專利名稱：等離子噴焊復(fù)合軋輥、復(fù)合輥環(huán)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵工業(yè)的軋鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子噴焊復(fù)合軋輥、復(fù)合輥環(huán)及其制造方法。
背景技術(shù)：
鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國家經(jīng)濟(jì)水平和綜合國力的重要標(biāo)志。軋鋼生產(chǎn)則是整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)中的最終成品生產(chǎn)的工序，而軋機(jī)中的軋輥則是軋鋼的主要關(guān)鍵工具。決定著鋼材產(chǎn)品的精度、質(zhì)量、品種以及成本，且是軋鋼生產(chǎn)的最重要消耗工具及主要消耗成本。我國2011年的軋輥消耗量已達(dá)到70多萬噸，現(xiàn)有軋輥生產(chǎn)廠家近300家。但仍然滿足不了我國軋鋼工業(yè)的高端產(chǎn)品要求，高性能的軋輥還依賴國外進(jìn)口。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及國防工業(yè)的快速發(fā)展，對軋鋼行業(yè)及復(fù)合軋輥提出了會(huì)越來越高的技術(shù)性能要求和經(jīng)濟(jì)成本要求，以及對節(jié)能降耗科學(xué)持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。現(xiàn)有的復(fù)合軋輥生產(chǎn)技術(shù)主要有離心澆注技術(shù)工藝，埋弧堆焊技術(shù)工藝、硬質(zhì)合金輥環(huán)技術(shù)工藝，以及最近見報(bào)的尚在研發(fā)中的噴射成型復(fù)合軋輥生產(chǎn)技術(shù)工藝方法。離心澆注技術(shù)工藝生產(chǎn)復(fù)合軋輥是將離心澆注得到的軋輥工作層與中心基軸二次澆鑄結(jié)合在一起，形成復(fù)合軋輥。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單、技術(shù)成熟、批量大。是目前國內(nèi)外生產(chǎn)復(fù)合軋輥的主要技術(shù)工藝。其缺點(diǎn)是澆注的軋輥工作層組織偏析、晶粒粗大，合金成分受限制，不易得到耐磨損、強(qiáng)度高的軋輥工作層。軋制的鋼材質(zhì)量精度低，軋輥消耗高即成本聞。埋弧堆焊技術(shù)工藝目前主要用于修復(fù)軋輥，即將使用磨損后的軋輥進(jìn)行表面尺寸恢復(fù)，它使用專用焊絲(含芯焊絲及不含芯焊絲)通過埋弧焊機(jī)將焊絲堆焊在中心基軸表面，形成復(fù)合軋輥的工作層。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，但缺點(diǎn)是合金成分受限制，合金含量低，輥環(huán)性能低。硬質(zhì)合金復(fù)合軋輥技術(shù)，是將采用粉末冶金方法制造出的硬質(zhì)合金輥環(huán)采用鑲套工藝將輥環(huán)與中心基軸結(jié)合在一起形成復(fù)合軋輥。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠得到性能優(yōu)異的工作層，具有超高耐磨性能。其缺點(diǎn)是輥環(huán)尺寸受到限制，不易得到大尺寸直徑400mm以上輥環(huán)，且工藝復(fù)雜，產(chǎn)品使用要求環(huán)境條件嚴(yán)格，易斷裂，特別是成本太高，難于推廣。另外尚在研發(fā)中的噴射成型技術(shù)工藝，它是將冶煉好的合金溶液通過霧化噴霧，直接噴到中心基軸表面，形成復(fù)合軋輥，其優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)效率高(據(jù)有關(guān)報(bào)道每分鐘工作層噴射量20千克)，金相組織細(xì)小、均勻，耐磨性能高。其缺點(diǎn)，工藝復(fù)雜，設(shè)備復(fù)雜，投入大，合金含量受限制，不易得到高性能的工作層輥環(huán)，易出現(xiàn)組織疏松。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供等離子噴焊復(fù)合軋輥、復(fù)合輥環(huán)及其制造方法；其技術(shù)方案如下:一種等離子噴焊復(fù)合軋輥，包括軋輥基軸和合金工作層，其特征是:所述的軋輥基軸為回轉(zhuǎn)體，所述的合金工作層覆蓋在回轉(zhuǎn)體的外表面，所述的合金工作層為等離子噴焊
復(fù)合層。所述的軋輥基軸為圓柱體，其材質(zhì)為常用合金鋼。一種等離子噴焊復(fù)合輥環(huán)，包括輥環(huán)的基環(huán)和合金工作層，其特征是:所述的基環(huán)為回轉(zhuǎn)體，所述的合金工作層覆蓋在回轉(zhuǎn)體的外表面，所述的合金工作層為等離子噴焊復(fù)
口 /Z^ O所述的基環(huán)為圓環(huán)體，其材質(zhì)為常用合金鋼。一種等離子噴焊復(fù)合軋輥及復(fù)合輥環(huán)的制造方法，具體包括以下步驟:a:通過機(jī)床加工軋輥的基軸或基環(huán)，對基軸或基環(huán)的外表面進(jìn)行機(jī)加工，以清除表面雜質(zhì)及尺寸，保證光潔；b:配制噴焊用的合金粉末組合物，c:將中心基軸或基環(huán)在加熱爐中預(yù)熱至400 450°C,然后裝卡在可回轉(zhuǎn)的機(jī)床夾具上；d:將步驟b中烘干的合金組合物裝入等離子噴焊機(jī)的料盒內(nèi)；調(diào)節(jié)合適的工藝參數(shù)，調(diào)整噴嘴距離擊軸或基環(huán)表面約10mm，啟動(dòng)噴焊機(jī)噴焊形成合金工作層；并保持噴焊過程中中心基軸或基環(huán)溫度280-350°C ；e:為了防止輥面 產(chǎn)生裂紋，將所述成形的復(fù)合軋輥放在加熱爐中，不少于保溫2小時(shí)，然后隨爐冷卻至150°C以下時(shí)，出爐。合金組合物中的各種粉末粒度為100-200目，機(jī)械混合均勻，噴焊前在120_150°C環(huán)境烘干30分鐘。步驟d中的工藝參數(shù)至少包括電流、氣壓，送粉速度、噴槍擺幅寬度、中心基軸旋轉(zhuǎn)速度，氣體流量。本發(fā)明的有益效果1.采用本發(fā)明方法制成的等離子噴焊復(fù)合軋輥(輥環(huán))，具有電弧溫度高、傳熱率大、穩(wěn)定性好，熔深可控性強(qiáng)，通過調(diào)節(jié)相關(guān)的參數(shù)，可對焊層的厚度、寬度、硬度在一定范圍內(nèi)自由調(diào)整。利用粉末作為噴焊材料，可提高合金設(shè)計(jì)的選擇性，特別是能夠順利噴焊難熔材料，提高工件的耐磨、耐高溫、耐腐蝕性。等離子噴焊溫度高、熱影響區(qū)小、噴焊區(qū)有氬氣保護(hù)，可以很好的適應(yīng)各種熔點(diǎn)的金屬粉末，凝固快，抑制和避免了凝固過程中產(chǎn)生的元素偏析現(xiàn)象。采用本發(fā)明方法制成的等離子噴焊復(fù)合軋輥(輥環(huán))，相比離心鑄造、埋弧堆焊、硬質(zhì)合金組合、噴射成型等成形方式，具有工作層輥環(huán)合金成分設(shè)計(jì)方便，易于滿足使用要求，且金相組織均勻，晶粒細(xì)小，組織致密，耐蝕及耐磨性好，噴焊工作層外觀成型美觀，尺寸加工量小，材料利用率高；采用本發(fā)明方法制成的等離子噴焊復(fù)合軋輥(輥環(huán))，噴焊成型的工作層輥環(huán)，硬度不用任何熱處理就可直接達(dá)到硬度HRC60以上，故不用熱處理工序；4.本發(fā)明的等離子噴焊復(fù)合軋輥(輥環(huán))，工作層輥環(huán)與中心基軸(環(huán))兩者結(jié)合為冶金結(jié)合，強(qiáng)度高，可保證結(jié)合層具有很好的結(jié)合強(qiáng)度。5.本發(fā)明的等離子噴焊復(fù)合軋輥(輥環(huán))的中心基軸(環(huán))，可重復(fù)使用、節(jié)能減排，降低材料消耗；
6.等離子粉末噴焊具有較高的生產(chǎn)效率，成型面平整美觀，噴焊過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化及自動(dòng)化。7，設(shè)備投入少，無環(huán)境污染。


圖1為該等離子噴焊復(fù)合軋輥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為該等離子噴焊復(fù)合輥環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為該等離子噴焊復(fù)合軋輥制造方法的噴焊狀態(tài)圖:圖中1.機(jī)床夾具、2.軋輥基體、3.合金工作層、4.等離子噴槍、5.連接電線、6.專用電源、其中4.1.保護(hù)氣體、4.2.工作層粉料、4.3.等離子氣體、4.4.電極。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一:參見圖1，一種等離子噴焊復(fù)合軋輥，包括軋輥基軸和合金工作層，其特征是:所述的軋輥基軸為回轉(zhuǎn)體，所述的合金工作層覆蓋在回轉(zhuǎn)體的外表面，所述的合金工作層為等離子噴焊復(fù)合層。所述的軋輥基軸為圓柱體，其材質(zhì)為常用合金鋼。實(shí)施例二:參見圖2，一種等離子噴焊復(fù)合輥環(huán)，包括輥環(huán)的基環(huán)和合金工作層，其特征是:所述的基環(huán)為回轉(zhuǎn)體，所述的合金工作層覆蓋在回轉(zhuǎn)體的外表面，所述的合金工作層為等離子噴焊復(fù)合層。所述的基環(huán)為圓環(huán)體，其材質(zhì)為常用合金鋼。實(shí)施例三:參見圖3，一種等離子噴焊復(fù)合軋輥及復(fù)合輥環(huán)的制造方法，具體包括以下步驟:a:通過機(jī)床加工軋輥的基軸或基環(huán)，對基軸或基環(huán)的外表面進(jìn)行機(jī)加工，以清除表面雜質(zhì)及尺寸，保證光潔；b:配制噴焊用的合金粉末組合物，c:將中心基軸或基環(huán)在加熱爐中預(yù)熱至400 450°C，然后裝卡在可回轉(zhuǎn)的機(jī)床夾具上；d:將步驟b中烘干的合金粉末組合物裝入等離子噴焊機(jī)的料盒內(nèi)；調(diào)節(jié)合適的工藝參數(shù)，調(diào)整噴嘴距離擊軸或基環(huán)表面約10mm，啟動(dòng)噴焊機(jī)噴焊形成合金工作層；并保持噴焊過程中中心基軸或基環(huán)溫度280-350°C ；e:為了防止輥面產(chǎn)生裂紋，將所述成形的復(fù)合軋輥放在加熱爐中，不少于保溫2小時(shí)，然后隨爐冷卻至150°C以下時(shí)，出爐。合金組合物中的各種粉末粒度為100-200目，機(jī)械混合均勻，噴焊前在120_150°C環(huán)境烘干30分鐘。步驟d中的工藝參數(shù)至少包括電流、氣壓，送粉速度、噴槍擺幅寬度、中心基軸旋轉(zhuǎn)速度，氣體流量。
權(quán)利要求
1.一種等離子噴焊復(fù)合軋輥，包括軋輥基軸和合金工作層，其特征是:所述的軋輥基軸為回轉(zhuǎn)體，所述的合金工作層覆蓋在回轉(zhuǎn)體的外表面，所述的合金工作層為等離子噴焊復(fù)合層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子噴焊復(fù)合軋輥，其特征是:所述的軋輥基軸為圓柱體，其材質(zhì)為常用合金鋼。
3.一種等離子噴焊復(fù)合輥環(huán)，包括輥環(huán)的基環(huán)和合金工作層，其特征是:所述的基環(huán)為回轉(zhuǎn)體，所述的合金工作層覆蓋在回轉(zhuǎn)體的外表面，所述的合金工作層為等離子噴焊復(fù)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子噴焊復(fù)合輥環(huán)，其特征是:所述的基環(huán)為圓環(huán)體，其材質(zhì)為常用合金鋼。
5.一種等離子噴焊復(fù)合軋輥及復(fù)合輥環(huán)的制造方法，具體包括以下步驟: a:通過機(jī)床加工軋輥的基軸或基環(huán)，對基軸或基環(huán)的外表面進(jìn)行機(jī)加工，以清除表面雜質(zhì)及尺寸，保證光潔； b:配制噴焊用的合金粉末組合物， c:將中心基軸或基環(huán)在加 熱爐中預(yù)熱至400 450°C,然后裝卡在可回轉(zhuǎn)的機(jī)床夾具上； d:將步驟b中烘干的合金粉末組合物裝入等離子噴焊機(jī)的料盒內(nèi)；調(diào)節(jié)合適的工藝參數(shù)，調(diào)整噴嘴距離擊軸或基環(huán)表面約10mm，啟動(dòng)噴焊機(jī)噴焊形成合金工作層；并保持噴焊過程中中心基軸或基環(huán)溫度280-350°C ； e:為了防止輥面產(chǎn)生裂紋，將所述成形的復(fù)合軋輥放在加熱爐中，不少于保溫2小時(shí)，然后隨爐冷卻至150°C以下時(shí)，出爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求5等離子噴焊復(fù)合軋輥的制造方法，其特征是:合金粉末組合物中的各種粉末粒度為100-200目，機(jī)械混合均勻，噴焊前在120-150°C環(huán)境烘干30分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求5等離子噴焊復(fù)合軋輥的制造方法，其特征是:步驟d中的工藝參數(shù)至少包括電流、氣壓，送粉速度、噴槍擺幅寬度、中心基軸旋轉(zhuǎn)速度，氣體流量。
全文摘要
一種等離子噴焊復(fù)合軋輥、復(fù)合輥環(huán)及其制造方法。通過等離子噴焊的方法將輥環(huán)材料噴焊在中心基軸(環(huán))上，從而得到兩者具有良好的冶金結(jié)合，利用該方法制成的復(fù)合軋輥及復(fù)合輥環(huán)的工作層性能優(yōu)異，材料利用率高，且基軸(環(huán))可反復(fù)使用，產(chǎn)品成本較低。
文檔編號B21B27/03GK103111469SQ20131003771
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月3日
發(fā)明者苗健, 馮振聯(lián), 劉華, 張展飛, 王軍永, 王繼兵 申請人:石家莊環(huán)球新世紀(jì)工具有限公司