[发明专利]高性能复合辊轴制造工艺及设备

权利要求书

1.一种高性能复合辊轴制造工艺，其特征在于：首先将制造好的所需尺寸的辊轴芯棒 表面进行除油、除锈处理后，在其表面均匀涂覆一层防氧化涂料，放入加热炉内进行预热到 500℃～700℃后，通过支承底座、底水箱和浇注底板的中心圆孔固定在结晶器的中心，启动 区域定向凝固升降装置，将电磁感应加热器下降到结晶器的底部，打开水冷结晶器和底水 箱的进出水管，启动电磁感应加热电源，通过安装在水冷结晶器外部的感应加热器对芯棒 进行表面加热，待加热到820℃～1100℃后，将冶炼好的所需复合成分的辊轴外层金属液倒 入浇注包内，将浇注包内的金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗、中注管、浇铸流道 浇入结晶器内与辊轴芯棒之间的空隙中，在浇注过程中，电磁感应加热器不停止加热，金属 液浇注完毕后，感应加热器继续进行加热10～50分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内 保持液态，使界面形成冶金结合，启动区域定向凝固升降装置将电磁感应加热器以一定的 速度向上提升，逐步脱离电磁感应加热的辊轴复合层由下向上逐层顺序凝固，并根据质量 要求在不同的区域内控制不同的上升速度，形成区域定向凝固，经5～15分钟升到保温圈处 停止，继续对保温圈进行加热10～50分钟，对冒口进行补缩，达到预定时间后停止加热，继 续通水冷却30分钟～24小时，将铸造好的复合辊轴从结晶器内取出；

所述的辊轴芯棒材料为锻造或者铸造低合金钢、中碳钢或球墨铸铁、合金铸铁，辊轴复 合层材料为球墨铸铁、石墨钢、镍铬钼合金铸铁、高铬铸铁、高铬铸钢、合金铸钢、高硼钢、高 速钢、模具钢材料；

当反复重复上述复合工艺，既可以制造具有多层复合层的大型复合轧辊、复合支撑辊， 从而达到使用小型熔炼设备制造大型复合轧辊、支撑辊，当改变每层复合层材料成分时，既 可以实现制造由不同材料成分组成的梯度复合层轧辊、支撑辊。

2.根据权利要求1所述一种高性能复合辊轴制造工艺1，其特征是：当采用废旧轧辊做 芯棒时，既可以对球墨铸铁、石墨钢、镍铬钼合金铸铁、高铬铸铁、铸钢、高硼钢、高速钢、模 具钢材料废旧轧辊和支撑辊进行再制造修复。

3.一种实现高性能复合辊轴制造工艺的设备，其特征是：该设备有一龙门式区域定向 凝固升降设备，在龙门式区域定向凝固升降设备上安装有升降台，在升降台的上面安装有 电磁感应加热器，通过升降电机转动升降螺杆或液压设备带动升降台以所设定的速度上下 移动，在龙门式区域定向凝固升降设备的侧面安装电磁感应电源控制柜，电磁感应电源控 制柜的两个输出端通过水冷电缆与电磁感加热器的两端相连接，在龙门式区域定向凝固升 降设备的下部有一底座支架、在底座支架上安装有支承底座，在支承底座的上面安装有水 冷底水箱，底水箱的中心为圆形通孔，在底水箱的上面安装有中心为圆形通孔的浇注底板， 在浇注底板的上面安装有组合式水冷结晶器，在水冷结晶器的上部安装有保温圈，辊轴芯 棒通过支承底座、底水箱和浇注底板的中心圆孔固定在结晶器的中心，在浇注底板的一侧 联接有浇铸流道，浇铸流道3安装在底座支架上并与浇注坐砖相连接，浇注坐砖上面安装有 中注管，在中注管的顶部安装有浇铸漏斗，在浇注漏斗的上面有浇注包。

4.根据权利要求3所述一种高性能复合辊轴制造工艺的设备，其特征是：水冷结晶器由 在结晶器圆周上均匀分布的2或3整数倍的组合式结晶器弧形水冷箱体组件组成，在每个弧 形水冷箱体组件的下部联接有进水管，在每个弧形水冷箱体组件的上部联接有出水管，通 过联接螺栓将弧形水冷箱体组件连接成圆桶形整体。

5.根据权利要求3所述一种高性能复合辊轴制造工艺的设备，其特征是：电磁感应电源 为工频感应电源、中频感应电源、高频感应电源，频率为500Hz～3000Hz。

6.根据权利要求3所述一种高性能辊轴制造工艺的设备，其特征是：保温圈由耐火材料 或者纤维增强耐火材料制造。

7.根据权利要求3所述一种高性能复合辊轴制造工艺的设备，其特征是：所述的组合式 结晶器通过添加或减少不同尺寸的弧形水冷箱体组件既可以实现组合式结晶器内直径尺 寸的调整。