本發(fā)明屬于金屬壓力加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高性能復(fù)合軋輥輥套制造工藝及設(shè)備，適用于軋鋼行業(yè)中復(fù)合軋輥的制造。

背景技術(shù)：

軋輥被譽(yù)為“鋼材之母”，是鋼、鋁、銅等金屬壓延生產(chǎn)中使金屬材料產(chǎn)生塑性變形的工具，是決定軋機(jī)生產(chǎn)效率和軋材質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性的重要的大型部件，是軋機(jī)軋制不可或缺的關(guān)鍵性部件和最主要的大宗消耗部件，其消耗成本約為軋鋼生產(chǎn)成本的5%～15%。如果考慮因軋輥消耗而帶來的生產(chǎn)停機(jī)、降產(chǎn)和設(shè)備維護(hù)增加等因素，則其所占生產(chǎn)成本的比重會(huì)更高。

軋機(jī)是金屬壓力加工生產(chǎn)中的重要設(shè)備，是衡量一個(gè)國(guó)家鋼鐵發(fā)展技術(shù)水平的顯著標(biāo)志。而軋輥又是軋機(jī)的主要組成部分，是軋鋼生產(chǎn)中大量消耗的關(guān)鍵部件，是決定一個(gè)國(guó)家軋制技術(shù)發(fā)展水平的基本保證，是一個(gè)國(guó)家金屬材料設(shè)計(jì)、材料成型技術(shù)、加工制造和熱處理等基礎(chǔ)工業(yè)綜合技術(shù)水平的直觀體現(xiàn)。在軋鋼工業(yè)生產(chǎn)中，每一種軋材無一不是依靠軋輥的軋制而成形，這就是說“無輥不成材”，所以，軋輥的質(zhì)量和作用至關(guān)重要。

軋輥質(zhì)量不僅關(guān)系到軋鋼生產(chǎn)成本和軋機(jī)生產(chǎn)作業(yè)率，還在很大程度上影響軋材質(zhì)量。隨著軋鋼技術(shù)的發(fā)展，軋機(jī)速度和自動(dòng)化程度不斷提高，對(duì)軋輥質(zhì)量特別是軋輥的耐磨性、強(qiáng)度及韌性等提出了更高的要求。進(jìn)一步提高軋輥性能以適應(yīng)軋機(jī)的需要，實(shí)現(xiàn)鋼鐵型材的節(jié)能降耗生產(chǎn)，是軋輥研制者面臨的新目標(biāo)。

我國(guó)軋輥制造業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展和壯大，目前已成為世界軋輥產(chǎn)量大國(guó)，軋輥制造技術(shù)和材質(zhì)品種方面有很大的發(fā)展。在軋輥材質(zhì)方面，從球墨鑄鐵、合金無限冷硬鑄鐵發(fā)展到現(xiàn)在的針狀組織球墨鑄鐵、高合金無限冷硬鑄鐵、高鉻鑄鐵、硬質(zhì)合金、半高速鋼和高速鋼等。在鑄造工藝方面也從常規(guī)澆鑄單一材質(zhì)和溢流法澆鑄復(fù)合材質(zhì)，發(fā)展到離心復(fù)合澆鑄工藝。目前國(guó)內(nèi)軋輥供應(yīng)能力已達(dá)到100 萬噸以上，設(shè)計(jì)制造能力可以達(dá)到120～150 萬噸。隨著我國(guó)軋鋼裝備的改造和不斷從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的軋機(jī)，軋機(jī)向自動(dòng)化、連續(xù)化、重型化方向發(fā)展，對(duì)軋輥的組織和性能提出了更高的要求。

然而，我國(guó)自行研制的冶金軋輥軋制鋼材平均消耗與發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有較大的差距。來自中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)的最新統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)鋼材產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到112557萬噸，占全球鋼產(chǎn)量40% 以上，按照噸鋼消耗軋輥1.0～1.2 kg/t鋼計(jì)算，年消耗軋輥110～130多萬噸，年消耗軋輥資金200 億元以上。為了滿足軋鋼生產(chǎn)的實(shí)際需要，我國(guó)每年都需要花費(fèi)大量外匯進(jìn)口軋輥，僅2010 年進(jìn)口優(yōu)質(zhì)軋輥約3.0 萬多噸，消耗外匯約2 億多美元。我國(guó)軋輥的大量消耗，造成了資源和能源的巨大浪費(fèi)。另外，國(guó)外軋輥年消耗量也超過百萬噸，市場(chǎng)需求量大。如此大的報(bào)廢量無論從軋鋼廠的軋制成本，還是從我國(guó)的能源和資源消耗方面來看都是一項(xiàng)巨大的浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境和資源造成巨大壓力。因此，提高軋輥質(zhì)量，延長(zhǎng)軋輥壽命，不僅能節(jié)省大量外匯，而且還可以節(jié)省大量的軋輥材料，開發(fā)優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)壽命軋輥材料及其成形技術(shù)，不僅可滿足國(guó)內(nèi)需求，而且還可實(shí)現(xiàn)出口創(chuàng)匯。

目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的軋輥，大多采用整體的鑄鋼軋輥和鑄鐵軋輥。鑄鐵軋輥與鑄鋼軋輥相比，其耐磨性較好，但是強(qiáng)度較差，容易斷輥。為了提高軋輥表面硬度，近年來應(yīng)用了軋輥的離心鑄造技術(shù)，離心鑄造軋輥的輥面和輥心分別采用不同成分的金屬鑄造，以求得軋輥表面硬度和軋輥輥身強(qiáng)度的統(tǒng)一。由于這種軋輥的制造成本高，軋輥一次性報(bào)廢造成材料的極大浪費(fèi)等原因，離心軋輥的應(yīng)用受到極大限制。隨后, 出現(xiàn)了組合式軋輥，組合軋輥在一定程度解決了材料浪費(fèi)等問題，并且組合軋輥采用耐磨合金輥套，軋輥壽命提高了很多，但是其輥軸與輥套的聯(lián)接方式多采用鍵聯(lián)接或焊接方式，在實(shí)際生產(chǎn)中，崩套、滾鍵等事故頻繁發(fā)生。此外，現(xiàn)有發(fā)明技術(shù)制得的軋輥基本上都存在著外層材料磨損后，輥芯只有重新熔煉才能實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用的問題，造成材料和能源的浪費(fèi)。

目前我國(guó)現(xiàn)有軋輥結(jié)構(gòu)除小部分特殊形狀的軋輥如萬能軋機(jī)水平輥、立輥，管線部分軋輥，型材矯直輥、懸臂式軋機(jī)軋輥采用循環(huán)使用分體結(jié)構(gòu)軋輥外，90％以上的各類型軋輥都是整體結(jié)構(gòu)。造成了軋輥材料的極大浪費(fèi)。

隨著軋鋼行業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，為了保證軋輥使用安全性，要求軋輥在使用過程中芯部要有較高的韌性；與此同時(shí)，為了提高鋼材產(chǎn)量與產(chǎn)品表面質(zhì)量，鋼鐵企業(yè)對(duì)軋輥的使用壽命及耐磨性的要求也日益提高，這就需要軋輥工作層采用硬度高的耐磨材料。為此，國(guó)內(nèi)外科技工作者一直在做輥環(huán)軋輥的探討和實(shí)踐工作。開發(fā)了鑲套復(fù)合軋輥。

復(fù)合鑲套軋輥是軋輥類型之一。是將輥身和輥芯及輥頸兩部分用不同方法分別制作好后，采用機(jī)械鑲嵌工藝通過熱裝過盈配合將其組裝成一體，可以同時(shí)滿足耐磨性和抗斷裂性這兩種矛盾的性能要求。占總量60%以上的輥芯可以循環(huán)應(yīng)用，而占整個(gè)軋輥重量在40%以下的軋輥輥套在達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)更換新的軋輥輥套既可以再循環(huán)應(yīng)用。與傳統(tǒng)的整體軋輥相比，復(fù)合鑲套再制造軋輥不但質(zhì)量好而且還能降低軋輥的成本。中國(guó)專利CN2129657Y“預(yù)應(yīng)力組合軋輥”、CN1142993A“一種高能量軋輥”、CN1059482A“鋼鐵膠粘組合軋輥工藝”、CN1092992A“組合式空心軋輥及其制造方法”、ZL02223546.9“輥環(huán)復(fù)合軋輥”等公開了制造鑲套復(fù)合軋輥技術(shù)；這些組合式輥環(huán)( 輥套) 軋輥以各種不同方式將耐磨合金輥環(huán)( 輥套) 與芯軸連接在一起。他們均沒有提到輥環(huán)必須是“外硬內(nèi)韌”，從而在確保軋輥安全使用的前提下提高使用壽命，在實(shí)際使用中這些軋輥會(huì)存在崩套、破壞等現(xiàn)象，因而沒有大面積推廣。

目前國(guó)內(nèi)外所開發(fā)的復(fù)合輥環(huán)制造工藝，大多采用離心復(fù)合鑄造法制造，由于受制造工藝的限制，所制造的復(fù)合輥套內(nèi)層材料均為球墨鑄鐵，尚無法制造鋼質(zhì)材料的內(nèi)層。而采用鑲鑄工藝大多采用將復(fù)合輥套內(nèi)層材料在加熱爐內(nèi)預(yù)熱至300～800℃，放入型砂中，然后合箱澆入輥套外層復(fù)合材料，該工藝的主要缺點(diǎn)為：在加熱爐中加熱，由于加熱時(shí)間長(zhǎng)，被加熱件易氧化，盡管可以通過在固體表面涂敷保護(hù)劑來保護(hù)固體表面不受氧化，但要徹底防止固體表面的氧化非常困難。另外，由于預(yù)熱件從加熱爐中取出到澆注，這中間的時(shí)間一般不易控制，導(dǎo)致復(fù)合前預(yù)熱件的實(shí)際溫度變化較大，無法穩(wěn)定地保證復(fù)合界面的質(zhì)量。而采用高溫金屬液對(duì)固體部分進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的沖刷，加熱效率非常低，既浪費(fèi)大量的高溫金屬造成能源和材料的無謂浪費(fèi)。同時(shí)由于固體部分的激冷作用，在液體金屬澆入鑄型后靠近固體部分的液體金屬立即在固體表面凝固，這層快速凝固的金屬極易出現(xiàn)裂紋，實(shí)際應(yīng)用中裂紋擴(kuò)散。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)己有技術(shù)的不足，提出一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投資小、生產(chǎn)效率高、成本低、性能好的新型高性能復(fù)合軋輥輥套制造工藝及設(shè)備，簡(jiǎn)化輥套制造工藝，提高輥套性能和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本和設(shè)備投資。

解決其技術(shù)問題的設(shè)備方案是:該設(shè)備有一龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備6上安裝有升降臺(tái)17，在升降臺(tái)17的上面安裝有電磁感應(yīng)加熱器8，通過升降電機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)升降螺桿15或液壓設(shè)備帶動(dòng)升降臺(tái)17以所設(shè)定的速度上下移動(dòng)，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16的側(cè)面安裝電磁感應(yīng)電源控制柜19，電磁感應(yīng)電源控制柜19的兩個(gè)輸出端通過水冷電纜20與電磁感加熱器8的兩端相連接，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16的下部有一底座支架、在底座支架13上安裝有支承底座12，在支承底座12的上面安裝有水冷底水箱11，底水箱11的中心為圓形通孔，在底水箱11的上面安裝有中心為圓形通孔的澆注底板10，在澆注底板10的上面安裝有組合式水冷結(jié)晶器7，在水冷結(jié)晶器7的上部安裝有保溫圈6，輥軸芯棒5通過支承底座12、底水箱11和澆注底板12的中心圓孔固定在結(jié)晶器7的中心，在澆注底板10的一側(cè)聯(lián)接有澆鑄流道3，澆鑄流道3安裝在底座支架13上并與澆注坐磚4相連接，澆注坐磚4上面安裝有中注管2，在中注管的頂部安裝有澆鑄漏斗1，在澆注漏斗1的上面有澆注包18。

在水冷底水箱11的側(cè)面分別有進(jìn)水管23和出水管24；水冷結(jié)晶器7由在結(jié)晶器圓周上均勻分布的2或3整數(shù)倍的組合式結(jié)晶器弧形水冷箱體組件7組成，在每個(gè)弧形水冷箱體組件7的下部聯(lián)接有進(jìn)水管21，在每個(gè)弧形水冷箱體組件7的上部聯(lián)接有出水管22，通過聯(lián)接螺栓9將弧形水冷箱體組件7連接成圓桶形整體；保溫圈6由耐火材料或者纖維增強(qiáng)耐火材料制造；電磁感應(yīng)電源為工頻感應(yīng)電源、中頻感應(yīng)電源、高頻感應(yīng)電源，頻率為500Hz～3000Hz。

解決其技術(shù)問題采用的工藝技術(shù)方案是:首先將制造好的所需材質(zhì)和尺寸的厚壁空心鋼管芯棒表面進(jìn)行除油、除銹處理后，在其表面均勻涂覆一層防氧化涂料，放入加熱爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱到500℃～700℃后，通過支承底座、底水箱和澆注底板的中心圓孔固定在結(jié)晶器的中心，啟動(dòng)區(qū)域定向凝固升降裝置，將電磁感應(yīng)加熱器下降到結(jié)晶器的底部，打開水冷結(jié)晶器和底水箱的進(jìn)出水管，啟動(dòng)電磁感應(yīng)加熱電源，通過安裝在水冷結(jié)晶器外部的感應(yīng)加熱器對(duì)厚壁空心鋼管芯棒進(jìn)行表面加熱，待加熱到800℃～1000℃后，將冶煉好的所需復(fù)合成分的軋輥輥套外層金屬液倒入澆注包內(nèi)，將澆注包內(nèi)的金屬液按照所預(yù)定的澆注程序通過澆注漏斗、中注管、澆鑄流道澆入結(jié)晶器內(nèi)與厚壁空心鋼管芯棒之間的空隙中，在澆注過程中，電磁感應(yīng)加熱器不停止加熱，金屬液澆注完畢后，感應(yīng)加熱器繼續(xù)進(jìn)行加熱10～50分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時(shí)間內(nèi)保持液態(tài)，以增加液固時(shí)間，使界面形成冶金結(jié)合，啟動(dòng)區(qū)域定向凝固升降裝置將電磁感應(yīng)加熱器以一定的速度向上提升，逐步脫離電磁感應(yīng)加熱的輥軸復(fù)合層由下向上逐層順序凝固，并根據(jù)質(zhì)量要求在不同的區(qū)域內(nèi)控制不同的上升速度，形成區(qū)域定向凝固，經(jīng)5～15分鐘升到保溫圈處停止，繼續(xù)對(duì)保溫圈進(jìn)行加熱10～50分鐘，以延遲保溫冒口凝固時(shí)間，對(duì)冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，使復(fù)合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復(fù)合層金屬鑄造缺陷，達(dá)到預(yù)定時(shí)間后停止加熱，繼續(xù)通水冷卻30分鐘～24小時(shí)，將鑄造好的外層為高耐磨材料，內(nèi)層為高韌性、高強(qiáng)度材料的雙金屬輥套從結(jié)晶器內(nèi)取出。

所述的厚壁空心鋼管芯棒材料為軋制、鍛造或者鑄造的低碳鋼、低合金鋼、中碳鋼或球墨鑄鐵、合金鑄鐵。

所述的輥套復(fù)合層材料為球墨鑄鐵、石墨鋼、鎳鉻鉬合金鑄鐵、高鉻鑄鐵、高鉻鑄鋼、合金鑄鋼、高硼鋼、高速鋼、模具鋼材料。

當(dāng)反復(fù)重復(fù)上述復(fù)合工藝，既可以制造具有多層復(fù)合層的輥套，當(dāng)改變每層復(fù)合層材料成分時(shí)，既可以實(shí)現(xiàn)制造由不同材料成分組成的梯度復(fù)合層材料輥套。

所述的組合式結(jié)晶器通過添加或減少不同尺寸的弧形水冷箱體組件既可以實(shí)現(xiàn)組合式結(jié)晶器內(nèi)直徑尺寸在一定范圍內(nèi)的調(diào)整，滿足不同不同直徑尺寸輥套的制造，從而降低了成型模具費(fèi)用。

所述芯棒表面防氧化涂料的成分為Na2B407，Si02，Na20，K20，A1203，CaO其中的一種或多種成分組成。

有益效果

1、使用該發(fā)明工藝制造輥套，由于特殊的鑄造方法使熔融的金屬自下而上凝固，有利于液體金屬的補(bǔ)縮，克服了離心鑄造法易產(chǎn)生組織偏析的缺陷，所制造的復(fù)合輥軸材料沒有密度偏析，結(jié)晶組織優(yōu)良，組織均勻，晶粒細(xì)小致密度高。內(nèi)層和復(fù)合層材料的選擇范圍寬，可以根據(jù)不同的使用要求自由的選擇不同強(qiáng)度要求的鍛造或鑄造內(nèi)層材料和不同性能的復(fù)合層材料，軋輥外層可以采用高合金材質(zhì)，使其具有良好的紅硬性和高溫耐磨性。

2、采用電磁感應(yīng)加熱器在澆注前對(duì)軋輥芯軸在結(jié)晶器內(nèi)直接進(jìn)行預(yù)熱，澆注后對(duì)軋輥芯軸和所澆注的金屬液進(jìn)行保溫，減少了輥芯與外層金屬液之間的溫度差，有利于雙金屬材料的良好復(fù)合，具有良好的機(jī)械性能。另一方面為了減少鑄造缺陷，讓金屬?gòu)?fù)合材料實(shí)現(xiàn)至下而上順序凝固，金屬液自動(dòng)由上向下的流動(dòng)，有利于金屬液自上而下補(bǔ)縮，從而縮短了補(bǔ)縮區(qū)的長(zhǎng)度，減少了鑄造缺陷，形成致密無縮孔的復(fù)合軋輥；在澆注過程中繼續(xù)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行電磁感應(yīng)加熱，可以降低被復(fù)合材料的預(yù)熱溫度，減少?gòu)?fù)合材料的氧化，可以增加液固時(shí)間，促使兩相材料的擴(kuò)散更加充分，同時(shí)可以利用電磁攪拌作用，增加液體金屬對(duì)被芯棒材料表面的沖刷，促進(jìn)兩相材料之間的物質(zhì)和能量交流，使復(fù)合層界面易于控制，從而極大的提高了界面的結(jié)合強(qiáng)度，界面質(zhì)量好，可以實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合界面，產(chǎn)品質(zhì)量易于控制。

3、采用鑲鑄的方法實(shí)現(xiàn)高耐磨的輥身和高韌性、高強(qiáng)度鋼管襯層的牢固復(fù)合，避免結(jié)合面開裂。而輥環(huán)則能確保整體淬透、淬硬，因而使用壽命更高，軋制效果更好。而且當(dāng)軋輥外層材料磨損后，只要更換輥套，輥芯無需更換，實(shí)現(xiàn)了輥芯的循環(huán)利用，節(jié)省了材料和能源的浪費(fèi)，減少了環(huán)境污染。

4、本發(fā)明采用水冷結(jié)晶器取代金屬型成型，在輥套成型過程中，由于輥套外層金屬液是在水冷結(jié)晶器內(nèi)冷卻凝固，冷卻速度高，形核能力強(qiáng)，可以獲得晶粒細(xì)小的凝固組織，組織致密度高，硬度均勻，力學(xué)性能好，改善了軋輥的強(qiáng)韌性和熱疲勞抗力，具有較高的耐磨性和耐冷、熱疲勞性及現(xiàn)代軋輥工作層材料所需具備的各項(xiàng)性能，且具有優(yōu)良的切削加工性能，可實(shí)現(xiàn)以鑄代鍛，提高了軋輥的使用壽命，從而滿足了現(xiàn)代軋鋼業(yè)對(duì)高性能軋輥的要求。經(jīng)該工藝制造的輥套單次使用壽命超過原所用材質(zhì)新軋輥20～30%以上。綜合壽命提高50%以上。

采用水冷結(jié)晶器取代金屬型成型，鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，可比金屬型鑄造節(jié)約15～30％，金屬利用率高，節(jié)約了材料。

5、由于采用水冷結(jié)晶器成型，模具的使用壽命高達(dá)幾千次甚至幾萬次，極大的節(jié)省了造型材料，降低了模具成本，由于不用型砂造型，節(jié)約了大量型砂和造型工時(shí)，提高了勞動(dòng)效率。節(jié)約了大量的制造費(fèi)用，降低了制造成本，減少了資源和能源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。

6、使用該工藝和設(shè)備制造輥套具有比離心工藝更高的生產(chǎn)效率，且克服了離心復(fù)合鑄造工藝所存在的成分偏析和無法制造鍛鋼輥頸軋輥的弊端，可控工藝參數(shù)少，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易于操作，生產(chǎn)效率高，電耗小，生產(chǎn)成本比電渣重熔法低1/2，比埋弧焊堆焊法低2/3，設(shè)備簡(jiǎn)單投資小，適用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明設(shè)備裝配圖，其中1為澆注漏斗，2為中注管，3為澆注流道，4為澆注坐磚，5為輥軸芯棒，6為保溫圈，7為組合式結(jié)晶器，8為電磁感應(yīng)加熱器，9為聯(lián)接螺栓，10為澆注底板，11為底水箱，12為支承底座，13為底座支架，14為升降電機(jī)，15為升降螺桿，16為龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備，17為升降臺(tái)，18為澆注包，19電磁感應(yīng)電源控制柜，20為水冷電纜， 23為底水箱進(jìn)水管，24為底水箱出水管。

圖2為本發(fā)明組合式結(jié)晶器結(jié)構(gòu)圖，其中7為組合式結(jié)晶器。

圖3為本發(fā)明組合式結(jié)晶器弧形水冷箱體組件結(jié)構(gòu)俯視圖，其中21為組合式結(jié)晶器進(jìn)水管，22為組合式結(jié)晶器出水管，7為結(jié)晶器弧形水冷箱體組件。

圖4為本發(fā)明底水箱結(jié)構(gòu)圖，其中11為底水箱。

圖5為本發(fā)明底水箱結(jié)構(gòu)俯視圖，其中11為底水箱，23為底水箱進(jìn)水管，24為底水箱出水管。

圖6為本發(fā)明輥套結(jié)構(gòu)圖，其中25為軋輥輥套耐磨層，26為軋輥輥套內(nèi)層。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的實(shí)施例如下:

實(shí)施例1:在圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6中，該設(shè)備有一龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備6上安裝有升降臺(tái)17，在升降臺(tái)17的上面安裝有電磁感應(yīng)加熱器8，通過升降電機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)升降螺桿15或液壓設(shè)備帶動(dòng)升降臺(tái)17以所設(shè)定的速度上下移動(dòng)，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16的側(cè)面安裝電磁感應(yīng)電源控制柜19，電磁感應(yīng)電源控制柜19的兩個(gè)輸出端通過水冷電纜20與電磁感加熱器8的兩端相連接，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16的下部有一底座支架、在底座支架13上安裝有支承底座12，在支承底座12的上面安裝有水冷底水箱11，底水箱11的中心為圓形通孔，在底水箱11的上面安裝有中心為圓形通孔的澆注底板10，在澆注底板10的上面安裝有組合式水冷結(jié)晶器7，在水冷結(jié)晶器7的上部安裝有保溫圈6，輥軸芯棒5通過支承底座12、底水箱11和澆注底板12的中心圓孔固定在結(jié)晶器7的中心，在澆注底板10的一側(cè)聯(lián)接有澆鑄流道3，澆鑄流道3安裝在底座支架13上并與澆注坐磚4相連接，澆注坐磚4上面安裝有中注管2，在中注管的頂部安裝有澆鑄漏斗1，在澆注漏斗1的上面有澆注包18。

在水冷底水箱11的側(cè)面分別有進(jìn)水管23和出水管24；水冷結(jié)晶器7由在結(jié)晶器圓周上均勻分布的2個(gè)組合式結(jié)晶器弧形水冷箱體組件7組成，在每個(gè)弧形水冷箱體組件7的下部聯(lián)接有進(jìn)水管21，在每個(gè)弧形水冷箱體組件7的上部聯(lián)接有出水管22，通過聯(lián)接螺栓9將弧形水冷箱體組件7連接成圓桶形整體；保溫圈6由耐火材料制造；電磁感應(yīng)電源為工頻感應(yīng)電源、中頻感應(yīng)電源、高頻感應(yīng)電源，頻率為800Hz。

工作開始時(shí):首先將制造好的所需尺寸的低碳鋼厚壁空心鋼管芯棒表面進(jìn)行除油、除銹處理后，在其表面均勻涂覆一層防氧化涂料，放入加熱爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱到500℃后，通過支承底座、底水箱和澆注底板的中心圓孔固定在結(jié)晶器的中心，啟動(dòng)區(qū)域定向凝固升降裝置，將電磁感應(yīng)加熱器下降到結(jié)晶器的底部，打開水冷結(jié)晶器和底水箱的進(jìn)出水管，啟動(dòng)電磁感應(yīng)加熱電源，通過安裝在水冷結(jié)晶器外部的感應(yīng)加熱器對(duì)低碳鋼厚壁空心鋼管芯棒進(jìn)行表面加熱，待加熱到880℃后，將冶煉好的鉻鎳鉬成分的軋輥輥套外層金屬液倒入澆注包內(nèi)，將澆注包內(nèi)的金屬液按照所預(yù)定的澆注程序通過澆注漏斗、中注管、澆鑄流道澆入結(jié)晶器內(nèi)與低碳鋼厚壁空心鋼管芯棒之間的空隙中，在澆注過程中，電磁感應(yīng)加熱器不停止加熱，金屬液澆注完畢后，感應(yīng)加熱器繼續(xù)進(jìn)行加熱10分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時(shí)間內(nèi)保持液態(tài)，以增加液固時(shí)間，使界面形成冶金結(jié)合，啟動(dòng)區(qū)域定向凝固升降裝置將電磁感應(yīng)加熱器以一定的速度向上提升，逐步脫離電磁感應(yīng)加熱的輥軸復(fù)合層由下向上逐層順序凝固，并根據(jù)質(zhì)量要求在不同的區(qū)域內(nèi)控制不同的上升速度，形成區(qū)域定向凝固，經(jīng)5分鐘升到保溫圈處停止，繼續(xù)對(duì)保溫圈進(jìn)行加熱10分鐘，以延遲保溫冒口凝固時(shí)間，對(duì)冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，使復(fù)合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復(fù)合層金屬鑄造缺陷，達(dá)到預(yù)定時(shí)間后停止加熱，繼續(xù)通水冷卻10小時(shí)，將鑄造好的外層為高耐磨材料，內(nèi)層為高韌性、高強(qiáng)度材料的雙金屬輥套從結(jié)晶器內(nèi)取出。

實(shí)施例2：在圖1、圖2、圖3、圖4、圖5中，在圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6中，該設(shè)備有一龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備6上安裝有升降臺(tái)17，在升降臺(tái)17的上面安裝有電磁感應(yīng)加熱器8，通過升降電機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)升降螺桿15或液壓設(shè)備帶動(dòng)升降臺(tái)17以所設(shè)定的速度上下移動(dòng)，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16的側(cè)面安裝電磁感應(yīng)電源控制柜19，電磁感應(yīng)電源控制柜19的兩個(gè)輸出端通過水冷電纜20與電磁感加熱器8的兩端相連接，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16的下部有一底座支架、在底座支架13上安裝有支承底座12，在支承底座12的上面安裝有水冷底水箱11，底水箱11的中心為圓形通孔，在底水箱11的上面安裝有中心為圓形通孔的澆注底板10，在澆注底板10的上面安裝有組合式水冷結(jié)晶器7，在水冷結(jié)晶器7的上部安裝有保溫圈6，輥軸芯棒5通過支承底座12、底水箱11和澆注底板12的中心圓孔固定在結(jié)晶器7的中心，在澆注底板10的一側(cè)聯(lián)接有澆鑄流道3，澆鑄流道3安裝在底座支架13上并與澆注坐磚4相連接，澆注坐磚4上面安裝有中注管2，在中注管的頂部安裝有澆鑄漏斗1，在澆注漏斗1的上面有澆注包18。

在水冷底水箱11的側(cè)面分別有進(jìn)水管23和出水管24；水冷結(jié)晶器7由在結(jié)晶器圓周上均勻分布的3個(gè)組合式結(jié)晶器弧形水冷箱體組件7組成，在每個(gè)弧形水冷箱體組件7的下部聯(lián)接有進(jìn)水管21，在每個(gè)弧形水冷箱體組件7的上部聯(lián)接有出水管22，通過聯(lián)接螺栓9將弧形水冷箱體組件7連接成圓桶形整體；保溫圈6由纖維增強(qiáng)材料耐火材料制造；電磁感應(yīng)電源為工頻感應(yīng)電源、中頻感應(yīng)電源、高頻感應(yīng)電源，頻率為1200Hz。

工作開始時(shí):首先將制造好的所需尺寸的低合金鋼厚壁空心鋼管芯棒表面進(jìn)行除油、除銹處理后，在其表面均勻涂覆一層防氧化涂料，放入加熱爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱到600℃后，通過支承底座、底水箱和澆注底板的中心圓孔固定在結(jié)晶器的中心，啟動(dòng)區(qū)域定向凝固升降裝置，將電磁感應(yīng)加熱器下降到結(jié)晶器的底部，打開水冷結(jié)晶器和底水箱的進(jìn)出水管，啟動(dòng)電磁感應(yīng)加熱電源，通過安裝在水冷結(jié)晶器外部的感應(yīng)加熱器對(duì)低合金鋼厚壁空心鋼管芯棒進(jìn)行表面加熱，待加熱到950℃后，將冶煉好的高鉻鑄鐵成分的軋輥輥套外層金屬液倒入澆注包內(nèi)，將澆注包內(nèi)的金屬液按照所預(yù)定的澆注程序通過澆注漏斗、中注管、澆鑄流道澆入結(jié)晶器內(nèi)與低碳鋼厚壁空心鋼管芯棒之間的空隙中，在澆注過程中，電磁感應(yīng)加熱器不停止加熱，金屬液澆注完畢后，感應(yīng)加熱器繼續(xù)進(jìn)行加熱12分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時(shí)間內(nèi)保持液態(tài)，以增加液固時(shí)間，使界面形成冶金結(jié)合，啟動(dòng)區(qū)域定向凝固升降裝置將電磁感應(yīng)加熱器以一定的速度向上提升，逐步脫離電磁感應(yīng)加熱的輥軸復(fù)合層由下向上逐層順序凝固，并根據(jù)質(zhì)量要求在不同的區(qū)域內(nèi)控制不同的上升速度，形成區(qū)域定向凝固，經(jīng)6分鐘升到保溫圈處停止，繼續(xù)對(duì)保溫圈進(jìn)行加熱15分鐘，以延遲保溫冒口凝固時(shí)間，對(duì)冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，使復(fù)合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復(fù)合層金屬鑄造缺陷，達(dá)到預(yù)定時(shí)間后停止加熱，繼續(xù)通水冷卻1.5小時(shí)，將鑄造好的外層為高耐磨材料，內(nèi)層為高韌性、高強(qiáng)度材料的雙金屬輥套從結(jié)晶器內(nèi)取出。

實(shí)施例3：在圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6中，該設(shè)備有一龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備6上安裝有升降臺(tái)17，在升降臺(tái)17的上面安裝有電磁感應(yīng)加熱器8，通過升降電機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)升降螺桿15或液壓設(shè)備帶動(dòng)升降臺(tái)17以所設(shè)定的速度上下移動(dòng)，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16的側(cè)面安裝電磁感應(yīng)電源控制柜19，電磁感應(yīng)電源控制柜19的兩個(gè)輸出端通過水冷電纜20與電磁感加熱器8的兩端相連接，在龍門式區(qū)域定向凝固升降設(shè)備16的下部有一底座支架、在底座支架13上安裝有支承底座12，在支承底座12的上面安裝有水冷底水箱11，底水箱11的中心為圓形通孔，在底水箱11的上面安裝有中心為圓形通孔的澆注底板10，在澆注底板10的上面安裝有組合式水冷結(jié)晶器7，在水冷結(jié)晶器7的上部安裝有保溫圈6，輥軸芯棒5通過支承底座12、底水箱11和澆注底板12的中心圓孔固定在結(jié)晶器7的中心，在澆注底板10的一側(cè)聯(lián)接有澆鑄流道3，澆鑄流道3安裝在底座支架13上并與澆注坐磚4相連接，澆注坐磚4上面安裝有中注管2，在中注管的頂部安裝有澆鑄漏斗1，在澆注漏斗1的上面有澆注包18。

在水冷底水箱11的側(cè)面分別有進(jìn)水管23和出水管24；水冷結(jié)晶器7由在結(jié)晶器圓周上均勻分布的6個(gè)組合式結(jié)晶器弧形水冷箱體組件7組成，在每個(gè)弧形水冷箱體組件7的下部聯(lián)接有進(jìn)水管21，在每個(gè)弧形水冷箱體組件7的上部聯(lián)接有出水管22，通過聯(lián)接螺栓9將弧形水冷箱體組件7連接成圓桶形整體；保溫圈6由耐火材料制造；電磁感應(yīng)電源為工頻感應(yīng)電源、中頻感應(yīng)電源、高頻感應(yīng)電源，頻率為800Hz。

工作開始時(shí):首先將制造好的所需尺寸的中碳鋼厚壁空心鋼管芯棒表面進(jìn)行除油、除銹處理后，在其表面均勻涂覆一層防氧化涂料，放入加熱爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱到650℃后，通過支承底座、底水箱和澆注底板的中心圓孔固定在結(jié)晶器的中心，啟動(dòng)區(qū)域定向凝固升降裝置，將電磁感應(yīng)加熱器下降到結(jié)晶器的底部，打開水冷結(jié)晶器和底水箱的進(jìn)出水管，啟動(dòng)電磁感應(yīng)加熱電源，通過安裝在水冷結(jié)晶器外部的感應(yīng)加熱器對(duì)中碳鋼厚壁空心鋼管芯棒進(jìn)行表面加熱，待加熱到990℃后，將冶煉好的高速鋼成分的軋輥輥套外層金屬液倒入澆注包內(nèi)，將澆注包內(nèi)的金屬液按照所預(yù)定的澆注程序通過澆注漏斗、中注管、澆鑄流道澆入結(jié)晶器內(nèi)與中碳鋼厚壁空心鋼管芯棒之間的空隙中，在澆注過程中，電磁感應(yīng)加熱器不停止加熱，金屬液澆注完畢后，感應(yīng)加熱器繼續(xù)進(jìn)行加熱15分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時(shí)間內(nèi)保持液態(tài)，以增加液固時(shí)間，使界面形成冶金結(jié)合，啟動(dòng)區(qū)域定向凝固升降裝置將電磁感應(yīng)加熱器以一定的速度向上提升，逐步脫離電磁感應(yīng)加熱的輥軸復(fù)合層由下向上逐層順序凝固，并根據(jù)質(zhì)量要求在不同的區(qū)域內(nèi)控制不同的上升速度，形成區(qū)域定向凝固，經(jīng)5分鐘升到保溫圈處停止，繼續(xù)對(duì)保溫圈進(jìn)行加熱18分鐘，以延遲保溫冒口凝固時(shí)間，對(duì)冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，使復(fù)合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復(fù)合層金屬鑄造缺陷，達(dá)到預(yù)定時(shí)間后停止加熱，繼續(xù)通水冷卻40分鐘，將鑄造好的外層為高耐磨材料，內(nèi)層為高韌性、高強(qiáng)度材料的雙金屬輥套從結(jié)晶器內(nèi)取出。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受步驟實(shí)施例的限制，步驟實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明的構(gòu)思可以按其他種種形式實(shí)施運(yùn)用，還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)同樣都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。