[發明專利]一種逐步鑄造高速鋼-銅齒形嚙合復合軋輥的方法

有效

• 申請號: 201710335848.3
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107052307B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 石磊;金文中;沈俊芳;張偉;張立峰;崔琦;王雷;劉明;韓敏;張俊
• 申請（專利權）人: 洛陽理工學院
• 主分類號: B22D19/16
• 分類號: B22D19/16;B22D13/00;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/34;C22C38/02;C22C38/04
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 陳利超

1.一種逐步鑄造高速鋼-銅齒形嚙合復合軋輥的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、取高釩高速鋼，其化學組成成分按質量分數百分數是：1.72-1.85C，1.15-1.55Si，4.30-5.80Cr；1.15-1.45Mo；0.45-0.65Mn；8.10-11.0V，余量為Fe，將所述高釩高速鋼在熔煉爐中加熱到熔融狀態之后持續加熱到1450-1550℃，保溫15分鐘后加入所取高釩高速鋼總質量0.15%的稀土構成高速鋼坯料熔液，將高速鋼坯料熔液保溫并持續攪拌10分鐘；

步驟二、取步驟一中制備的坯料熔液加入模具形成鑄件后配合車削、銑削加工制成高速鋼軋輥坯料，高速鋼軋輥坯料兩端的軋輥軸上的銑有鍵槽，高速鋼軋輥坯料的輥子上設置有12-18條沿其軸向分布的溝槽，溝槽深度為高速鋼軋輥坯料的輥子半徑的1/4-1/2，溝槽沿高速鋼軋輥坯料的輥子徑向的截面為梯形，梯形中位于溝槽底部的底邊長度大于梯形中位于溝槽開口處的底邊長度，梯形兩腰線的夾角為α，α=1.25~5.25°，備用；

步驟三、取足量的純銅并加入到熔煉爐中加熱到1250~1350℃成為銅熔液，將銅熔液倒入具有保溫功能的熔池中，在熔池的下端開設孔徑為3-9mm的小孔，小孔連接碳纖維管，碳纖維管上設有流量可調式閥門，備用；

步驟四、取步驟二中制備的高速鋼軋輥坯料，并對高速鋼軋輥坯料中的輥子進行預熱至550~600℃，然后將預熱后的高速鋼軋輥坯料轉動安裝在臺車上，高速鋼軋輥坯料可在臺車上繞其軸心轉動并通過限制機構限制其自由轉動，且可精確控制轉動的角度，所述臺車下方安裝有升降裝置實現臺車上下往復運動，臺車下方還設置有滑軌以實現臺車的水平往復滑動；

步驟五、將步驟四中的安裝有高速鋼軋輥坯料的臺車安裝在步驟三中熔池正下方，調整臺車使碳纖維管伸入到高速鋼軋輥坯料上的溝槽內，溝槽底部離碳纖維管的出口處的垂直距離6.8mm~7.5mm，碳纖維管位于溝槽長度方向的一端并靠近溝槽的一側側壁；

步驟六、將步驟五中安裝后的碳纖維管上的閥門打開，使熔融的銅熔液流出，同時驅動臺車水平移動，控制碳纖維管的相對位置變化到溝槽長度方向的另一端然后關閉碳纖維管上的閥門，使得在溝槽內形成一條沿高速鋼軋輥坯料中輥子軸向方向呈直線狀分布的銅條，調整臺車上的高速鋼軋輥坯料使其轉動，使得碳纖維管開口端在高速鋼軋輥坯料中輥子上的相對位置距離變化為1-10mm，再次打開碳纖維管上的閥門，并控制臺車往相反方向移動，形成另一條銅條，重復以上步驟直至在溝槽內形成一層連接溝槽兩側壁并由銅條拼合而成的銅層，關閉碳纖維管上的閥門；

步驟七、控制步驟六中形成銅層后的臺車使其向下運動5-10mm，然后重復步驟六，在銅層上方形成新的銅層，重復以上步驟直至形成的銅層高出復合軋輥坯料中輥子外圓3~5mm后停止；

步驟八、調整步驟七中的臺車，將碳纖維管移動至另一溝槽內，然后重復步驟六和步驟七，直至銅層填滿所有溝槽，制成復合軋輥坯料；

步驟九、取步驟八中成型后高速鋼-銅齒形嚙合復合軋輥坯料采用車削加工去除復合軋輥坯料中高出輥子外圓3~5mm的銅層使復合軋輥坯料軋輥外圓圓整，然后通過磨床對復合軋輥坯料進行加工，使得軋輥外圓至粗糙度為Ra0.4~0.46μm，復合軋輥制備完成。

2.根據權利要求1所述的一種逐步鑄造高速鋼-銅齒形嚙合復合軋輥的方法，其特征在于：所述的步驟二中高速鋼軋輥坯料的制備方法為，通過將高速鋼液澆鑄到轉速線速度為8-13米/秒的離心機鑄型內，澆鑄時離心機鑄型的預熱溫度為300℃，冷卻后取出包含有溝槽的鑄件，然后通過對鑄件進行車削加工形成高速鋼軋輥坯料。

3.根據權利要求1所述的一種逐步鑄造高速鋼-銅齒形嚙合復合軋輥的方法，其特征在于：所述的步驟二中高速鋼軋輥坯料的制備方法為，通過將高速鋼液澆鑄到轉速線速度為8-13米/秒的離心機鑄型內，澆鑄時離心機鑄型的預熱溫度為300℃，冷卻后取出不具有溝槽的鑄件，然后通過對鑄件進行車削加工形成高速鋼軋輥坯料。

4.根據權利要求1所述的一種逐步鑄造高速鋼-銅齒形嚙合復合軋輥的方法，其特征在于：所述的步驟三中取用純銅的體積為步驟二中所有溝槽所占體積的1.2~2.5倍。

5.根據權利要求1所述的一種逐步鑄造高速鋼-銅齒形嚙合復合軋輥的方法，其特征在于：所述的步驟六中臺車水平運動速度為1m~4m/min，運動精度為±0.05mm/s。