[發明專利]熱等離子澆鑄修復軋輥設備及方法

有效

• 申請號: 201811521931.0
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109365763B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 吳紹強;吳玉寶
• 申請（專利權）人: 吳紹強;吳玉寶
• 主分類號: B22D11/043
• 分類號: B22D11/043;B22D11/055;B22D11/18;F27B14/06;F27B14/14;F27B14/20
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 張合成

1.一種熱等離子澆鑄修復軋輥設備，其特征在于：包括物料輸送連接的熔料系統（1）和澆鑄系統（2），為所述熔料系統（1）提供熱能使物料熔化的加熱系統（3）、與所述熔料系統（1）、所述澆鑄系統（2）和所述加熱系統（3）均連接的輔助系統；所述加熱系統（3）為等離子加熱系統（3）；

還包括行走裝置（4），所述熔料系統（1）設置在所述行走裝置（4）上，從而使所述熔料系統（1）能沿待修復軋輥（100）軸向往復移動；

還包括升降裝置（5），所述加熱系統（3）通過所述升降裝置（5）與所述行走裝置（4）活動連接，從而使所述加熱系統（3）能夠相對于所述熔料系統（1）在豎直方向升降；所述熔料系統（1）包括熔煉爐（11），所述熔煉爐（11）上部設置有加料口（12）、下部設置有澆鑄口（13），頂部設置有供所述加熱系統（3）進入的開孔（14），所述開孔（14）旁側開設有排氣口（15），所述澆鑄口（13）上設置有導流管（16），所述導流管（16）末端與所述澆鑄系統（2）銜接設置；所述澆鑄系統（2）包括轉動裝置、結晶器（21）和固定支架，待修復軋輥（100）安裝在所述轉動裝置上，所述結晶器（21）安裝在所述固定支架上，所述結晶器（21）表面為弧形結構，且該弧形與待修復軋輥（100）為同心結構，待修復軋輥（100）表面和所述結晶器（21）表面之間形成工作層澆鑄區（22），所述導流管（16）末端在所述工作層澆鑄區（22）入口上方；所述結晶器（21）靠近所述工作層澆鑄區（22）入口側設置有導流部（23），還包括預先焊接于待修復軋輥（100）圓周上的澆鑄擋板（24）和擋環（25），所述擋環（25）的數量為兩個分別位于待修復軋輥（100）兩端，所述澆鑄擋板（24）和所述擋環（25）采用與待修復軋輥（100）相同材料制成，所述結晶器（21）、待修復軋輥（100）、所述澆鑄擋板（24）和所述擋環（25）之間形成澆鑄區。

2.根據權利要求1所述的熱等離子澆鑄修復軋輥設備，其特征在于：所述熔煉爐（11）內腔底部設置有導電磚（17），所述導電磚（17）下方鋪設有金屬導電板（18），所述金屬導電板（18）與所述輔助系統電連接，所述等離子加熱系統（3）為直流轉移弧型等離子體槍（31），所述熔煉爐（11）底部設置有稱重傳感器。

3.根據權利要求1所述的熱等離子澆鑄修復軋輥設備，其特征在于：所述結晶器（21）由多個沿待修復軋輥（100）軸向并排設置的結晶單元組成，每個所述結晶單元結構相同，均包括結晶殼體（211）和設置在所述結晶殼體（211）內的至少一根冷卻管線（212），所述結晶殼體（211）靠近所述工作層澆鑄區（22）的表面采用紫銅材料制成。

4.根據權利要求1所述的熱等離子澆鑄修復軋輥設備，其特征在于：所述輔助系統包括水冷循環裝置、壓縮空氣裝置和配電自控裝置，所述水冷循環裝置與所述加熱系統（3）和所述澆鑄系統（2）均連接；所述壓縮空氣裝置與所述加熱系統（3）連接；所述配電自控裝置與所述熔料系統（1）、所述澆鑄系統（2）、所述加熱系統（3）、所述行走裝置（4）和所述升降裝置（5）均電連接。

5.根據權利要求1所述的熱等離子澆鑄修復軋輥設備，其特征在于：所述行走裝置（4）包括小車（41）、行走輪（42）和行走軌道（43），所述小車（41）通過所述行走輪（42）與所述行走軌道（43）活動連接，所述熔料系統（1）、所述升降裝置（5）均設置在所述小車（41）上。

6.一種利用如權利要求1-5任一所述的熱等離子澆鑄修復軋輥設備對待修復軋輥進行熱等離子澆鑄修復的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟A：熔料系統準備，打開加料口（12）上法蘭板向熔煉爐（11）內添加待熔化物料，稱重傳感器計量裝料量，裝料完畢后封閉加料口（12）上的法蘭板；

步驟B：加熱系統準備，通過升降裝置（5）控制直流轉移弧型等離子體槍（31）通過熔煉爐（11）頂部開孔（14）插進熔煉爐（11）內，調整好直流轉移弧型等離子體槍（31）的高度后依次啟動水冷循環裝置、壓縮空氣裝置，直至空氣和冷卻水壓力、流量正常；控制配電自控裝置為直流轉移弧型等離子體槍（31）電源送電，空載調整至直流轉移弧型等離子體槍（31）將要啟動的參數，等待點弧；

步驟C：澆鑄系統準備，澆鑄前使待修復軋輥（100）表面預熱至300-400℃，結晶器（21）安裝到固定支架上，并使結晶器（21）與澆鑄擋板（24）及兩端的擋環（25）頂緊，從而使工作層澆鑄區（22）間距符合修復的工作層要求，控制水冷循環裝置向結晶器（21）內通冷卻水，轉動裝置和行走裝置（4）均通電后處于熱備狀態；

步驟D：物料熔煉，啟動加熱系統中的高頻點火裝置，使直流轉移弧型等離子體槍（31）起弧形成非轉移弧，待電弧穩定后直流轉移弧型等離子體槍（31）與熔煉爐（11）底部的金屬導電板（18）之間形成轉移弧，高溫等離子體開始熔化熔煉爐（11）內的物料，當物料全部熔化成液態鋼水后，降低直流轉移弧型等離子體槍（31）的功率，使爐溫保持在1450-1500℃，然后開始澆鑄，過程如下：

步驟D-1：拔開導流管（16）上的管塞，液態鋼水流到待修復軋輥（100）外圓與結晶器（21）、澆鑄擋板（24）及兩端的擋環（25）之間的工作層澆鑄區（22）內，行走裝置（4）由待修復軋輥（100）一端向另一端移動，同時待修復軋輥（100）在轉動裝置的驅動下也開始逆時針旋轉；

步驟D-2：進入到工作層澆鑄區（22）內的鋼水在結晶器（21）一側，被結晶器（21）降溫，表面凝結；而在待修復軋輥（100）及澆鑄擋板（24）及兩端的擋環（25）的鋼水，由于預熱溫度在300～400℃之間，被熾熱的鋼水將待修復軋輥（100）及澆鑄擋板（24）及兩端的擋環（25）表面熔化，熔融在一起，形成冶金結合層即工作層；

步驟D-3：行走裝置（4）不斷地往復行走從而帶動熔料系統（1）內的鋼水沿待修復軋輥（100）軸向往復澆鑄形成條形工作層；在行走裝置（4）移動過程中，待修復軋輥（100）保持逆時針勻速旋轉，直至旋轉360度，實現工作層的全部澆鑄；

步驟D-4：工作層澆鑄完畢后，將管塞塞緊導流管（16）口，直流轉移弧型等離子體槍（31）停止向熔煉爐（11）內物料加熱，行走裝置（4）停止行走，轉動裝置停止旋轉；待修復好的軋輥溫度下降至400℃以下，結晶器（21）停止工作。