差大,离心法制造的乳辊第一次使用与最后一次使用,材料组织发生变化大,硬度耐磨性下降较快,乳制吨位可下降50-70吨;②抗热疲劳性能差,乳辊长期工作在高温状态下,低的抗热疲劳性能导致乳辊在使用一段时间后,易产生裂纹及表层掉块等现象,严重影响乳件质量;③离心贝氏体乳辊的韧性低、脆性大,断辊现象时有发生。本发明采用镶铸工艺制造复合辊轴,在浇注过程中,芯轴虽然进行了一定温度的预热,但相对于所浇注的高温液态金属而言,在浇注过程中芯棒材料相当于冷铁作用,从而改善了乳辊内部冷却效果,增大了乳辊浇注时内部的冷却速度,改善和增强了乳辊内部组织致密性,使界面由熔合层、扩散层和激冷凝固层组成,降低了复合层材料径向的硬度落差,整个复合层材料硬度落差极小,进一步提高了复合辊轴性能,使所制造的复合乳辊在整个使用周期中每次修复后的使用寿命降低幅度小。同时,本发明采用水冷结晶器成型,复合层金属液受到结晶器的快速冷却,改变了复合层结晶组织,提高了复合层材料性能,经该工艺制造/再制造的复合乳辊单次使用寿命超过原所用材质新乳辊20?30%以上。综合寿命提高50%以上。
[0037]7、使用该工艺和设备制造/制造再复合辊轴,由于采用型内整体预热,快速浇注成型,区域定向凝固控制结晶组织,解决了CPC法、ESLLM法采用抽锭工艺生产生产效率低、耗能大、对厂房和操作工人要求高;CPC法采用二套感应加热系统,设备较复杂、技术难度大、钢质纯晶度差;ESLLM法渣温与抽锭速度的匹配和金属液位控制技术复杂,辊芯表面熔深层控制技术难度大等弊端,具有比离心工艺更高的生产效率,且克服了离心复合铸造工艺所存在的成分偏析和无法制造锻钢辊颈乳辊的弊端,可控工艺参数少,生产工艺简单易于操作,生产效率高,电耗小,生产成本比电渣重熔法低1/2,比埋弧焊堆焊法低2/3,设备简单投资小,适合批量生产。可以不受设备和工艺的限制,实现用小型设备制造大尺寸的多层层状复合产品或梯度复合层产品,适用范围广。
【附图说明】
[0038]图1为本发明设备装配图,其中I为浇注漏斗,2为中注管,3为浇注流道,4为浇注坐砖,5为辊轴芯棒,6为保温圈,7为组合式结晶器,8为电磁感应加热器,9为联接螺栓,10为浇注底板,11为底水箱,12为支承底座,13为底座支架,14为升降电机,15为升降螺杆,16为龙门式区域定向凝固升降设备,17为升降台,18为浇注包,19电磁感应电源控制柜,20为水冷电缆,23为底水箱进水管,24为底水箱出水管。
[0039]图2为本发明组合式结晶器结构图,其中7为组合式结晶器。
[0040]图3为本发明组合式结晶器弧形水冷箱体组件结构俯视图,其中21为组合式结晶器进水管,22为组合式结晶器出水管,7为结晶器弧形水冷箱体组件。
[0041]图4为本发明底水箱结构图,其中11为底水箱,为进水管,为出水管。
[0042]图5为本发明底水箱结构俯视图,其中11为底水箱,23为底水箱进水管,24为底水箱出水管。
【具体实施方式】
[0043]结合附图,给出本发明的实施例如下:
实施例1:在图1、图2、图3、图4、图5中,该设备有一龙门式区域定向凝固升降设备16,在龙门式区域定向凝固升降设备6上安装有升降台17,在升降台17的上面安装有电磁感应加热器8,通过升降电机14转动升降螺杆15或液压设备带动升降台17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16的侧面安装电磁感应电源控制柜19,电磁感应电源控制柜19的两个输出端通过水冷电缆20与电磁感加热器8的两端相连接,在龙门式区域定向凝固升降设备16的下部有一底座支架、在底座支架13上安装有支承底座12,在支承底座12的上面安装有水冷底水箱11,底水箱11的中心为圆形通孔,在底水箱11的上面安装有中心为圆形通孔的浇注底板10,在浇注底板10的上面安装有组合式水冷结晶器7,在水冷结晶器7的上部安装有保温圈6,辊轴芯棒5通过支承底座12、底水箱11和浇注底板12的中心圆孔固定在结晶器7的中心,在浇注底板10的一侧联接有浇铸流道3,浇铸流道3安装在底座支架13上并与浇注坐砖4相连接,浇注坐砖4上面安装有中注管2,在中注管的顶部安装有浇铸漏斗I,在浇注漏斗I的上面有浇注包18。
[0044]在水冷底水箱11的侧面分别有进水管23和出水管24;水冷结晶器7由在结晶器圆周上均匀分布的2个组合式结晶器弧形水冷箱体组件7组成,在每个弧形水冷箱体组件7的下部联接有进水管21,在每个弧形水冷箱体组件7的上部联接有出水管22,通过联接螺栓9将弧形水冷箱体组件7连接成圆桶形整体;保温圈6由耐火材料或者纤维增强耐火材料制造;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I OOOHz。
[0045]工作开始时,将制造好的所需尺寸的锻造低合金钢乳辊芯棒表面进行除油、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600°C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880°(3时,将冶炼好的镍铬钼合金铸铁乳辊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乳辊芯棒之间的空隙中,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分钟,使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态,以增加液固时间,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乳辊复合层由下向上逐层顺序凝固,经5分钟升到保温圈处停止,继续对保温圈进行加热10分钟,以延迟保温冒口凝固时间,对冒口进行补缩,使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮,消除复合层金属铸造缺陷,达到预定时间后停止加热,继续通水冷却12小时,将铸造好的复合乳辊从结晶器内取出。
[0046]实施例2:在图1、图2、图3、图4、图5中,该设备有一龙门式区域定向凝固升降设备16,在龙门式区域定向凝固升降设备6上安装有升降台17,在升降台17的上面安装有电磁感应加热器8,通过升降电机14转动升降螺杆15或液压设备带动升降台17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16的侧面安装电磁感应电源控制柜19,电磁感应电源控制柜19的两个输出端通过水冷电缆20与电磁感加热器8的两端相连接,在龙门式区域定向凝固升降设备16的下部有一底座支架、在底座支架13上安装有支承底座12,在支承底座12的上面安装有水冷底水箱11,底水箱11的中心为圆形通孔,在底水箱11的上面安装有中心为圆形通孔的浇注底板10,在浇注底板10的上面安装有组合式水冷结晶器7,在水冷结晶器7的上部安装有保温圈6,辊轴芯棒5通过支承底座12、底水箱11和浇注底板12的中心圆孔固定在结晶器7的中心,在浇注底板10的一侧联接有浇铸流道3,浇铸流道3安装在底座支架13上并与浇注坐砖4相连接,浇注坐砖4上面安装有中注管2,在中注管的顶部安装有浇铸漏斗I,在浇注漏斗I的上面有浇注包18。
[0047]在水冷底水箱11的侧面分别有进水管23和出水管24;水冷结晶器7由在结晶器圆周上均匀分布的3个组合式结晶器弧形水冷箱体组件7组成,在每个弧形水冷箱体组件7的下部联接有进水管21,在每个弧形水冷箱体组件7的上部联接有出水管22,通过联接螺栓9将弧形水冷箱体组件7连接成圆桶形整体;保温圈6由耐火材料或者纤维增强耐火材料制造;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。
[0048]工作开始时,将制造好的所需尺寸的中碳钢乳辊芯棒表面进行除油、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650°C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900°C后,将冶炼好的高铬铸铁乳辊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乳辊芯棒之间的空隙中,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20分钟,使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态,以增加液固时间,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乳辊复合层由下向上逐层顺序凝固,经7分钟升到保温圈处停止,继续对保温圈进行加热20分钟,以延迟保温冒口凝固时间,对冒口进行补缩,使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮,消除复合层金属铸造缺陷,达到预定时间后停止加热