高强度高合金炉辊生产设备系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高强度高合金炉辊生产设备系统。
【背景技术】
[0002]炉辊一般在800-1200°C高温、2.0-4.0MPa压力下的充斥着腐蚀性介质的环境中连续工作，使用环境十分苛刻，但设计寿命要应达到十万小时，现有炉辊通常采用乳制材料，由于乳制生产工艺的限制，产品的晶粒较细，材料的含C量只能在0.2以下，并且无法加入T1、Zr、Nb等微合金，由此影响了其耐高温性能及使用寿命的提高。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种高强度高合金炉辊生产设备系统，采用这种系统制备出的炉辊耐高温性能好，使用寿命长，并且有利于减少制备过程中的能耗。
[0004]本发明所采用的技术方案:一种高强度高合金炉辊生产设备系统，主要由下列设备组成:
熔炼设备，用于原料的熔炼，以供各铸造装置使用；
辊体离心铸造装置，用于通过离心铸造方式铸造辊体铸造件；
辊颈静态铸造装置，用于通过静态铸造方式铸造辊颈铸造件；
喷丸装置，用于对辊体铸造件和辊颈铸造件进行喷丸处理；
辊体校直装置，用于对经过喷丸处理后的辊体铸造件进行校直；
性能试验设备，用于对经过喷丸处理后的辊体铸造件和经过校直后的辊颈铸造件进行性能试验；
辊体机加工设备，用于对通过性能试验的辊体铸造件进行机加工，形成辊体机加工件；
辊颈机加工设备，用于对通过性能试验的辊颈铸造件进行机加工，形成辊颈机加工件；
辊体辊颈组件焊接设备，用于对组对的辊体机加工件和辊颈机加工件进行焊接，形成辊体辊颈组件；
轴头机加工件，用于对需进行机加工的轴头件进行机加工，形成轴头机加工件；
辊体辊颈组件与轴头组对焊接设备，用于对组对的辊体辊颈组件与轴头进行焊接，形成炉辊。
[0005]本发明的有益效果:由于采用了铸造方式制备辊体和辊颈，原料中可以加入T1、Zr、Nb等微合金或采用其他具有优异耐高温性能的高强度高合金材料，消除了现有技术对尚强度尚合金材料应用的制约，有利于从材料特性上大幅度改善和提尚炉棍的耐尚温性能和强度；由于采用不同的铸造方式分别制备辊体和辊颈，能够在保证辊体和辊颈性能要求的同时减低制备成本，有利于充分利用离心铸造的优势，通过离心力以及结晶顺序作用，克服耐高温合金铸造中易于发生质量问题的缺陷，提高辊体的性能和炉辊的整体性能；由于采用了喷丸方式对辊体和辊颈铸造件进行喷丸处理，有利于改善辊体和辊颈的表面特性，进一步提高炉辊性能，经检验，采用本发明制备的炉辊在化学成分、机械性能、外观质量等方面均优于HG/T2601-2000高温承压用离心铸造合金炉管部标标准的规定；由于还可以对辊体进行局部或全部表面的堆焊处理，并可以采用适应于炉辊使用场合及性能要求的特殊焊条，形成致密高强高耐磨的堆焊层，使辊体具有更高的强度、硬度和耐磨性。
【附图说明】
[0006]图1是本发明涉及的工艺流程不意图；
图2是本发明涉及的一种主要设备架构示意图；
图3是本发明涉及的另一种主要设备架构示意图。
【具体实施方式】
[0007]参见图1和图2，本发明提供了一种高强度高合金炉辊生产设备系统，主要由下列设备组成:
熔炼设备，用于原料的熔炼，以供各铸造装置(辊体离心铸造装置和辊颈静态铸造装置统称为铸造装置)使用；
辊体离心铸造装置，用于通过离心铸造方式铸造辊体铸造件；
辊颈静态铸造装置，用于通过静态铸造方式铸造辊颈铸造件；
喷丸装置，用于对辊体铸造件和辊颈铸造件进行喷丸处理；
辊体校直装置，用于对经过喷丸处理后的辊体铸造件进行校直；
性能试验设备，用于对经过喷丸处理后的辊体铸造件和经过校直后的辊颈铸造件进行性能试验；
辊体机加工设备，用于对通过性能试验的辊体铸造件进行机加工，形成辊体机加工件；
辊颈机加工设备，用于对通过性能试验的辊颈铸造件进行机加工，形成辊颈机加工件；
辊体辊颈组件焊接设备，用于对组对的辊体机加工件和辊颈机加工件进行焊接，形成辊体辊颈组件；
轴头机加工件，用于对需进行机加工的轴头件进行机加工，形成轴头机加工件；
辊体辊颈组件与轴头组对焊接设备，用于对组对的辊体辊颈组件与轴头进行焊接，形成炉辊。
[0008]优选的，所述熔炼设备采用IGBT中频感应熔炼炉，所述IGBT中频感应熔炼炉的逆变器采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块，具有恪化速度快、节能、高次谐波污染低等若干优点，例如:(I)恒功率输出，现有可控硅中频电源采用调压调功，而节能型IGBT晶体管中频电源采用调频调功，它不受炉料多少和炉衬厚薄的影响，在整个熔炼过程中保持恒功率输出，尤其是生产不锈钢、铜、铝等不导磁物质时，更显示它的优越性，熔化速度快，炉料元素烧损少，降低铸造成本，加少量料即可达到满功率输出，并且始终保持不变，所以熔化速度快；其逆变电路采用串联谐振，逆变电压高，比普通可控硅中频节能；IGBT模块采用调频调功，整流部分采用全桥整流，电感和电容滤波，且一直工作在500V，所以IGBT中频产生高次谐波小，对电网产生污染工低；(2)比传统可控硅中频电源可节能15%-25%，节能的主要原因有以下几个方面:A、逆变电压高，电流小，线路损耗小，此部分可节能15%左右，节能型IGBT晶体管中频电源逆变电压为2800V，而传统可控硅中频电源逆变电压仅为750V，电流小了近4倍，线路损耗大大降低。B、功率因数高，功率因数始终大于0.98，无功损耗小，此部分比可控硅中频电源节能3%-5%。由于IGBT晶体管中频电源采用了半可控整流方式，整流部分不调可控硅导通角，所以整个工作过程功率因数始终大于0.98，无功率损耗小。C、炉品热损失小，由于节能型IGBT晶体管中频电源比同等功率可控硅中频电源一炉可快15分钟左右，15分钟的时间内炉口损失的热量可占整个过程的3%，所以此部分比可控硅中频可节能3%左右；(3)高次谐波干扰小:高次谐波主要来自整流部分调压时可控硅产生的毛刺电压，会严重污染电网，导致其他设备无法正常工作，而IGBT晶体管中频电源的整流部分采用半可控整流方式，直流电压始终工作在最高，不调导通角，所以它不会产生高次谐波，不会污染电网和变压器，开关不发热，不会干扰工厂内其他电子设备运行。
[0009]优选的，所述IGBT中频感应熔炼炉设有厚壁感应线圈，所述厚壁感应圈相对于常规截面的感应线圈具有更大的载流截面，因此线圈电阻低，更多的能量可以用熔炼，并且四周管壁的厚度均匀，因此它的强度要比管壁不均匀、一边管壁较薄的线圈结构的强度高，不易发生因电弧和膨胀而引起的损坏。
[0010]优选的，所述厚壁感应线圈的匝间采用开放空间，由此提高了电效率，减少了水汽设计的感应线圈的匝间留有空间，这样能够提高线圈载流的效率，并且可以让炉衬材料中的水汽很容易挥发。在现有无间隙式感应圈的炉体中，一个通常的问题是线圈常受到邻近线圈磁场的影响，从面使得阻抗增加。
[0011]优选的，所述厚壁感应线圈采用反并绕构造(两个反向绕制的感应圈相互并联的构造)，由此能够更好地聚集磁场，提高磁场搅拌力，能够实现感应线圈的设计功率与实际运行功率的误差不大于5%，线圈的绝缘，特别是匝间绝缘还可以采用现有先进的绝缘处理，并可以设置专用的夹紧装置有效地减少线圈的轴向振动。
[0012]优选的，所述IGBT中频感应熔炼炉采用开放式的炉底设计，以易于通气，避免了水分的积聚，并且万一漏炉发生，能降低损坏程度。
[0013]优选的，所述IGBT中频感应熔炼炉的顶部和底部分别设有冷却环，这样水仅能够起到均匀炉衬温度的目的，而且降低了热膨胀，由于采用了低热耗，高强度的紫铜冷却环，大大提高了电炉的效率。
[0014]优选的，所述冷却环的水循环采用水热交换器和内、外水循环系统，所述内外水循环系统通过所述水热交换器进行热交换，内循环的介质是蒸馏水，长期使用，设备内各水路不结垢不堵塞，大大减少了故障，节约了维修费用。
[0015]优选的，所述IGBT模块采用三相全波整流电路，因此没有相序要求，不产生高次谐波，不污染电网，不影响变电所无功补偿电容器的运行，在整个熔炼过程中可以保持恒功率输出，比传统可控硅中频电源节能20%以上。
[0016]优选的，还设有全纤维节能型箱式电阻炉，用于对所述铸造件(辊体铸造件和辊颈铸造件统称为铸造件)进行固溶热处理，以进一步改善铸造件的性能，这种全纤维节能型箱式电阻炉升温耗电比传统热处理炉型节能35%，空耗功率仅为传统炉型的50-60%。
[0017]优选的，所述全纤维节能型箱式电阻炉采用全陶瓷纤维结构的炉衬，通过采用科学合理的镶装方法，杜绝热桥短路现象出现，用平叠两种方式结合制作，气密性较好，具有牢固可靠、维修方便、使用寿命长、节