现该目的，本发明采用的技术方案如下：
一种铸钢轧辊铸造装置，包括底座箱，所述底座箱上连接有下辊颈砂箱，所述下辊颈砂箱上连接有辊身冷型，所述辊身冷型上连接有冒口砂箱，所述下辊颈砂箱、辊身冷型和冒口砂箱内部置有一根轧辊，所述轧辊底部设置圆锥台进水头，所述圆锥台进水头呈上部宽、下部窄的圆锥体结构，所述上部锥体内径与轧辊的下辊颈内径相一致，所述下部锥体内径为下辊颈内径的0.6-0.65倍；所述圆锥台进水头与下注式浇注系统切线相连，所述下注式浇注系统包括浇口杯、直浇道和横浇道，所述横浇道与水平面呈3～5°的倾角设计。
通过本发明提供的铸钢轧辊铸造装置，能够使得钢水在注入型腔时通过圆锥台进水头时发生旋转促使浇注时卷入钢水中的气体汇入轧辊芯部，使得型腔内的砂粒和异物能够快速上浮到冒口，而将横浇道与水平面之间设计呈3～5°的倾角，很好地解决了轧辊传动端中心孔内的气孔难题。钢水入下辊颈注入时，能够在圆锥台进水头上发生回转，大大降低了注入处砂型的受热程度，且能够使得下辊颈钢液温度降低，减少了冒口处与下辊颈的钢液温度差，很好地满足了顺序凝固原则，增大了凝固的速度，保证冒口处补缩通道畅通，结晶晶粒变细小，防止了裂纹的出现。
进一步的，在本发明的辊身冷型上还连接有芯圈。进一步的，本发明在辊身冷型和芯圈之间设置有千斤顶。能够更好的满足铸钢轧辊的铸造工艺要求。
本发明的第二个目的是提供上述装置的铸钢轧辊制造工艺，在进行铸钢轧辊制造时，设置所述圆锥台进水头的高度为200-250mm，设置所述直浇道的内径为φ80-140mm，设置所述横浇道的内径为φ70-110mm，设置下辊颈挂砂厚度为25-30mm，冷型挂砂厚度为8-15mm，钢水以下注式从下辊颈注入，所述钢水的浇注速度为360-380kg/秒；钢水通过圆锥台进水头的旋转速度为100-120转/分钟。
本发明根据铸钢轧辊制造时容易产生的缺陷，对工艺进行了合理设置，通过设置圆锥台进水头的尺寸以及浇注系统中各工艺的尺寸，并结合钢水浇注速度和旋转速度，很好地实现了轧辊制造过程中无气孔的缺陷，使得铸钢轧辊生产过程中铸造晶粒细小、辊颈不易开裂、辊身表面无结疤现象，大大提高了轧辊的质量，并提高了所得轧辊在轧钢时的拉断能力。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明采用下注式浇注方式，在进行铸造轧辊的铸造过程中，通过对装置进行改进，对工艺进行调整，很好地解决了原有装置在铸钢轧辊下辊颈(传动端)中心孔内产生的气孔缺陷，提高了轧辊的质量，且提高了轧辊在轧钢时的拉断能力。
附图说明
图1为本发明的铸钢轧辊铸造装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，为一种铸钢轧辊铸造装置，包括底座箱5，在底座箱5上连接有下辊颈砂箱6，所述下辊颈砂箱6上连接有辊身冷型7，所述辊身冷型7上连接有冒口砂箱10，所述下辊颈砂箱6、辊身冷型7和冒口砂箱10内部置有一根轧辊11，所述辊身冷型7上安装有芯圈9，在辊身冷型7和芯圈9之间设置有千斤顶8。所述轧辊11底部设置圆锥台进水头4，所述圆锥台进水头4呈上部宽、下部窄的圆锥体结构，所述上部锥体内径与轧辊11的下辊颈内径相一致，所述下部锥体内径为下辊颈内径的0.6-0.65倍；所述圆锥台进水头4与下注式浇注系统切线相连，所述下注式浇注系统包括浇口杯1、直浇道2和横浇道3，所述横浇道3与水平面之间呈α＝3～5°的倾角设计。
在进行铸钢轧辊的铸造时，对所述铸造装置进行如下工艺设置：设置所述圆锥台进水头4的高度为200-250mm，设置所述直浇道2的内径为φ80-140mm，设置所述横浇道3的内径为φ70-110mm，设置下辊颈挂砂厚度为25-30mm，冷型挂砂厚度为8-15mm，钢水以下注式从下辊颈注入，所述钢水的浇注速度为360-380kg/秒；钢水通过圆锥台进水头4的旋转速度为100-120转/分钟。通过对上述工艺的控制，本发明很好的消除了铸钢轧辊下辊颈(传动端)中心孔内的气孔缺陷，制备所得轧辊表面无疏松和缩孔产生，铸造时晶粒细小、辊颈不易开裂、辊身表面无结疤现象，大大提高了轧辊质量，将本发明所得轧辊用于轧钢的拉断能力测试，与普通工艺制得的轧辊相比，其拉断能力提升了30％。