專利名稱：高能復(fù)合鋼軋輥的制作方法
高能復(fù)合鋼軋輥是一種板型鋼軋輥，屬于冶金機(jī)械設(shè)備零件。
高能復(fù)合鋼軋輥的制造涉及鑄造、爆炸焊接、熱處理及機(jī)械加工技術(shù)。它所涉及的鑄造技術(shù)是電渣熔鑄和離心鑄造技術(shù)，它們?cè)诟吣軓?fù)合鋼軋輥的制造中，是用來(lái)制造軋輥表面鋼復(fù)合層的，即圓筒形鋼復(fù)合層。這種鋼復(fù)合層處于軋輥輥身和輥頸表面。電渣熔鑄技術(shù)是一種應(yīng)用于各工業(yè)部門的高級(jí)冶煉技術(shù)。它綜合了獲得高冶金質(zhì)量的金屬和澆注異型零件及精化毛壞的長(zhǎng)處，并具有無(wú)各向異性的特點(diǎn)及與鍛件相近的致密組織，良好的機(jī)械和力學(xué)性能。但電渣熔鑄產(chǎn)品的成本較高，主要用于性能要求較高的零件，關(guān)于電渣熔鑄的情況，國(guó)內(nèi)、外都有大量的論文及著作予以論述，如李正邦所著的“電渣熔鑄”等。
離心鑄造是一種常用鑄造技術(shù)，主要用于生產(chǎn)回轉(zhuǎn)體零件，與電渣熔鑄相比，純凈度低一些，元素偏析較大。
高能復(fù)合鋼軋輥制造所涉及到的爆炸焊接是一種固相焊接，從1944年產(chǎn)生，到現(xiàn)在，爆炸焊接技術(shù)已有幾十年的歷史，在國(guó)內(nèi)、外都有大量的商業(yè)生產(chǎn)，并廣泛應(yīng)用到各工業(yè)部門。它在高能復(fù)合鋼軋輥的制造中是將圓筒形鋼復(fù)合層焊接在輥身或輥頸上。爆炸焊接具有結(jié)合強(qiáng)度高，材料品種組合范圍廣，再加工性能好的優(yōu)點(diǎn)。但它只適合幾何形狀簡(jiǎn)單的材料焊接，且噪音大，只能在偏遠(yuǎn)處進(jìn)行，有關(guān)此項(xiàng)技術(shù)的論述及報(bào)道均有大量文獻(xiàn)。如英國(guó)的T·Z布拉齊恩斯基著的“爆炸焊接、成形與壓制”一書(shū)。
高能復(fù)合鋼軋輥所涉及到的熱處理及機(jī)械加工方面的技術(shù)也都是成熟技術(shù)，由于軋輥選用材質(zhì)種類較多，各種材質(zhì)的熱處理工藝各不相同，但能通過(guò)相關(guān)的工藝手冊(cè)等工具及文件進(jìn)行查找，但新鋼種的軋輥材質(zhì)及技術(shù)工藝需要其它途徑獲得。關(guān)于機(jī)械加工技術(shù)利用現(xiàn)有的市場(chǎng)資源可完成，與一般軋輥制造技術(shù)無(wú)大差別。
制造高能復(fù)合鋼軋輥的目的有二；1)對(duì)于新制鋼軋輥來(lái)說(shuō)，是提高其耐磨性、抗剝落性、抗事故能力等使用性能，同時(shí)降低成本。2)對(duì)表面損壞后的鋼軋輥修復(fù)，再重新使用，以達(dá)到修舊利廢，降低鋼材生產(chǎn)成本，也提高其使用性能目的。
傳統(tǒng)鍛鋼輥的工藝復(fù)雜，成本高、工藝性能差。而鑄鋼輥和復(fù)合鑄鋼輥，其表面工作層，即表面淬火工作層為鑄態(tài)組織，因此使其使用性能受到很大限制。無(wú)論是鍛鋼輥，還是鑄鋼輥及復(fù)合鑄鋼輥，它們都不能或較難修復(fù)。對(duì)于軋輥輥芯來(lái)說(shuō)主要是強(qiáng)度要求，以防止使用時(shí)斷輥。而對(duì)于軋輥表面來(lái)說(shuō)則要求高耐磨性，較高的抗剝性能，較高的熱沖擊和抗事故的能力。
高能復(fù)合鋼軋輥是用于軋制金屬板材、金屬帶材等用途的關(guān)鍵零件，在軋機(jī)上使用。從外形結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，高能復(fù)合鋼軋輥是一種板型鋼軋輥，是一種板型復(fù)合鋼軋輥。和板型鋼軋輥一樣，主要是由輥身、輥頸、輥頭三部分組成。輥身是軋輥各部分中直徑最大的圓柱體，在鋼材的軋制過(guò)程中，依據(jù)軋輥在軋機(jī)中的位置，輥身將直接或間接作用于鋼材。輥頸是安裝滾動(dòng)軸承的圓柱體部位，它在輥身兩邊各有一部位，它使軋輥在軋機(jī)工作時(shí)能快速轉(zhuǎn)動(dòng)。輥頸之外的圓柱體部分就是輥頭。
從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，高能復(fù)合鋼軋輥由輥芯和表面鋼復(fù)合層組成，鋼復(fù)合層厚度可以大于或小于軋輥圖紙規(guī)定的表面淬火層厚度。也可以等于淬火層厚度，高能復(fù)合鋼軋輥的輥芯是由高強(qiáng)韌性的金屬材料制成的近似階梯形鍛鋼圓棒，即輥身大、輥頸小的鍛鋼圓棒，高能復(fù)合鋼軋輥的輥身部分的表面鋼復(fù)合層，即圓筒形鋼復(fù)合層，是通過(guò)電渣熔鑄或離心鑄造制成的圓鋼筒，并經(jīng)特有的工藝技術(shù)處理后，通過(guò)爆炸焊接復(fù)合在輥身上。高能復(fù)合鋼軋輥的輥頸部分也可爆炸焊接復(fù)合圓筒型鋼復(fù)合層。這種圓筒型鋼復(fù)合層在力學(xué)和機(jī)械性能方面能夠達(dá)到或超過(guò)同種鋼的鍛件，即在力學(xué)和機(jī)械性能方面超過(guò)同種鋼的鑄態(tài)組織。在淬火狀態(tài)下，具有很高的耐磨性，很高的抗剝落性能，很高的抗熱沖擊和抗事故能力。在化學(xué)成份方面，采用高碳合金鋼來(lái)制造，如高鉻鋼或高速鋼等。以保證軋輥表面工作性能要求。它的碳含量可通過(guò)化學(xué)方法或物理方法來(lái)檢測(cè)得知。高能復(fù)合鋼軋輥產(chǎn)品制造工藝方法；軋輥芯部為鍛造棒材，表面圓筒型鋼復(fù)合層采用電渣熔鑄或離心鑄造而成，經(jīng)熱處理、車削等相應(yīng)于具體鋼種和軋輥使用性能要求的工藝技術(shù)處理，再經(jīng)過(guò)爆炸焊接技術(shù)將其焊接在輥身或輥頸上，當(dāng)然軋輥芯部也經(jīng)過(guò)一定的工藝技術(shù)處理，隨后經(jīng)過(guò)熱處理及機(jī)械加工工藝技術(shù)處理達(dá)到使用性能。
綜上所述，高能復(fù)合鋼軋輥具有很高的強(qiáng)韌性，以防止使用時(shí)斷輥，而這種性能是通過(guò)輥芯來(lái)體現(xiàn)。高能復(fù)合鋼軋輥具有很高的耐磨性，很高的抗剝落性能，很高的抗熱沖擊和抗事故能力，這一性能主要是通過(guò)表面鋼復(fù)合層來(lái)體現(xiàn)。
高能復(fù)合鋼軋輥與傳統(tǒng)鋼軋輥，即鍛鋼輥、鑄鋼輥、復(fù)合鑄鋼輥相比，其綜合性能有很大提高，成本降低，使用壽命提高，鋼材軋制質(zhì)量提高。如同鍛鋼輥相比，除了性能有很大提高外，成本也大幅降低。與傳統(tǒng)復(fù)合鑄鋼輥相比，雖然傳統(tǒng)復(fù)合鑄鋼輥也采用鍛鋼芯，但其表面復(fù)層為鑄態(tài)組織，因此其性能也比高能復(fù)合鋼軋輥低。另外一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，就是能對(duì)表而損壞后的鋼軋輥進(jìn)行修復(fù)，達(dá)到修舊利廢的作用。特別是工作輥的修復(fù)意義更大。因?yàn)檐堓佔(zhàn)畲笥昧渴枪ぷ鬏仭?br> 說(shuō)明書(shū)附圖文件說(shuō)明，在

圖1中，Dmax94表示輥身使用時(shí)直徑為94mm，Dmin86表示軋輥輥身經(jīng)使用磨損到86mm就不能使用了，輥身長(zhǎng)為300mm，  7為表面光潔度等級(jí)，A——A為剖切符號(hào)，Φ47.3表示從輥身端部過(guò)渡到輥頸端部的直徑為47.3mm，Φ49.3表示輥頸為49.3mm，92表示從輥身端部到輥頸另一端長(zhǎng)度為92mm。22表示過(guò)渡部分長(zhǎng)度為22mm，484為高能復(fù)合鋼軋輥總長(zhǎng)為484mm。在圖2中，指引線箭頭所指之處為圓筒形鋼復(fù)合層與輥芯的輥身部分焊接后的焊縫，○表示圓形焊縫，J表示接觸焊，爆炸焊為接觸焊。Φ86表示輥芯中輥身的直徑為86mm，以上各圖繪圖比例為1∶5。
實(shí)施例1、2000年8月份，本人與武漢漢陽(yáng)精密帶鋼有限公司簽訂制造一根Φ94×300的高能復(fù)合鋼軋輥，其外形結(jié)構(gòu)尺寸如說(shuō)明書(shū)附圖中的圖1所示，輥身內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示，軋輥芯部材質(zhì)為9Cr2，是鍛鋼件。表面圓筒形鋼復(fù)合層材質(zhì)為Cr12MoV，通過(guò)電渣熔鑄制成，經(jīng)過(guò)一定的工藝技術(shù)處理，在經(jīng)爆炸焊接技術(shù)焊接在軋輥芯部的輥身上，再經(jīng)過(guò)表面淬火、機(jī)械加工等工藝處理達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。此時(shí)圓筒型鋼復(fù)合層性能已達(dá)到或超過(guò)同鋼種在相同熱處理狀態(tài)下的鑄態(tài)組織性能及同鋼種的鍛件。這樣，一根高能復(fù)合鋼軋輥制造完成，可以安裝在軋機(jī)上使用。2000年12月12日將此軋輥送至漢陽(yáng)精密帶鋼有限公司上機(jī)使用，此輥為四輥軋機(jī)上的工作輥，經(jīng)過(guò)一個(gè)多月使用，測(cè)量輥身直徑，大約為93mm，磨損量小于1mm，既半徑方向磨損不超過(guò)0.5mm，軋制出來(lái)的帶鋼也無(wú)軟點(diǎn)，表面光亮，厚度均勻，大大超過(guò)了預(yù)想結(jié)果，此輥使用時(shí)間可超過(guò)3個(gè)月以上，而材質(zhì)為9Cr2的傳統(tǒng)方法制造的同一種工作輥，上機(jī)使用1個(gè)月左右，輥身直徑既達(dá)到最小使用直徑而報(bào)廢。
例2、此例說(shuō)明高能復(fù)合鋼軋輥制造的另一種情況，既修復(fù)。仍以上例來(lái)說(shuō)明，上一根高能復(fù)合鋼軋輥經(jīng)過(guò)3個(gè)月使用，磨損后的輥身直徑為86mm，既達(dá)最小使用直徑而不能繼續(xù)使用，那么需恢復(fù)使用直徑尺寸才能重新使用。首先，將磨損后的軋輥進(jìn)行車削加工，使其輥身表面的直線度控制在一定范圍內(nèi)，通過(guò)電渣熔鑄造出內(nèi)徑大于84mm，外徑小于110mm的Cr12MoV圓鋼筒，經(jīng)過(guò)車削、熱處理等工藝技術(shù)處理，使其達(dá)到滿足爆炸焊接時(shí)的特有狀態(tài)。通過(guò)爆炸焊接將圓鋼筒復(fù)合在磨損后的軋輥輥身上，再經(jīng)過(guò)表面淬火、機(jī)械加工等工藝技術(shù)處理，使修復(fù)的軋輥達(dá)到圖紙要求，既完成高能復(fù)合鋼軋輥的別一種情況——修復(fù)。
權(quán)利要求
高能復(fù)合鋼軋輥產(chǎn)品及制造這種產(chǎn)品的方法方面的發(fā)明。高能復(fù)合鋼軋輥是一種板型復(fù)合鋼軋輥，它屬于軋機(jī)上的零件。高能復(fù)合鋼軋輥的制造涉及鑄造、爆炸焊接、熱處理及機(jī)械加工技術(shù)。它不僅具有高強(qiáng)韌性，而且它的耐磨性、抗剝落性、抗沖擊性、抗事故能力大大優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼軋輥。該發(fā)明權(quán)利要求如下1、高能復(fù)合鋼軋輥是用于軋制金屬板材和帶材的板型復(fù)合鋼軋輥，這種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征在于，輥芯為鍛鋼件、輥身表面為圓筒型鋼復(fù)合層，它們可以是同一種鋼，也可以不是同一種鋼，輥頸表面也可有圓筒型鋼復(fù)合層，也可沒(méi)有，圓筒型鋼復(fù)合層厚度可以大于或小于軋輥圖紙規(guī)定的淬火層度厚，也可等于軋輥圖紙規(guī)定的淬火層厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于高能復(fù)合鋼軋輥既可是新制鋼軋輥，也可是鋼軋輥使用損壞后，修復(fù)而成的鋼軋輥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于軋輥表面圓筒型鋼復(fù)合層的材質(zhì)為高碳合金鋼，其力學(xué)和機(jī)械性能達(dá)到或超過(guò)同一種鋼的鍛材，也就是其力學(xué)和機(jī)械性能超過(guò)同一種鋼的鑄態(tài)組織。
4.高能復(fù)合鋼軋輥產(chǎn)品的制造工藝方法，其特征在于，輥身或輥頸表面圓筒型鋼復(fù)合層是采用電渣熔鑄或離心鑄造技術(shù)制成的，并且經(jīng)過(guò)一定的工藝技術(shù)處理，如相應(yīng)于具體鋼種和軋輥使用性能要求的熱處理、機(jī)械加工工藝技術(shù)等，再經(jīng)爆炸焊接技術(shù)將其焊接在輥身或輥頸上，隨后經(jīng)過(guò)熱處理及機(jī)械加工工藝技術(shù)處理，達(dá)到使用要求。
全文摘要
高能復(fù)合鋼軋輥是一種板型復(fù)合鋼軋輥,屬于冶金機(jī)械設(shè)備零件方面的產(chǎn)品發(fā)明。它提高了板型鋼軋輥的使用性能,降低了成本,同時(shí)也解決了板型鋼軋輥的修復(fù)問(wèn)題,特別是工作輥修復(fù)。它的結(jié)構(gòu)特征在于,輥芯為鍛鋼,輥身或輥頸表面為圓筒型鋼復(fù)合工作層。圓筒型鋼復(fù)合層具有很高的軋制使用性能,它采用電渣熔鑄或離心鑄造技術(shù)制造,并通過(guò)爆炸焊接技術(shù)復(fù)合在輥身或輥頸上。高能復(fù)合鋼軋輥主要用于金屬板材或帶材的軋制。
文檔編號(hào)B21B27/03GK1382537SQ0210296
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2002年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月6日
發(fā)明者江文 申請(qǐng)人:江文