一种喷射机构和异质渐变层制造装备制造技术

本申请实施例提供一种喷射机构和异质渐变层结构制造装备，涉及冶金领域。喷射机构包括坩埚，坩埚的底面中部设置有贯穿坩埚的通道，坩埚内部围绕通道的部分为用于盛放合金液的熔体腔；坩埚的底面设有若干个与熔体腔连通的喷嘴，若干个喷嘴围着通道的轴线设置，并由内向外排列成n个同心圆，n为大于1的整数；第n

An injection mechanism and heterogeneous gradient layer manufacturing equipment

【技术实现步骤摘要】
一种喷射机构和异质渐变层制造装备


[0001]本申请涉及冶金领域，具体而言，涉及一种喷射机构和异质渐变层制造装备。

技术介绍

[0002]轧辊是钢铁生产中重要的部件之一，在上机应用中由于受工况环境的影响，轧辊的表面经常会出现如剥落、磨损、掉块、粘钢、焊道痕迹等现象，致使轧辊失效。通过对轧辊表面进行复合再制造处理，可以明显延长轧辊寿命，降低轧钢消耗。
[0003]目前对轧辊表面进行复合再制造处理时，制作难度大，制备时间长；而且制得的复合层的结构组成单一，很难满足生产需求。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种喷射机构和异质渐变层制造装备，喷射机构能喷射出沿着芯轴的径向具有异质渐变层结构的复合层，使用含有该喷射机构的制造装备制备的异质渐变层结构的复合层，可以对芯轴起到很好的保护作用；而且其操作简单，制备时间短。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种喷射机构，其包括坩埚，坩埚的底面中部设置有贯穿坩埚的通道，坩埚内部围绕通道的部分为用于盛放合金液的熔体腔；坩埚的底面设有若干个与熔体腔连通的喷嘴，若干个喷嘴围着通道的轴线设置，并由内向外排列成n个同心圆，n为大于1的整数；第n
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1个同心圆上喷嘴的数量小于于第n个同心圆上喷嘴的数量，第n
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1个同心圆上喷嘴的口径大于第n个同心圆上喷嘴的口径。
[0006]在上述实现过程中，芯轴等需要制备复合层的结构能通过通道上下贯穿坩埚；围绕着通道设置的熔体腔能容纳合金液，而且熔体腔的底部沿着通道设置有喷嘴，熔体腔内的合金液能从喷嘴中喷出，凝固后能在芯轴的外表面形成异质渐变结构的复合层。
[0007]当熔体腔底部的喷嘴的数量越多、喷嘴口径越小时，喷射出的合金液的速率越大，冲击熔池凝固后的合金，其晶粒越小，组织也更均匀，耐磨性也越好，复合层的显微组织沿着芯轴的径向方向呈现异质渐变变化，可以更好地起到保护的作用；而且由于熔体腔不同位置的喷嘴的冲击速率不同，也能对合金液起到一定的搅拌作用，可以缓解后续形成的复合层的热应力，能减少裂纹等缺陷的产生。
[0008]在一种可能的实现方式中，相邻的同心圆的半径差为2～10cm。
[0009]在上述实现过程中，相邻的同心圆之间的半径差太大，后续在芯轴上附着复合层形成复合轧辊时，复合轧辊的异质渐变层结构的过渡区太宽，热应力和应变增大，复合层容易产生裂纹等缺陷；半径差太小，造成熔池内的熔体互相自流动和搅拌，无法形成异质渐变层结构；其次，半径差太小，对熔体腔的材质和底部承受熔体压强极限的要求更为严苛，容易造成熔体腔底部的破裂，不利于液流稳定。因此，相邻的同心圆之间的半径差需要控制在合适的范围。
[0010]在一种可能的实现方式中，同一个同心圆上，所有的喷嘴的口径相同。
[0011]在上述实现过程中，同一个同心圆上的喷嘴的口径相同，既能保证液流冲击熔池
的液固界面形成均匀的温度场和溶质场，又能保证形成的复合层的热应力较小，不容易发生开裂的现象。
[0012]在一种可能的实现方式中，第n
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1个同心圆上喷嘴的口径是第n个同心圆上的喷嘴的口径的1.5～3倍。
[0013]在上述实现过程中，相邻的两个同心圆上的喷嘴的口径之间相差1.5～3倍，既有利于保证复合层呈现异质渐变层结构变化的同时，又能保证由于热失配造成的热应力不高。
[0014]在一种可能的实现方式中，坩埚连通有用于向坩埚内通入惰性气体的进气管。
[0015]在上述实现过程中，向坩埚内部通入惰性气体，既能让坩埚和外界之间产生气压差，能将坩埚内的合金液从喷嘴中喷射至外部，又能保护合金液不会被氧化。
[0016]在一种可能的实现方式中，坩埚的外表面还设置有用于加热的第一感应线圈。
[0017]在上述实现过程中，第一感应线圈能对坩埚进行加热，保证坩埚内的合金液一直处于过热的状态。
[0018]第二方面，本申请实施例提供了一种异质渐变层制造装备，用于制作芯轴的复合层，其包括上述的喷射机构，喷嘴对应的区域下方设置有用于接收喷嘴喷出的合金液并限制合金液流动的模具，模具能相对坩埚上下运动。
[0019]在上述实现过程中，位于喷嘴下方的模具能限定合金液的流动，保证合金液在凝固之前始终围绕在芯轴的侧面，从而确保形成的复合层能与芯轴的外表面很好地实现冶金结合；而且模具通过相对坩埚上下移动，能在芯轴的整个外表面铺设一层复合层。通过上述的异质渐变层制造装备，能快速地在芯轴的外表面制备出具有异质渐变层结构的复合层，从而提高复合轧辊的服役寿命。
[0020]在一种可能的实现方式中，模具的内部还设有用于冷却合金液的冷却管路。
[0021]在上述实现过程中，在模具内部设置冷却管路，有利于快速冷却合金液，使复合层凝固成型，能缩短制备时间。
[0022]在一种可能的实现方式中，异质渐变层制造装备还包括导向支撑座，导向支撑座位于通道的正上方，且导向支撑座被配置为能驱动芯轴相对喷射机构上下移动。
[0023]在上述实现过程中，导向支撑座能夹持芯轴，并且驱动芯轴相对喷射机构上下移动，这样能保证芯轴的整个外表面均铺设有异质渐变结构的复合层。
[0024]在一种可能的实现方式中，复合层制造机还设置有用于预热芯轴的第二感应线圈，第二感应线圈位于坩埚和导向支撑座之间。
[0025]在上述实现过程中，第二感应线圈能先对芯轴进行预热，能提高复合层和芯轴之间的冶金结合力。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为本申请实施例中的喷射机构的结构示意图；
[0028]图2为图1中的喷射机构的仰视图；
[0029]图3为本申请实施例中的喷嘴的结构示意图；
[0030]图4为本申请实施例提供的一种异质渐变层制造装备的结构示意图。
[0031]图标：001
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异质渐变层制造装备；100
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芯轴；200
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坩埚；210
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通道；220
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熔体腔；230
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喷嘴；240
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进气管；300
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第一感应线圈；400
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导向支撑座；500
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第二感应线圈；600
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模具；610
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基座。
具体实施方式
[0032]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
[0033]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷射机构，其特征在于，其包括坩埚，所述坩埚的底面中部设置有贯穿所述坩埚的通道，所述坩埚内部围绕所述通道的部分为用于盛放合金液的熔体腔；所述坩埚的底面设有若干个与熔体腔连通的喷嘴，若干个所述喷嘴围着所述通道的轴线设置，并由内向外排列成n个同心圆，n为大于1的整数；第n
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1个所述同心圆上所述喷嘴的数量小于第n个所述同心圆上所述喷嘴的数量，第n
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1个所述同心圆上所述喷嘴的口径大于第n个所述同心圆上所述喷嘴的口径。2.根据权利要求1所述的喷射机构，其特征在于，相邻的所述同心圆的半径差为2～10cm。3.根据权利要求1所述的喷射机构，其特征在于，同一个所述同心圆上，所有的所述喷嘴的口径相同。4.根据权利要求3所述的喷射机构，其特征在于，第n
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1个所述同心圆上所述喷嘴的口径是第n个所述同心圆上的所述喷嘴的口径的1.5～3倍。5.根据权利要求1所述的喷射...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉杰，毛博，张佼，东青，孙宝德，孙志龙，姜海涛，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：