一种多喷嘴喷射复合轧辊的设备及方法技术

一种多喷嘴喷射复合轧辊的设备及方法，所述的设备包括中间包，所述中间包内设有搅拌装置；多个喷嘴，设于中间包的下方，各喷嘴与中间包之间通过导液管连接；机架，设于喷嘴的下方，机架上设有用于带动坯件上下移动的升降机构以及用于带动坯件摆动或旋转的转动机构；摩擦发热装置，朝向坯件设置，且能够选择性地靠近坯件或远离坯件。本发明专利技术还包括一种多喷嘴喷射复合轧辊的方法。本发明专利技术能够快速提高复合层的复合速度，形成均匀的冶金结合，且坯件和复合层的结合力大而稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种多喷嘴喷射复合轧辊的设备及方法
本专利技术涉及轧辊喷射成形
，特别是一种多喷嘴喷射复合轧辊的设备及方法。
技术介绍
喷射成形是用高压惰性气体将合金液流雾化成细小熔滴，在高速气流下飞行并冷却，在尚未完全凝固前沉积成坯件的一种工艺。它是把金属熔融、液态金属雾化、快速凝固、喷射沉积成形集成在一个冶金操作流程中制成金属材料产品的新工艺技术，对发展新材料、改革传统工艺、提升材料性能、节约能耗、减少环境污染都具有重大作用。CN103962558B公开了一种喷射成形连续制备复合管坯的方法，其具体包括：将雾化喷嘴设置在一充入惰性气体进行保护的空间内，雾化喷嘴通过导液管连接中间包，当待喷射的金属熔液的温度和成分满足要求之后将金属熔液倾倒入预热后的中间包中，金属熔液通过导液管流过雾化喷嘴，雾化喷嘴内部通有氮气或氢气，对流过其中间孔的金属熔液进行雾化喷射，形成雾化锥，管坯基体水平放置在旋转和前进的轨道上，管坯基体在雾化喷嘴下方自一侧向另一侧水平移动同时旋转；管坯基体在水平移动过程中待沉积部位同时被高频感应线圈加热；随着金属熔液不断被雾化、沉积，管坯基体一边旋转一边前进，当管坯基体移动至一定长度，另一侧自动夹持管坯基体，同时旋转和沉积，最终将整个管坯基体上均匀沉积一层，形成复合管坯。其中，雾化喷嘴的雾化压力为0.5~2.5MPa。然而，上述方案具有以下缺陷：（1）在喷射过程中采用高频感应线圈加热，由于雾化喷嘴喷出的都是高温金属熔液，很容易喷射到高频感应线圈内部，使得与高频感应线圈连接的其他部件无法承受高温而导致使用寿命大大降低甚至当场损坏；（2）现有雾化喷嘴的喷射压力小，不能实现坯件与金属的快速复合，因此上述专利文件需要边喷射边被高频感应线圈加热，否则会使得整个坯件应力大，受热不均匀；（3）中间包内未加入搅拌装置，会使得中间包内的金属熔液不均匀，当喷射至坯件上时，会形成粗糙、不均匀、有偏析的组织；（4）上述的被复合对象为管坯，属于空心结构，上述方法不能适用于大型实心轧辊结构。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种复合速度快，冶金结合均匀，结合力大的多喷嘴喷射复合轧辊的设备及方法。本专利技术的技术方案是：本专利技术之一种多喷嘴喷射复合轧辊的设备，包括：中间包，所述中间包上设有搅拌装置；多个喷嘴，设于中间包的下方，各喷嘴与中间包之间通过导液管连接；机架，设于喷嘴的下方，机架上设有用于带动坯件上下移动的升降机构以及用于带动坯件摆动或旋转的转动机构；摩擦发热装置，朝向坯件设置，且能够选择性地靠近坯件或远离坯件。进一步，所述机架上设有面向坯件的红外测温仪。进一步，所述喷嘴距离坯件的高度为200~800mm。进一步，所述摩擦发热装置包括金属制成的静摩擦体和动摩擦体，动摩擦体上设有摩擦片，摩擦片通过旋转与固定的静摩擦体发生摩擦产生热量。进一步，所述中间包连接真空熔炼炉。进一步，所述坯件为实心轧辊；所述喷嘴的数量为4~8个。进一步，还包括惰性气体罐，所述惰性气体罐经增压泵与各喷嘴连接。本专利技术之一种多喷嘴喷射复合轧辊的方法，包括以下步骤：S1：将熔炼的金属熔液倒入中间包内，并对金属溶液进行搅拌；S2：将预热后的坯件装于机架上；S3：启动摩擦发热装置对坯件进行加热，待加热至目标温度后，摩擦发热装置退出，进入喷射步骤；S4：在一定压力的惰性气体作用下，对导液管流下的金属熔液经喷嘴对坯件的表面进行均匀喷射，且多个喷嘴同时喷射，使得金属熔液不断被雾化、沉积于坯件表面上；S4：当坯件表面达到目标厚度后停止喷射，形成复合坯件。进一步，S4中，用5～20MPa压力的惰性气体对金属熔液进行高压喷射。进一步，S2~S3中具体包括：将预热到650-750℃的轧辊装于机架上，启动摩擦发热装置对轧辊的辊面进行加热，待加热至1200~1300℃后，控制摩擦发热装置自动退出，并启动喷射程序。本专利技术的有益效果：（1）通过在中间包上设置搅拌装置，一方面，能够使属溶液的成分更均匀，这样辊面就能形成更细更均匀无偏析的组织；另一方面，能够降低金属溶液的过冷度，防止金属溶液凝结；（2）通过设置多个喷嘴，能够同时对轧辊的辊面进行喷射，使整个辊面结晶时温差很少，大大降低了因辊芯受热不均匀而产生的热应力，并可得到比传统单个喷嘴喷射的复合轧辊更细更均匀无偏析的组织，大大提高轧辊的强度及耐磨性，也提高了轧辊的使用寿命，减少了因长期高温使轧辊产生的龟裂；（3）通过采用高压喷射，就无需在喷射过程中对轧辊进行加热，再结合多个喷嘴同时喷射，能够大大提高复合速度，防止轧辊因喷射时间过久而冷却，影响结合；（4）通过设置摩擦发热装置，一方面能够快速升温，加热时间快；另一方面，由于现有的高频感应线圈不易取出，因此会一直置于轧辊位置处，当喷射时，高温金属溶液很容易喷射至高频感应线圈内部，使得与高频感应线圈连接的其他部件无法承受高温而导致使用寿命大大降低甚至当场损坏，本专利技术通过在喷射前将摩擦发热装置退出，则解决了上述技术问题。再者，采用摩擦发热装置，其金属与金属之间相互摩擦产生的热量能够使辊面形成摩擦焊，使辊面毛化，即表面粗糙，增加了辊面与复合层的摩擦力，这样复合层就更容易复合在辊面上，形成均匀的冶金结合，且大大增加辊面和复合层的结合力；（5）通过摩擦发热装置对轧辊的辊面加热至1200~1300℃，能够便于喷射时形成均匀的冶金结合。通过先将轧辊预热至650~750℃，再加热至1200~1300℃，能够防止轧辊产生热应力；（6）通过将高压喷射、多个喷嘴同时喷射与摩擦发热装置预先加热相结合，能够快速提高复合层的复合速度，且喷射过程中无需加热坯件，喷嘴也不会喷射到摩擦发热装置，最终形成均匀的冶金结合，且辊面和复合层的结合力大而稳定。附图说明图1是本专利技术实施例的结构示意图；图2是图1所示实施例的侧视图。附图标识说明：1.真空熔炼炉；2.机架；3.中间包；4.喷嘴；5.摩擦发热装置；6.惰性气体罐；7.升降机构；8.转动机构；9.轧辊；10.抽真空装置；11.气氛保护喷射室；31.导液管；32.磁性搅拌器；61.增压泵。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1和图2所示：一种多喷嘴喷射复合轧辊的设备，包括真空熔炼炉1、机架2、中间包3、多个喷嘴4、摩擦发热装置5、惰性气体罐6和自动控制系统。其中，真空熔炼炉1连接中间包3，中间包3的下方设有所述的多个喷嘴4，各喷嘴4与中间包3之间通过导液管31连接，且导液管31的数量与喷嘴4的数量相对应；喷嘴4的下方设有所述机架2，机架2上设有用于带动坯件上下移动的升降机构7以及用于带动坯件摆动或旋转的转动机构8，摩擦发热装置5朝向坯件设置，且能够选择性地靠近坯件或远离坯件；惰性气体罐6经增压泵61与各喷嘴4连接。本实施例中，坯件优选为轧辊9，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多喷嘴喷射复合轧辊的设备，其特征在于，包括：/n中间包，所述中间包上设有搅拌装置；/n多个喷嘴，设于中间包的下方，各喷嘴与中间包之间通过导液管连接；/n机架，设于喷嘴的下方，机架上设有用于带动坯件上下移动的升降机构以及用于带动坯件摆动或旋转的转动机构；/n摩擦发热装置，朝向坯件设置，且能够选择性地靠近坯件或远离坯件。/n

【技术特征摘要】
1.一种多喷嘴喷射复合轧辊的设备，其特征在于，包括：
中间包，所述中间包上设有搅拌装置；
多个喷嘴，设于中间包的下方，各喷嘴与中间包之间通过导液管连接；
机架，设于喷嘴的下方，机架上设有用于带动坯件上下移动的升降机构以及用于带动坯件摆动或旋转的转动机构；
摩擦发热装置，朝向坯件设置，且能够选择性地靠近坯件或远离坯件。


2.根据权利要求1所述多喷嘴喷射复合轧辊的设备，其特征在于，所述机架上设有面向坯件的红外测温仪。


3.根据权利要求1所述多喷嘴喷射复合轧辊的设备，其特征在于，所述喷嘴距离坯件的高度为200~800mm。


4.根据权利要求1或2或3所述多喷嘴喷射复合轧辊的设备，其特征在于，所述摩擦发热装置包括金属制成的静摩擦体和动摩擦体，动摩擦体上设有摩擦片，摩擦片通过旋转与固定的静摩擦体发生摩擦产生热量。


5.根据权利要求1或2或3所述多喷嘴喷射复合轧辊的设备，其特征在于，所述中间包连接真空熔炼炉。


6.根据权利要求1或2或3所述多喷嘴喷射复合轧辊的设备，其特征在于，所述坯件为实心轧辊；所述喷嘴的数量为4~8个。

【专利技术属性】
技术研发人员：彭龙生，彭麒如，
申请(专利权)人：湖南力方轧辊有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43