專利名稱：：一種復(fù)合軋輥的制造方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于軋輥的制造方法和裝置領(lǐng)域。主要適用于復(fù)合軋輥的制造。軋輥是軋鋼生產(chǎn)中大量消耗的關(guān)鍵部件，通常要求軋輥表層具有良好的耐磨性及抗粗糙性能，要求軋輥輥芯具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性。為達(dá)到此目的，工業(yè)上普遍采用離心復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)復(fù)合型軋輥，即軋輥由輥芯和外層組成，這種復(fù)合軋輥比單一材質(zhì)軋輥的性能有很大的提高，但仍存在不少缺點(diǎn)，主要缺點(diǎn)是在離心鑄造過程中軋輥的輥芯與外層兩種材質(zhì)之間有一個(gè)過渡區(qū)，俗稱復(fù)合界面。而輥芯與外層的結(jié)合質(zhì)量受界面厚度的直接影響，而界面質(zhì)量又受工藝參數(shù)的影響，工藝參數(shù)稍有不當(dāng)，就會(huì)造成復(fù)合界面厚度大小不合適，厚度過小，達(dá)不到兩者冶金結(jié)合，厚度過大，則容易引起高應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力集中，導(dǎo)致破壞。另外，兩種材質(zhì)的鑄造復(fù)合，兩者冷卻速度的差異等都將影響復(fù)合軋輥的質(zhì)量。特別是隨著冷熱連軋板帶軋機(jī)向大型化、高速化和高作業(yè)率方向發(fā)展，離心鑄造復(fù)合方法所生產(chǎn)的復(fù)合軋輥已滿足不了工藝要求。日本提供了一種新的軋輥復(fù)合方法CPC(Continuouspouringprocessforcladding)法，(文獻(xiàn){1}PevelopmentofHigh-ToughnessRallbyCPCprocess，NipponsteelTechmicalRoportNo.48，January，1991；{2)RecentTrendsinTechnologyofRollingMillrolls，NipponsteelTechmicalReportNo.55，october，1992.)。這種方法是先將復(fù)合軋輥的輥芯制備好，然后置于結(jié)晶器中，再將外層鋼水澆入結(jié)晶器中，然后輥芯向下抽動(dòng)，使已凝固的外層與輥芯一起下移，最終成為復(fù)合軋輥。在復(fù)合過程中，對(duì)輥芯和結(jié)晶器均采用感應(yīng)加熱，使鋼液保持一定的溫度，便于輥芯與外層達(dá)到冶金結(jié)合。CPC和ESC兩種方法的主要缺點(diǎn)是均采用感應(yīng)加熱，不僅耗電量大，成本高，而且還需大功率的電源；另外，其拉錠速度慢，生產(chǎn)率低。本發(fā)明的目的在于提供一種耗電量少、熱效率高和拉錠速度快的復(fù)合軋輥的制造方法和裝置。針對(duì)上述目的，本發(fā)明所采用的主要技術(shù)方案是預(yù)先將輥芯按要求制備好，然后將它置于結(jié)晶器的中心，并以輥芯為導(dǎo)體，作為電回路的一部分，組成電加熱回路，將輥芯直接加熱，當(dāng)輥芯預(yù)熱到一定溫度后，向結(jié)晶器中澆入熱渣，隨后再澆入鋼水，當(dāng)鋼水開始凝固后，向下抽動(dòng)輥芯和引錠頭，使鋼水逐步地凝固在輥芯周圍，最終完成復(fù)合軋輥外層的制備?，F(xiàn)將本發(fā)明復(fù)合軋輥的制造方法的步驟詳細(xì)陳述如下(1)首先按輥芯的材質(zhì)和尺寸規(guī)格的設(shè)計(jì)要求，將復(fù)合軋輥的輥芯預(yù)先制備好；(2)將制備好的輥芯的下端置于連鑄結(jié)晶器的中心孔中，兩端與輥芯把持器相連；結(jié)晶器的內(nèi)壁上涂覆一層導(dǎo)電性良好的金屬陶瓷；(3)將輥芯與電源形成電回路，采用直熱式電加熱將輥芯預(yù)熱；(4)當(dāng)輥芯預(yù)熱到指定溫度后，開始向結(jié)晶器內(nèi)澆入熱渣，然后再澆入按設(shè)計(jì)要求所熔煉的外層鋼水，即連鑄外層，其熱渣要求具有良好的導(dǎo)電性。(5)當(dāng)鋼水開始凝固后，通過拉拔(拖動(dòng))機(jī)構(gòu)，將輥芯和引錠頭一并向下抽動(dòng)，直至輥芯頂端進(jìn)入結(jié)晶器下部，此時(shí)停止鋼水澆入結(jié)晶器。當(dāng)鋼水完全凝固后，則在輥芯的外圍形成所要求的復(fù)合軋輥的外層。本發(fā)明是電阻熱直接電加熱的方法，電回路有兩個(gè)即abcdea和bcdfgb回路(參看附圖1)，回路的a、b兩端分別與兩個(gè)輥芯把持器相接，把持器也為良導(dǎo)體，bcdfgb回路中的f與銅質(zhì)的結(jié)晶器相連。電源為低壓大電流電源。當(dāng)預(yù)熱輥芯時(shí)，電源通過abcdea回路向輥芯供電，輥芯通過電阻熱將本身加熱，當(dāng)加熱到指定溫度，并向結(jié)晶器內(nèi)澆入熱渣和鋼水后，由于熱渣和鋼水也為良導(dǎo)體，結(jié)晶器也為良導(dǎo)體，再根據(jù)電流通過最小電阻和最短路線的電路原理，因此，形成bcdfgb回路，結(jié)晶器、熱渣、鋼水和輥芯的下端也成為該回路的一部分。通過電加熱，使渣、鋼水及輥芯下端均能保持所需的溫度，保證復(fù)合軋輥外層通過結(jié)晶器能連續(xù)澆鑄完成，最終形成輥芯和外層都符合要求的復(fù)合軋輥。本發(fā)明所述的復(fù)合軋輥其輥芯可以是鑄態(tài)或鍛態(tài)，即輥芯可以采用鑄造或鍛造方法生產(chǎn)。復(fù)合軋輥輥芯的材質(zhì)通常采用高強(qiáng)度高韌性鑄造或鑄造的低合金鋼，復(fù)合軋輥的外層(復(fù)合層)可以是鑄鐵、鑄鋼、高碳鋼、高鉻鋼、高鉻鎳鋼、高速鋼、不銹鋼、耐熱鋼等。本發(fā)明所述的復(fù)合軋輥的制造方法也可應(yīng)用于對(duì)稱性良好不同材質(zhì)的復(fù)合?，F(xiàn)根據(jù)附圖陳述本發(fā)明所述的復(fù)合軋輥的制造裝置。附圖1為本發(fā)明復(fù)合軋輥制造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖1看出，本發(fā)明復(fù)合軋輥制造裝置由結(jié)晶器3、輥芯把持器1、固定架4、引錠頭5、電源6、中間包10、電回路abcdea和bcdfgb組成。圖中，2為輥芯，11為結(jié)晶器的冷卻水通道，7為鋼液，8為保護(hù)渣，9為水口，12為已復(fù)合好的復(fù)合軋輥的外層，結(jié)晶器3固定在固定架4上，引錠頭5與輥芯2相連，電路中a、b端分別與輥芯把持器1的兩個(gè)端頭相連，f與結(jié)晶器3相連，引錠頭5分別與結(jié)晶器3、固定架4和輥芯2相互絕緣，另外，輥芯的長度大于最終復(fù)合軋輥成品的長度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)由于輥芯采用低電壓、大電流電阻熱式預(yù)熱，因此熱效率高，耗電量少，節(jié)約了能源。(2)澆入渣和鋼水之后，形成最短路線的bcdfgb回路，且電阻也小，故正式連鑄復(fù)合軋輥外層時(shí)，耗電量更低。(3)由于輥芯可以在澆鑄之前預(yù)熱到一定溫度，因此拉錠速度可提高5～10倍，提高了生產(chǎn)率。(4)節(jié)約一個(gè)超乎尋常的預(yù)熱輥芯的大電壓，如生產(chǎn)Φ760軋輥，復(fù)合層在40mm左右，電源要求在1000KW以上，本專利電源在300KW～500KW即可實(shí)現(xiàn)良好的復(fù)合，此外，如加熱澆入鋼水，通常采用感應(yīng)加熱，功率在500KW，本工藝通過電的回路，將渣加熱，不需500KW的感應(yīng)加熱。為此節(jié)約一個(gè)加熱電源。實(shí)施例采用本發(fā)明所述的軋輥復(fù)合方法及裝置制備了四批復(fù)合軋輥。四批復(fù)合軋輥的輥芯與外層的材質(zhì)及尺寸規(guī)格如表1所示。按照表1所述的輥芯的材質(zhì)和尺寸預(yù)先制備好輥芯，制備輥芯的方法也列入表1；然后分批先將輥芯裝于結(jié)晶器中，輥芯的兩端分別連接在兩個(gè)輥芯把持器上，并將電回路abedea和bcdfgb與電源接好，之后，啟動(dòng)電源，通過回路abcdea將輥芯直接加熱(預(yù)熱)，預(yù)熱到一定溫度后，將熱渣注入結(jié)晶器中，接著將預(yù)先設(shè)計(jì)好的軋輥外層金屬熔融金屬連續(xù)澆入結(jié)晶器中，直至輥芯被外層金屬覆蓋。澆鑄前輥芯的預(yù)熱溫度和外層澆鑄開始后輥芯及引錠頭向下拖動(dòng)的速度如表2所示。輥芯預(yù)熱時(shí)的電流參數(shù)和開始澆鑄后的電流參數(shù)如表3所示。凝固后，檢測了復(fù)合軋輥的復(fù)合效果，結(jié)果表明，復(fù)合效果良好，復(fù)合界面厚度如表3所示。表1實(shí)施例復(fù)合軋輥輥芯及外層的材質(zhì)及尺寸規(guī)格</tables>表2實(shí)施例輥芯預(yù)熱溫度和輥芯及引錠頭向下拖動(dòng)速度表3實(shí)施例輥芯預(yù)熱及外層連鑄的電流參數(shù)權(quán)利要求1.一種復(fù)合軋輥的制造方法，它包含[1]首先按輥芯的材質(zhì)和尺寸規(guī)格的設(shè)計(jì)要求，將復(fù)合輥的輥芯預(yù)先制備好；[2]將制備好的被復(fù)合輥輥芯的下端置于連鑄結(jié)晶器的中心，并有支架固定；[3]輥芯預(yù)熱到指定溫度后，開始向結(jié)晶器內(nèi)澆入外層鋼水；[4]當(dāng)鋼水開始凝固后，通過拉拔(拖動(dòng))機(jī)構(gòu)，將輥芯和引錠頭一并向下抽動(dòng)，直至輥芯的頂端進(jìn)入結(jié)晶器下部；同時(shí)停止鋼水澆入結(jié)晶器；其特征在于[1]以輥芯為導(dǎo)體，并作為電回路的一部分，組成電加熱回路，以電阻直熱式將輥芯直接預(yù)熱；[2]輥芯預(yù)熱至一定溫度后，先向結(jié)晶器內(nèi)澆入熱渣，然后再澆入按預(yù)先設(shè)計(jì)要求所熔煉的外層鋼水；[3]在結(jié)晶器的內(nèi)壁上涂覆了一層導(dǎo)電性良好的金屬陶瓷；2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于熱渣和鋼水澆入結(jié)晶器之前，輥芯就可提前預(yù)熱。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于澆入結(jié)晶器中的熱渣具有良好的導(dǎo)電性。4.一種復(fù)合軋輥的制造裝置，它包含結(jié)晶器(3)、輥芯把持器(1)、固定架(4)、中間包(10)、引錠頭(5)、電源(6)，其特征在于[1]通過輥芯組成abcdea電回路，通過結(jié)晶器、渣和鋼水組成bcdfgb電回路；[2]電源(6)為電流和電壓可較大范圍調(diào)整電源，在軋輥復(fù)合過程中采用大電源低電壓。全文摘要本發(fā)明屬于軋輥的方法領(lǐng)域，主要適用于復(fù)合軋輥的制造，其裝置包括結(jié)晶器、輥芯把持器、固定架、引錠頭、中間包、電源及其電回路。該復(fù)合軋輥的制造方法是預(yù)先將輥芯制備好，然后將它置于結(jié)晶器的中心，并以輥芯為導(dǎo)體，作為電回路的一部分，組成電加熱回路，將輥芯直接加熱，當(dāng)輥芯預(yù)熱到一定溫度后，向結(jié)晶器中澆入熱渣和鋼水，鋼水開始凝固后，向下抽動(dòng)輥芯和引錠頭，使鋼水逐步凝固在輥芯周圍，形成復(fù)合軋輥。文檔編號(hào)B21B27/00GK1157192SQ9611404公開日1997年8月20日申請(qǐng)日期1996年12月31日優(yōu)先權(quán)日1996年12月31日發(fā)明者楊國明申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院