專利名稱：：一種復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度和良好的韌性。為達到此目的，工業(yè)上普遍采用離心復合技術(shù)生產(chǎn)復合型軋輥，即軋輥由輥芯和外層組成，這種復合軋輥比單一材質(zhì)軋輥的性能有很大的提高，但仍存在不少缺點，主要缺點是在離心鑄造過程中軋輥的輥芯與外層兩種材質(zhì)之間有一個過渡區(qū)，俗稱復合界面。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，就會造成復合界面厚度大小不合適，厚度過小，達不到兩者冶金結(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，導致破壞。另外，兩種材質(zhì)的鑄造復合，兩者冷卻速度的差異等都將影響復合軋輥的質(zhì)量。特別是隨著冷熱連軋板帶軋機向大型化、高速化和高作業(yè)率方向發(fā)展，離心鑄造復合方法所生產(chǎn)的復合軋輥已滿足不了工藝要求。日本提供了一種新的軋輥復合方法CPC(Continuouspouringprocessforcladding)法，(文獻{1}PevelopmentofHigh-ToughnessRallbyCPCprocess，NipponsteelTechmicalRoportNo.48，January，1991；{2)RecentTrendsinTechnologyofRollingMillrolls，NipponsteelTechmicalReportNo.55，october，1992.)。這種方法是先將復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，使已凝固的外層與輥芯一起下移，最終成為復合軋輥。在復合過程中，對輥芯和結(jié)晶器均采用感應(yīng)加熱，使鋼液保持一定的溫度，便于輥芯與外層達到冶金結(jié)合。CPC和ESC兩種方法的主要缺點是均采用感應(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合軋輥的制造方法和裝置。針對上述目的，本發(fā)明所采用的主要技術(shù)方案是預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，當輥芯預熱到一定溫度后，向結(jié)晶器中澆入熱渣，隨后再澆入鋼水，當鋼水開始凝固后，向下抽動輥芯和引錠頭，使鋼水逐步地凝固在輥芯周圍，最終完成復合軋輥外層的制備?，F(xiàn)將本發(fā)明復合軋輥的制造方法的步驟詳細陳述如下(1)首先按輥芯的材質(zhì)和尺寸規(guī)格的設(shè)計要求，將復合軋輥的輥芯預先制備好；(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熱；(4)當輥芯預熱到指定溫度后，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電性。(5)當鋼水開始凝固后，通過拉拔(拖動)機構(gòu)，將輥芯和引錠頭一并向下抽動，直至輥芯頂端進入結(jié)晶器下部，此時停止鋼水澆入結(jié)晶器。當鋼水完全凝固后，則在輥芯的外圍形成所要求的復合軋輥的外層。本發(fā)明是電阻熱直接電加熱的方法，電回路有兩個即abcdea和bcdfgb回路(參看附圖1)，回路的a、b兩端分別與兩個輥芯把持器相接，把持器也為良導體，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。當預熱輥芯時，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體，結(jié)晶器也為良導體，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合軋輥。本發(fā)明所述的復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)。復合軋輥輥芯的材質(zhì)通常采用高強度高韌性鑄造或鑄造的低合金鋼，復合軋輥的外層(復合層)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)明所述的復合軋輥的制造方法也可應(yīng)用于對稱性良好不同材質(zhì)的復合?，F(xiàn)根據(jù)附圖陳述本發(fā)明所述的復合軋輥的制造裝置。附圖1為本發(fā)明復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為保護渣，9為水口，12為已復合好的復合軋輥的外層，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(1)由于輥芯采用低電壓、大電流電阻熱式預熱，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，故正式連鑄復合軋輥外層時，耗電量更低。(3)由于輥芯可以在澆鑄之前預熱到一定溫度，因此拉錠速度可提高5～10倍，提高了生產(chǎn)率。(4)節(jié)約一個超乎尋常的預熱輥芯的大電壓，如生產(chǎn)Φ760軋輥，復合層在40mm左右，電源要求在1000KW以上，本專利電源在300KW～500KW即可實現(xiàn)良好的復合，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)約一個加熱電源。實施例采用本發(fā)明所述的軋輥復合方法及裝置制備了四批復合軋輥。四批復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輥芯把持器上，并將電回路abedea和bcdfgb與電源接好，之后，啟動電源，通過回路abcdea將輥芯直接加熱(預熱)，預熱到一定溫度后，將熱渣注入結(jié)晶器中，接著將預先設(shè)計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。澆鑄前輥芯的預熱溫度和外層澆鑄開始后輥芯及引錠頭向下拖動的速度如表2所示。輥芯預熱時的電流參數(shù)和開始澆鑄后的電流參數(shù)如表3所示。凝固后，檢測了復合軋輥的復合效果，結(jié)果表明，復合效果良好，復合界面厚度如表3所示。表1實施例復合軋輥輥芯及外層的材質(zhì)及尺寸規(guī)格</tables>表2實施例輥芯預熱溫度和輥芯及引錠頭向下拖動速度表3實施例輥芯預熱及外層連鑄的電流參數(shù)權(quán)利要求1.一種復合軋輥的制造方法，它包含[1]首先按輥芯的材質(zhì)和尺寸規(guī)格的設(shè)計要求，將復合輥的輥芯預先制備好；[2]將制備好的被復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]輥芯預熱到指定溫度后，開始向結(jié)晶器內(nèi)澆入外層鋼水；[4]當鋼水開始凝固后，通過拉拔(拖動)機構(gòu)，將輥芯和引錠頭一并向下抽動，直至輥芯的頂端進入結(jié)晶器下部；同時停止鋼水澆入結(jié)晶器；其特征在于[1]以輥芯為導體，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熱；[2]輥芯預熱至一定溫度后，先向結(jié)晶器內(nèi)澆入熱渣，然后再澆入按預先設(shè)計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電性。4.一種復合軋輥的制造裝置，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。該復合軋輥的制造方法是預先將輥芯制備好，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，當輥芯預熱到一定溫度后，向結(jié)晶器中澆入熱渣和鋼水，鋼水開始凝固后，向下抽動輥芯和引錠頭，使鋼水逐步凝固在輥芯周圍，形成復合軋輥。文檔編號B21B27/00GK1157192SQ9611404公開日1997年8月20日申請日期1996年12月31日優(yōu)先權(quán)日1996年12月31日發(fā)明者楊國明申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院