双金属复合轧辊铸造工艺的研究现状与展望_李秀青
《2024年度双金属复合板带双辊连续铸轧制备工艺关键技术研究》范文
《双金属复合板带双辊连续铸轧制备工艺关键技术研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，双金属复合板因其优异的物理性能和机械性能在众多领域得到了广泛应用。
双辊连续铸轧技术作为制备双金属复合板的一种重要方法，其制备工艺的关键技术研究显得尤为重要。
本文将重点探讨双金属复合板带双辊连续铸轧制备工艺的关键技术，以期为相关领域的研究和应用提供理论支持。
二、双金属复合板的基本特性及应用双金属复合板是由两种或多种不同金属材料通过特定工艺复合而成的一种新型材料。
其具有优良的耐腐蚀性、耐磨性、高强度和高韧性等特点，广泛应用于航空航天、汽车制造、石油化工、船舶制造等领域。
三、双辊连续铸轧技术原理及特点双辊连续铸轧技术是一种将熔融金属通过两个相反旋转的辊子间的缝隙进行快速凝固，从而获得连续的金属板材的工艺方法。
该技术具有生产效率高、能耗低、产品质量稳定等优点，是双金属复合板制备的重要手段。
四、双辊连续铸轧制备工艺关键技术研究（一）材料选择与配比双金属复合板的性能取决于所选材料的性能及配比。
因此，在制备过程中，需根据实际需求选择合适的金属材料，并确定各金属的配比。
同时，要考虑材料的熔点、流动性、润湿性等因素，以确保铸轧过程的顺利进行。
（二）温度控制技术温度是双辊连续铸轧过程中的关键因素。
过高或过低的温度都会影响金属的凝固过程，进而影响板材的质量。
因此，需要精确控制熔融金属的温度、铸轧温度以及辊子温度等，以保证板材的成型质量和性能。
（三）铸轧速度与辊缝调整铸轧速度和辊缝的大小直接影响到板材的厚度、表面质量和内部组织结构。
在制备过程中，需要根据金属的流动性、凝固速度等因素，合理调整铸轧速度和辊缝大小，以获得理想的板材。
（四）润滑与表面处理技术为了防止铸轧过程中出现粘辊现象，需在辊子上涂抹适量的润滑剂。
此外，对铸轧后的板材进行表面处理，如抛光、喷丸等，可以提高板材的表面质量和耐腐蚀性。
五、实验研究与结果分析通过实验研究，我们发现合理的材料选择与配比、温度控制技术、铸轧速度与辊缝调整以及润滑与表面处理技术对于双金属复合板的制备具有重要影响。
双金属复合锤头铸造工艺性能研究
双金属复合锤头铸造工艺性能研究双金属复合锤头铸造技术的出现，为铸件的尺寸准确性、表面质量和性能等方面带来了巨大的进步，但是该新型工艺也存在一定的不足。
以双金属复合锤头铸造工艺为例，该工艺可以把不同种类的基体金属和注入金属有机结合在一起，不仅可以充分利用其特殊的熔点、硬度、强度等特点，而且可以减少掉因材料不适应而产生的缺陷，确保铸件的精度和加工性能。
同时，双金属复合锤头铸造工艺也具有良好的活动性，金属的熔度低，结构紧密，熔点低，容易形成细小的结构，并具备良好的可塑性，可以生产出高质量的零件。
此外，双金属复合锤头铸造还具有低成本、高效率等优点。
它使用简单、操作简单，可以大大减少生产成本。
另外，由于它可以在双金属中添加合金元素，使铸件具有更好的耐腐蚀性和韧性等特点，可以满足不同的使用要求。
然而，双金属复合锤头铸造工艺也有一些不足之处。
首先，由于金属的熔点更低，熔合难度也更大，基体金属和注入金属更容易凝固变形。
其次，由于双金属复合锤头铸造工艺对控制精度、熔点、喷射角度都有较高要求，铸件的质量也会受到影响。
另外，由于金属的特殊物理性质，双金属复合锤头铸造工艺生产出来的零件有时会产生缺陷，影响产品的质量。
综上所述，双金属复合锤头铸造工艺具有高精度、高效率、低成本等优点，但也存在一些不足，比如可靠性和稳定性的问题，以及铸造的精度和可加工性的问题，应该进一步增强研发。
另外，针对不同的铸件要求，要加强金属的分析和选料，优化两种金属的比例和工艺，确保铸件的性能指标充分达到设计要求。
在未来，双金属复合锤头铸造工艺将继续发挥其优势，并将会在精密机械制造中得到更多应用，以满足不同客户的要求。
也望有关专家和技术人员能够进一步研究双金属复合锤头铸造的技术和性能，从而推动工业的发展。
总之，双金属复合锤头铸造工艺具有很多优点，可以大大改善铸件的尺寸精度、表面质量和性能，并且可以在较低成本和较高铸造效率的情况下生产出更多的优质铸件。
挤压铸造双金属复合材料成型工艺及性能分析
挤压铸造双金属复合材料成型工艺及性能分析摘要：挤压铸造是一种常用的制备双金属复合材料的成型工艺，其通过将两种不同材料的坯料同时加热至熔融状态，然后通过挤压成型的方式将两种材料紧密结合在一起。
本文摘要将重点关注挤压铸造双金属复合材料的成型工艺及其性能分析，并探讨相关的研究成果和结论。
通过调控挤压铸造工艺参数，如温度、压力和速度等，可以实现双金属复合材料的均匀分布和良好的界面结合。
同时，挤压铸造工艺还可以有效地消除材料之间的气孔和夹杂物，提高复合材料的密实性和力学性能。
在性能分析方面，本文将综合考虑双金属复合材料的力学性能、热性能和耐腐蚀性能等方面。
通过实验测试和数值模拟等方法，可以评估双金属复合材料的强度、硬度、热膨胀系数和耐腐蚀性等关键性能指标。
最后，本文将总结挤压铸造双金属复合材料的成型工艺及其性能分析的研究成果，并展望其在工程应用中的潜力和发展方向。
关键词：挤压铸造双金属复合材料；成型工艺；性能一、引言挤压铸造双金属复合材料是一种重要的金属复合材料制备方法，通过将两种不同金属材料在高温下进行挤压铸造，实现两种金属的结合。
该方法具有成本低、生产效率高、界面结合强度高等优点，因此在航空航天、汽车、电子等领域得到广泛应用。
然而，挤压铸造双金属复合材料的成型工艺和性能分析仍然是一个研究热点和难点。
在本文中，我们将重点关注挤压铸造双金属复合材料的成型工艺及其对材料性能的影响进行分析。
首先，我们将介绍挤压铸造双金属复合材料的基本原理和工艺流程。
然后，我们将探讨不同工艺参数对复合材料界面结合强度、力学性能和耐腐蚀性能等方面的影响。
同时，我们还将分析挤压铸造过程中可能出现的缺陷和问题，并提出相应的改进措施。
通过对挤压铸造双金属复合材料成型工艺及性能的深入研究和分析，可以为优化工艺参数、提高复合材料性能和推动其工程应用提供有益的参考和指导。
同时，对挤压铸造双金属复合材料的研究还可以为其他金属复合材料的制备方法提供借鉴和启示。
《双金属复合板带双辊连续铸轧制备工艺关键技术研究》范文
《双金属复合板带双辊连续铸轧制备工艺关键技术研究》篇一一、引言随着现代工业技术的飞速发展，双金属复合材料因其独特的物理和机械性能，在航空、汽车、造船等领域得到了广泛的应用。
双金属复合板带作为其中重要的组成部分，其制备工艺的研究显得尤为重要。
本文将重点探讨双金属复合板带双辊连续铸轧制备工艺的关键技术，以期推动相关领域的理论和实践研究。
二、双金属复合板带的应用及重要性双金属复合板带作为一种高性能材料，其具有优良的力学性能、抗腐蚀性能和耐磨性能。
它能够将两种或多种不同性能的金属材料进行有效结合，从而达到最优化的材料使用效果。
在汽车制造、航空航天、石油化工等领域，双金属复合板带的应用能够有效提高产品的性能，降低生产成本，具有重要的实用价值和广阔的应用前景。
三、双辊连续铸轧制备工艺原理双辊连续铸轧制备工艺是一种将两种或多种金属材料通过连续铸造和轧制的方法结合在一起，从而制备出双金属复合板带的技术。
该技术利用两台高速旋转的辊子，将熔融的金属材料在高温高压的条件下，通过辊子之间的相互作用力，实现金属的快速凝固和轧制，从而得到双金属复合板带。
四、关键技术研究1. 材料选择与配比：双金属复合板带的性能取决于所选材料的性能和配比。
因此，在制备过程中，需要根据实际需求选择合适的金属材料，并确定其配比。
同时，还需考虑材料的相容性、润湿性等因素，以确保两种金属能够有效地结合在一起。
2. 温度控制：温度是双辊连续铸轧制备工艺中的关键因素。
在制备过程中，需要严格控制熔融金属的温度、轧制温度以及辊子的温度。
过高的温度可能导致金属材料过度熔化或氧化，过低的温度则可能导致金属无法充分结合或出现裂纹。
因此，需要通过对温度的精确控制，确保金属材料的顺利结合和产品的质量。
3. 辊子设计与制造：辊子是双辊连续铸轧制备工艺中的核心设备。
其设计和制造的精度直接影响到产品的质量和生产效率。
因此，需要采用先进的制造技术，确保辊子的表面粗糙度、硬度、圆度等指标达到要求。
轧辊技术发展回顾和展望
轧辊技术发展回顾和展望轧辊技术发展回顾与展望编者按本文概括了热轧扁平材所使用的轧辊技术以及实践经验。
经过30年缓慢发展之后，目前客户对生产率以及产品质量的高要求推动轧辊技术不断开发。
国际上的发展已经有目共睹，特别是为满足目前的表面质量要求，必须采用高速钢轧辊。
目前，最急需解决的问题是改进最后几架轧机的工作辊。
扁平材生产企业面临的主要问题近2～3年，钢铁工业面临众多严峻挑战：首先是产能过剩；其次是经济极度萧条所导致的价格过度竞争。
为此，全球钢铁工业做出巨大调整，如下调整是事先没有预测到的。
———日本合并：近30年以来，日本大型钢铁联合企业首次进行合并并缩小运行规模；———北美企业破产：产能过剩导致热轧卷现货价格降到30年来的最低水平。
许多钢铁联合企业被指控倾销钢材，无奈之下采取破产保护；———欧洲经济联盟：经济联盟带来的压力导致进一步的合并和缩小规模。
尽管面临上述挑战，但全球仍有许多大型钢铁企业进行改造，其中一些改造成本超过了最初的建设成本。
大部分改造不是用来增加产能，而是为了提高扁平材的质量。
二代热轧机合理化———只有最好的能生存下来北美建成的二代热轧机有12套以上，这些热轧机配备连续式粗轧机组、低效的推钢式板坯加热炉和80英寸宽轧机。
而且大多热轧机所采用的原料为铸锭。
此时热轧机的生产率较低，质量并不是很重要，但随后的生产表明：产量决定一切。
世界钢产量从3亿t增加到6亿t 以上。
此时热轧卷主要作为最终产品进行销售。
从1975年到1985年这一钢需求周期中，上述一部分热轧厂进行了再投资。
所有二辊式万能板坯初轧机均被停产，新建了几套半连续式热轧机，并配备了高效步进梁式加热炉，而且，为提高生产率和产品质量，引进了高铬轧辊。
这一时期客户的要求越来越高，但产量仍然是最重要的。
20世纪90年代是又一个需求高峰期，这一时期观察到新的现象：开始引入紧凑式带钢生产工艺（CSP）。
该工艺缩短了交货期，而且极大地降低了生产成本，这使得钢铁联合企业感到震惊。
双金属复合材料的制备国内外研究现状
11I ndustry development行业发展双金属复合材料的制备：国内外研究现状陈思羽（中信渤海铝业控股有限公司，河北 秦皇岛 066000）摘 要：综述金属复合材料的各种方法，如液态法里的离心铸造法、喷射分散法、中间合金法、和喷射分散法，还有固态法里的轧制复合、锻压复合、热压、粉末冶金法等。
指出其仍普遍存在的一些问题，对比固液之间的优劣，，并提出半固态技术在铸造法制备金属基复合材料中具有重要作用。
随着研究的深入，半固态技术在铸造中必将得到更广泛的应用。
关键词：固态法；液态法；双金属复合材料；研究现状中图分类号：TG249 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）20-0011-2收稿日期：2020-10作者简介：陈思羽，男，生于1991年，汉族，河北秦皇岛人，研究生，助理工程师，研究方向：金属材料成型。
双金属复合材料是运用复合成型的方法使两种或两种以上的具有不同物理、化学乃至力学性能的材料在界面产生冶金结合制备而成的复合材料。
根据制备时候金属的形态的不同可分为固态法和液态法，固态法主要制备方法为轧制，即用轧辊的轧制力将两种金属压在一起，使接触部分产生相对的剪切变形从而达到复合的方法。
液态法主要制备方法为铸造，根据铸造工艺的不同可分为离心铸造、搅拌铸造、挤压铸造等。
复合金属具备两种金属的优势，使得其能更好的满足各种工况，耐损耗，从而间接降低成本，产生好的经济效益。
固态法制作原理比较复杂，不光伴随着物理反应还伴随这化学反应，相较于固态法，液态法生产复合材料温度高，熔融态的金属流动性好，便于一次形成复杂工件，所需设备也相对简单，通过金属复合材料生产批量化、连续化、自动化，从而实现制造成本较低，使用范围较大，因此，液态法用于制造复合材料得到了很大的发展，双金属铸造工艺研究有着广阔的前景[1-3]。
但固态法也有一些液态法所没有的优势，现在固态法的主流方向为轧制复合、热压、粉末冶金法1 金属复合材料的制备方法1.1 液态法1.1.1 离心铸造法铸造法目前的方向是在离心铸造的传统方法上加上电磁搅拌的方法制备复合材料，其原理是让模具旋转，然后进行浇筑，由于离心力的作用，金属会附着到铸模表面浇筑不同金属后，金属和金属之间通过组分扩散或者重熔混合实现材料的复合，制作时通过增加电磁搅拌使金属更加均匀，减少缺陷。
双金属复合导板的研究与发展现状
Ａ ｓ ａ ｔ Ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｓｏ ｉ ｔ ｌ ｌ ｄ ｇ ｉ ｅ ｐ ａ ｅ ａ ｅ ｉ ｔ ｄ ｅ ｄ， ｎ ｂ ｔ ｃ ： ｈ ｕ ｒ ｎ ｖ ｌｐ ｎ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｆ ｈ ｒ ｃ ｓ ｅ ｆ ｍｅａ ａ ｕ ｄ ｌ ｔ ｒ ｎｒ ｕ ｅ ａ ｄ ｒ ｄ ａ ｔ ｂ ｃ ｏ
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现 代 科 学 技 术 的 不 断 发展 牵 引着 工 程 材料 朝 着复 合化 、 性 能化 、 能化 、 构 功 能一 体化 和 智 高 功 结 能化 方 向发 展 ， 各行 业对 材 料 的性 能 提 出了更 高 的
精度下降 ， 导板失效且难以修复成 为废铜板 ， 是一
个极大的浪费。双金属复合导板不仅能够克服两种 金属 各 自的缺点 ， 而且 能够 充 分发 挥 两种 金 属各 自
的优 点 ， 因此双 金属 复 合导 板不 仅 可 同 时拥 有 良好
爆炸 焊 接法 的基本 原 理 为 ： 用 炸药 爆 炸产 生 利 的强大 脉 冲应 力驱 动 复 板高 速 碰撞 基板 ， 碰撞 点产 生 的 瞬间 高压 不仅 破 坏 了金 属 板表 面 的氧 化 薄膜 ， 使其 露 出了新 鲜 洁净 的表 面 ， 且在 露 出 的新 鲜金 而 属 表 面形 成 了一 薄 层具 有 塑性 变 形 、 化 、 散 以 熔 扩 及 波形 特 征 的焊 接过 渡 区 ， 而 实 现强 固结合 的一 从 种金 属焊 接 的新工 艺 和新技 术 】 。 爆 炸 焊 接 的 作 用 时 间短 、 料 的温 度 低 ， 会 材 不 发 生界 面反应 。其优 点是 复合 界面 上无 明显 的扩散 过 渡 层 ， 会 产 生 脆性 的 金属 间化 合 物 ， 品组 织 不 产 均 匀 、 能稳 定 。目前 ， 北有 色金 属研究 院 、 性 西 太钢 、
NiAl双金属层状复合带的轧制及热处理工艺研究的开题报告
NiAl双金属层状复合带的轧制及热处理工艺研究的开题报告一、研究背景及意义双金属层状复合材料是由两种不同材料按一定比例堆叠组合而成的具有双层结构的材料。
其不仅具有各自基础材料的特性，而且还有两种材料的优点综合而成。
在工程领域中，双金属层状复合材料被广泛应用于制造加热器、连接器、传感器等方面。
其中，NiAl双金属层状复合材料是一种应用广泛的复合材料，由于其具有良好的刚性、高温、耐腐蚀等特点，被广泛应用于汽车、航空航天、能源等领域。
为了提高NiAl双金属层状复合材料的性能，需要对其轧制及热处理工艺进行深入研究，以寻找最优的加工工艺。
二、研究方法及技术路线本研究将采用实验室材料级NiAl双金属层状复合带进行研究。
研究内容包括：材料的制备、轧制工艺的设计、热处理工艺的确定、材料的性能测试等。
具体技术路线如下：1.材料的制备：采用真空电弧熔炼方法制备NiAl材料，并将其压制成大小相等的板材片。
2.轧制工艺的设计：采用两辊式热轧机对NiAl板材片进行轧制，并采用多次轧制的方式对其进行叠层组合，制备出NiAl双金属层状复合带。
3.热处理工艺的确定：选取不同的退火温度和时间进行热处理，研究其对NiAl双金属层状复合带性能的影响。
4.材料的性能测试：对制备出的NiAl双金属层状复合带进行力学性能测试、热膨胀性能测试等，分析其性能变化规律。
三、预期研究成果通过对NiAl双金属层状复合带的制备、轧制及热处理工艺的研究，本研究旨在寻找最优的加工工艺，提高材料的性能。
预期研究成果包括：1.制备出稳定、高质量的NiAl双金属层状复合带。
2.通过对轧制及热处理工艺的研究，确定最优加工工艺。
3.研究NiAl双金属层状复合带的力学性能、热膨胀性能等，并分析其变化规律。
四、研究难点及解决方案1.研究NiAl双金属层状复合带的轧制及热处理工艺，需要对材料的性能有全面的了解，其中的传热传质等问题需要加以解决。
解决方案：采用试验研究及数值模拟相结合的方法，对轧制及热处理过程中的传热传质问题进行分析，解决实际问题。
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收稿日期:2010-06-16作者简介:李秀青(1983—)男,河南开封人,硕士研究生.第4卷 第3期材 料 研 究 与 应 用V o1.4,N o .32010年9月M A T ERIA L S RESEA RCH A ND AP P LICA T IONSept .2010文章编号:1673-9981(2010)03-0164-05双金属复合轧辊铸造工艺的研究现状与展望李秀青,宋延沛(河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471003)摘 要:阐述了双金属复合轧辊的研究现状,详细介绍了双金属复合轧辊的最新铸造工艺,如喷射铸造法、连续铸造法、电渣熔铸法、镶铸法及离心复合法等,并对其研究趋势做了展望.关键词:复合轧辊;铸造;现状;展望中图分类号:T G 162.6 文献标识码:A矿山、冶金等行业中耐磨件的消耗量很大,许多零部件因磨损而失效.轧辊、鄂板、锤头等这些耐磨件如果整体采用高硬度材料制备,不仅使生产成本提高,而且使非工作面机械加工难度增加,基于此双金属复合材料应运而生.耐磨件采用双金属复合材料,就是工作面采用高硬度材料,而非工作面采用高韧性或加工性能好的材料,这样既经济又合理安全.当前,如何满足日益发展的轧制技术对轧辊性能越来越高的要求,已经成为轧辊研制者面临的重要课题[1-2].国内外绝大多数轧辊已由整体轧辊改为辊芯和工作层为不同材质的双金属复合轧辊,其芯部采用韧性高的材质,工作层采用耐磨性高的材质,采用一定的制备工艺将两者有机地结合起来,使轧辊既具有高耐磨性又具有良好的抗冲击性能[3].轧辊自身的综合性能与其制备工艺紧密相关,因此,研究复合轧辊的制备方法具有重要的意义[4].双金属复合方法主要分为固-固复合、液-固复合和液-液复合,常用的复合轧辊铸造工艺有喷射铸造法、连续铸造法、电渣熔铸法、镶铸法及离心复合铸造法等.铸造工艺研究的重点主要在改善界面结合状态、提高复合层的结合强度、减轻合金元素的偏析、减少铸造裂纹、降低生产成本及提高使用寿命等方面,本文主要介绍几种复合轧辊铸造工艺的研究进展状况.1 双金属复合轧辊的铸造工艺1.1 喷射铸造法喷射铸造法是将精炼后的金属液雾化后喷射到辊芯上形成堆积层,从而制备出具有良好冶金结合界面的复合轧辊的一种方法.该工艺制备出的复合轧辊具有成分偏析少、碳化物粗大倾向低、组织均匀及热加工性能好等特性[5].孙德生等人[6]用喷射铸造工艺成功地制备了C r12M oV 钢-碳钢复合轧辊.该法首先将Cr12M oV 钢母材重熔,然后将其由坩埚底部直接注入雾化舱进行喷射成形.结果表明:喷射成形Cr12M oV 钢的显微组织由均匀细小的等轴晶和碳化物颗粒组成,平均粒度约为18μm ,无宏观缺陷;与重力浇注坯件相比Cr12M oV 钢中碳化物的类型未变,仍为Cr 7C 3,但其形貌、尺寸及分布方式均发生了有益的变化,致使显微组织的均匀度明显提高.英国国家轧辊制造公司[7]采用喷射铸造工艺生产了Υ400m m ×1000m m 高速钢复合轧辊,其组织比锻造的还要细微,粗大的碳化物完全消除,辊芯与喷射层之间形成良好的冶金结合,轧辊的抗疲劳性能得到提高,使用寿命为传统铸造高速钢轧辊的2倍以上.喷射铸造工艺的不足之处是成本比较高,不利于大批量生产.1.2 连续铸造法日本新日铁公司最先研发出用连续铸造法制备双金属复合轧辊,该法将熔化的外层金属浇入结晶器中与预先置于结晶器中的芯棒相接触,以一定的速度向下拉动芯棒,使外层金属与芯棒在结晶器中完成复合及凝固,最终抽出复合轧辊,为使外层材质与芯棒完全熔敷,一般采用电磁感应加热法对金属液及芯棒进行加热.采用该法生产出来的复合轧辊的工作层具有优异的力学性能及耐高温性能,金相组织结构良好,可以以铸代锻.该方法既可以生产新轧辊,也可以修复旧轧辊,因而受到相关领域科技工作者的高度关注[7-11],图1为连续铸造法示意图[12].邵抗振等人[13]运用该法成功地制备出了以高铬铸铁为耐磨层,以35C rM o低合金钢为芯轴的双金属复合冷轧辊.该法在浇注前用升降装置把铸型升至高处,把芯轴放入铸型中相应的位置,启动电磁感应加热装置预热芯轴到设计的温度,立即浇入熔炼好的铁水,保温一定时间,然后用升降装置使铸型以适当的速度下降至底部后停止供热.在该工艺条件下轧辊实现了至上而下顺序的凝固,有利于金属液的补缩,减少了缺陷.结果表明,复合界面达到了良好的冶金结合,表面耐磨层上下内外的硬度均匀性很好,轧辊的磨损周期为9Cr2M o轧辊的3倍以上.图1 连续铸造法生产复合轧辊的示意图Fig.1 T he schema tic sketch of the composite r oll with continuo us casting pr ocess1.3 电渣熔铸法电渣熔铸法是熔化与成型相结合的一种铸造方法,其基本过程是在韧性好、强度高的芯材周围放置同心铸模,并在芯材与铸模之间放置由高耐磨性和高硬度材料制成的自耗电极,自耗电极熔化后即作为外层材料连续填充此空间,从而形成复合轧辊[14-15].由于外层材料经电渣精炼洁净度高,采用该法可以很方便地将两种性质不同的金属材料熔铸在一起[16-17],但有一个较大的缺点即成本比较高及制造较大尺寸轧辊比较困难,图2为电渣熔铸法示意图[8].乌克兰巴顿电焊研究院Elme t-Roll科研组与N ovo Kramatorsk机械厂合作,采用电渣熔铸法成功地制备出直径740m m、工作层为高速钢、内芯为45号钢的复合轧辊,其寿命为合金铸铁轧辊的4～4.5倍[18].南昌核星电渣冶金机械厂开发了一种电渣熔铸-熔焊新工艺,实现了高合金耐磨钢辊身与低合金钢辊颈的复合,使轧辊的耐磨性、抗剥落性及抗断裂性等性能大幅度地提高.该工艺采用辊身预热、熔铸过程中精确控温、立式电渣熔焊等项技术来有效地控制热应力分布,以防止热应力微裂纹的产生,165第4卷 第3期李秀青,等:双金属复合轧辊铸造工艺的研究现状与展望应用该项技术可使轧辊材料的利用率达80%,节能达40%[19].图2 电渣熔铸法示意图Fig .2 T he schema tic sketch of the electric slag pr ocess1.4 镶铸法镶铸法是先在型腔内放入具有良好耐磨性的镶块,如高铬白口铁、硬质合金等,然后浇注具有良好韧性的熔融母液,如普通碳素钢、低合金钢等,在母液强烈的热作用下,镶块与母液的接触面在一定的时间内处于熔化或溶解状态并发生元素的扩散及冶金反应,冷凝后镶块与母材熔为一体.该法具有镶铸件表面质量易控制、工艺简单及成本较低等特点[20-21].江西省机械科研所尧登灿等人[22]采用镶铸工艺制备出了TLMW50钢结硬质合金/QT40-10复合轧辊,并研究了Q T40-10与钢结硬质合金质量比对铸件镶铸结合程度的影响.该法是利用溢流槽的大小来控制两种合金的结合面处于熔融状态的时间,以实现镶铸界面良好的暗盒结合.当QT40-10与T LM W50钢结硬质合金的质量比值为18.1时,两种材料全部实现了冶金结合,过渡区的宽度为0.3～0.4mm ,组织细密无裂纹,其横向断裂强度为1118M Pa .经生产验证,复合轧辊的使用寿命与整体钢结硬质合金轧辊的相当,成本却下降了30%以上,具有显著的经济效益.图3为镶铸工艺示意图.图3 镶铸工艺示意图Fig .3 T he schema tic sketch of the casting -in pro cess1.5 离心复合法离心复合法是制造双金属复合轧辊广泛采用的方法,该法先将金属液浇入旋转的铸型中,在离心力作用下成形、凝固,从而获得轧辊的外工作层,然后装配铸型,浇注辊颈和辊芯[23-24].内外层的浇注温度、浇注时间、离心机的转速以及浇注的时间间隔等工艺参数,对所制备轧辊的质量有极大地影响[25-27].用该法生产的轧辊具有外工作层组织致密、铸造缺陷少、力学性能好及表面耐磨层硬度高、使用寿命长、生产效率高等特点.北京冶金设备研究院符寒光等人[28]采用离心复合法在Ф900mm ×1800m m 立式离心机上制备出了Ф275mm ×400m m 的高铬铸铁/灰铁复合轧辊,离心机的转速为650～800r /min ,外层高铬铁水的浇注温度为1350～1400℃,当外层高铬铁水的内表面温度降至1200～1300℃时冲芯,冲芯温度稍高于外层高铬铁水的内表面温度,以保证内外层能够熔合并尽量减少熔合宽度.结果表明,复合轧辊的各项机械性能较好,且具有优异的耐磨性,基本实现了一个班只需更换一个轧槽的愿望.中国第一重型机械集团公司王志成等人[29],采用离心复合法制备了高速钢/球铁复合轧辊,他们在外层材料与芯材之间设计了一个过渡层,其成分与芯材相近,外层及中间层均在卧式离心机上进行浇注,先浇注外层再浇注中间层,当温度下降至中间层出现固相线拐点3～4min 后停机,将离心铸件从166材 料 研 究 与 应 用2010离心机上取出,与预先造好的辊芯和辊颈铸型进行组装,最后浇注辊芯和辊颈.这种独特的三层复合浇注工艺有效地解决了冲混的问题,保证了工作层厚度均匀一致.王兴衍[30]也采用同样的工艺研制了高铬铸铁/球铁复合轧辊,在工作层与芯部之间也设置了过渡层,不仅解决了工作层中铬元素向芯部扩散的问题,而且还解决了两层浇铸时在结合部位易出现剥落的异状碳化物的难题,复合轧辊的毫米轧钢量达到5200t,创造了很好的经济效益.2 展 望双金属复合轧辊因其优越的性能而受到轧辊业界人士的强烈关注,尽管大范围的应用已经成为现实,但在复合轧辊的研究及制备过程中仍然存在一些急需解决的难题,如复合轧辊新的制备工艺的开发、外层材料与芯材的界面行为以及轧辊材料内部结构性能等,均需要进行更多地探究及应用探索.就铸造工艺而言,人们会在不断改善工艺的同时,加强制备装置智能控制的研究和开发,使双金属复合轧辊铸造工艺趋向简单化、适用化、自动化,同时人们应着眼于研发具有优异的耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的双金属复合材料及开发出更好的复合轧辊铸造工艺.双金属复合轧辊的耐磨合金层与芯部合金层的冶金结合是否良好,直接影响着复合轧辊的质量.因此,人们需要对界面的凝固机理进行深入探究.3 结 语近年来,双金属复合轧辊的铸造工艺取得了很大进展,但随着轧制行业迅速地发展,对轧辊也不断提出新的性能要求.科研工作者需要继续深入研究,不断取得复合轧辊铸造工艺的新突破.参考文献:[1]黄庆学,申先宪,梁爱生,等.轧机轴承与轧辊寿命的研究及应用[M].北京:冶金工业出版社,2003.[2]T OM OY A K.Rece nt activities in research casting[J].K awasaki Steel G iho,1999,31(1):68-70.[3]孙立斌.电渣熔铸生产双金属复合材料的试验研究[J].铸造技术,1997,17(2):3-5.[4]叶劲,尤显卿,黄曼平,等.WCP/钢基复合材料及复合轧辊的研究进展[J].稀有金属与硬质合金,2008,36(3):49-51.[5]孙德生,章靖国,吴阳阳,等.用喷射成形技术制造高铬钢-碳钢复合轧辊[J].上海钢研,1998(6):19-21.[6]孙德生,徐寒冰,章靖国,等.喷射成形复合轧辊的显微组织[J].中国有色金属学报,1999,9(1):115-118. 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