CN100999014A - 金属材料表面电渣快速均衡加热及复合装置 - Google Patents

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耿茂鹏
饶磊
刘小文
张莹
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Abstract

一种金属材料表面电渣快速均衡加热及复合装置,它由均衡加热装置、熔化装置、联通器组成,其特征是联通器连接熔化装置和均衡加热装置。本发明的优点是:(1)电渣加热装置的均衡加热器可获得温度分布均衡的温度场,被复合金属表面升温速度快;(2)复合金属在独立的电渣熔化装置中熔炼,自耗电极下面的高温区不会对加热装置发生干扰;(3)复合金属经电渣熔炼其组织纯净,复合后经结晶器凝固,组织致密,产品质量优良;(4)结构简单,熔化与复合易实现精确定量和自动控制;(5)适用范围广,可对板材、矩形、圆柱形等多种形状的工件进行复合,也可根据性能要求,在被复合工件上,复合纯金属、合金甚至是复合材料;(6)节能,经济效益显著。

Description

金属材料表面电渣快速均衡加热及复合装置
技术领域
本发明涉及一种金属材料表面电渣快速均衡加热及复合装置。
背景技术
现代科学技术的发展,对材料的复合性能提出了越来越高的要求,例如在轧钢领域,轧制新技术的应用可有效地提高轧材的质量,但同时也对轧辊的耐磨性、强度和韧性等提出了更高的要求。金属的加热和复合技术是金属材料复合技术中的关键性技术,它直接影响金属材料复合成败和复合的质量,《高速钢轧辊研究的现状及展望》(符寒光著,“钢铁”2000年5月第5期)中,公开了目前国内外复合轧辊制造技术的发展,其主要复合方法是:1、离心铸造法;2、连续浇铸复合铸造法(CPC法);3、旋转电渣熔铸法;4、喷射成形工艺;5、热等压工艺等。上述方法存在的主要问题是:1、对复合层含有钨、铬、钒等密度差别较大的金属元素,采用离心铸造法时,易产生偏析而严重影响轧辊质量;2、CPC法装置的感应加热速度较慢,被复合的金属需进行精炼处理,否则没有电渣熔铸法的组织纯净;3、旋转电渣熔铸法中被复合的金属需制成管状其成本较高,管状自耗电极在渣池中熔化时形成的高温区可使辊芯表面被加热后复合,但熔铸过程中辊芯表面温度变化较大并且控制困难;4、热等压工艺需大型制粉设备、高温设备、高压设备和抽真空设备,投资大、成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属材料表面电渣快速均衡加热及复合装置,可在电渣的作用下在渣池中形成均衡的温度场,使金属材料表面被快速均衡加热,与此同时匀速注入经电渣精炼后的另一材质的金属液,并使该金属快速复合到被电渣快速均衡加热的金属材料表面,从而获得优质低耗的双金属或多金属复合材料。
本发明是这样来实现的,它由均衡加热装置、熔化装置、联通器、抽出装置组成,其特征是联通器连接熔化装置和均衡加热装置,均衡加热装置包括结晶器、均衡加热器、加热渣池和金属液池,均衡加热器上下周边连有绝缘层,在电渣作用下,可实现对被复合金属的快速加热。熔化装置包括结晶器、金属熔池、熔化渣池、传感器、自耗电极、自耗电极输送机构、底水箱,传感器连在自耗电极输送机构上,自耗电极由输送机构输送,在渣池中熔化,金属熔池的底端设有底水箱。在电渣作用熔化了的金属液,经联通器匀速地流入均衡加热装置下部,形成金属液池。抽出装置包括在金属熔池下的冷却水箱和抽出机构,熔融的金属液在结晶器中凝固并与被复合金属复合成双金属构件,由抽出机构连续匀速抽出。
本发明的优点是:(1)电渣加热装置的均衡加热层可获得温度分布均衡的温度场,被复合金属表面升温速度快;(2)复合金属在独立的电渣熔炼炉中熔炼,自耗电极下面渣池中的高温区不会对加热装置发生干扰;(3)复合金属经电渣熔炼其组织纯净,复合后经结晶器凝固,组织致密,产品质量优良;(4)结构简单,熔化与复合易实现精确定量和自动控制;(5)适用范围广,可对板材、矩形、园柱形等多种形状的工件进行复合,也可根据性能要求,在被复合工件上,复合纯金属、合金甚至是复合材料;(6)节能,经济效益显著。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
在图中1、均衡加热装置  2、熔化装置  3、绝缘层  4、均衡加热器  5、加热渣池  6、金属液池  7、被复合金属  8、复合金属层  9、结晶器  10、冷却水箱  11、抽出机构  12、传感器  13、自耗电极输送机构  14、自耗电极  15、熔化渣池  16、结晶器  17、金属熔池  18、底水箱  19、联通器  20、抽出装置
具体实施方式
如图1所示,本发明由均衡加热装置1、熔化装置2、联通器19、抽出装置20组成,其特征是联通器19连接熔化装置2和均衡加热装置1。均衡加热装置1包括结晶器9、绝缘层3、均衡加热器4、加热渣池5、金属液池6;熔化装置2包括传感器12、自耗电极输送机构13、自耗电极14、熔化渣池15、金属熔池16、结晶器17、底水箱18;抽出装置20包括冷却水箱10、抽出机构11。均衡加热器5上下周边连有绝缘层3,在结晶器9的底端连有冷却水箱10,抽出机构11连在冷却水箱10的下端。熔化装置的传感器12连在自耗电极输送机构13上,自耗电极输送机构13将变压器输出的一端电源接在自耗电极14上,变压器输出的另一端连接底水箱,自耗电极14的一端在熔化渣池15中熔化,金属液在电渣液的保护下,经联通器19匀速地流入均衡加热装置2。使用时,均衡加热装置是在被复合的金属和均衡加热器4间的渣液区域施加一均衡电场,在高温渣液作用下可实现对被复合的金属材料表面快速均衡加热。流入加热装置2的复合的金属与被复合金属7复合,形成复合金属层8,经结晶器9使金属液结晶凝固,复合后的金属构件由抽出机构匀速抽出。熔化装置2的自耗电极(复合金属)熔化的重量由安装在自耗电极输送机构上的传感器12及控制系统控制,并输出信号给复合后的金属材料抽出机构,根据传感系统输出的信号,控制抽出机构的抽出速度,使连接熔化的重量等于抽出的复合金属的重量。当需复合第三种金属材料时,可将巳复合好的材料重新置入加热炉中,将第三种金属材料置入熔化装置,重复上述工艺即可。被复合金属的形状可以是长方体,也可以是圆柱体,也可以是板材。

Claims (3)

1、一种金属材料表面电渣快速均衡加热及复合装置,它由均衡加热装置、熔化装置、联通器、抽出装置组成,其特征是联通器连接熔化装置和均衡加热装置,均衡加热装置包括结晶器、均衡加热器、加热渣池、金属液池,均衡加热器上下周边连有绝缘层;熔化装置包括传感器、自耗电极输送机构、自耗电极、熔化渣池、金属熔池、结晶器、底水箱,传感器连在自耗电极输送机构上,金属熔池的底端设有底水箱;抽出装置连在均衡加热装置底端,它包括冷却水箱、抽出机构。
2、根据权利要求1所述的金属材料表面电渣快速均衡加热及复合装置,其特征是被复合金属的形状可以是长方体,也可以是园柱体,也可以是板材。
3、根据权利要求1所述的金属材料表面电渣快速均衡加热及复合装置,其特征是在被复合的金属和均衡加热器间的渣液区域施加一均衡电场,在高温渣液作用下可实现对被复合的金属材料表面快速均衡加热。
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PB01 Publication
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