CN105441937B - 一种废旧轧辊熔铸包覆层修复工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废旧轧辊熔铸包覆层修复工艺及设备，采用感应加热器对安装在组合式水冷结晶器内的废旧轧辊芯棒进行整体加热到820～1050℃时，浇入轧辊工作层熔液，继续加热10～50分钟，启动升降装置将加热器以一定速度向上提升，经5～15分钟升到保温圈停止，继续加热10～50分钟，对冒口进行补缩，停止加热后通水冷却30分钟～24小时。本发明修复轧辊时，可控工艺参数少，复合层界面易于控制，工艺简单，效率高，电耗小，成本低，复合层无成分偏析，修复后的轧辊使用寿命长。实现了废旧轧辊的循环利用，其利用率在70％以上，节省了材料和能源的浪费，减少了环境污染。

Description

一种废旧轧辊熔铸包覆层修复工艺及设备

技术领域

本发明属于金属压力加工技术领域，特别涉及一种废旧轧辊熔铸包覆层修复工艺及设备，适用于轧钢行业中废旧轧辊循环利用再制造。

背景技术

再制造是以废旧产品或退役零部件为坯料，采用现代复合材料制造技术，批量地恢复零部件尺寸、形位公差和性能，最终生产出合格产品的制造过程，是回收利用的最佳形式。再制造可以最大限度地挖掘废旧零部件中蕴含的附加值，避免回炉和再成形等一系列加工中的资源能源消耗和环境污染。再制造后的产品质量和性能达到或超过新品，而成本只是新品的50%，可实现节能60%，节材70%，大气污染物排放量可降低80%以上^[2]。因此，再制造行业的发展对我国实行可持续发展战略，建设节约型社会具有非常重要意义。

轧辊被誉为“钢材之母”，是钢、铝、铜等金属压延生产中使金属材料产生塑性变形的工具，是决定轧机生产效率和轧材质量及经济性的重要的大型部件，是轧机轧制不可或缺的关键性部件和最主要的大宗消耗部件，其消耗成本约为轧钢生产成本的5%～15%。如果考虑因轧辊消耗而带来的生产停机、降产和设备维护增加等因素，则其所占生产成本的比重会更高。

轧机是金属压力加工生产中的重要设备，是衡量一个国家钢铁发展技术水平的显著标志。而轧辊又是轧机的主要组成部分，是轧钢生产中大量消耗的关键部件，是决定一个国家轧制技术发展水平的基本保证，是一个国家金属材料设计、材料成型技术、加工制造和热处理等基础工业综合技术水平的直观体现。在轧钢工业生产中，每一种轧材无一不是依靠轧辊的轧制而成形，这就是说“无辊不成材”，所以，轧辊的质量和作用至关重要。

据来自中国钢铁协会的最新统计，2014年我国钢材产量已经达到112557万吨，占全球钢产量40% 以上，按照吨钢消耗轧辊1.0～1.2 kg/t钢计算，年消耗轧辊110～130多万吨，年消耗轧辊资金200 亿元以上。为了满足轧钢生产的实际需要，我国每年都需要花费大量外汇进口轧辊，仅2010 年进口优质轧辊约3.0 万多吨，消耗外汇约2 亿多美元。我国轧辊的大量消耗，造成了资源和能源的巨大浪费。另外，国外轧辊年消耗量也超过百万吨，市场需求量大。如此大的报废量无论从轧钢厂的轧制成本，还是从我国的能源和资源消耗方面来看都是一项巨大的浪费，对环境和资源造成巨大压力。

废旧轧辊是一种宝贵的资源，对其进行再制造修复具有良好的经济效益和社会效益。尤其在当前国内经济下滑，钢铁行业趋于饱和的大环境下，轧钢企业为了降低生产成本更希望最大限度地降低轧辊的消耗。而先进的再制造技术可以最大限度地延长轧辊使用的寿命，能够将轧辊由消耗品变为可循环使用的耐用品，仅将轧辊工作层作为消耗品。通过再制造技术对废旧轧辊进行修复，既可以节约用于轧辊制造的材料消耗、能源消耗并减少环境污染，又可以大大降低轧制企业的生产成本，有着重要的社会效益和经济价值。

轧辊的再制造修复主要是针对磨损来进行的，使报废轧辊能够恢复性能甚至获取新的性能，延长使用寿命，国内外研究开发了各种再制造工艺。目前应用比较广泛的废旧轧辊再制造修复工艺主要有：

堆焊再制造。堆焊再制造是轧辊修复领域里研究最多和普遍采用的技术。它是在报废轧辊表面堆焊熔覆上一层耐磨、耐蚀、耐热等具有特殊性能合金层，堆焊层与母材能实现冶金结合，且能获得较大厚度的表面层。采用堆焊方法对废旧轧辊再制造，不仅提高了轧使用寿命，而且使轧辊获得了循环利用，已成为轧钢企业降低成本提高效益的重要举措。

堆焊再制造技术虽能保证耐磨性，但工艺复杂，生产率低，目前仅用于钢质和小型轧辊的堆焊，对大型轧辊和合金铸铁等材质的轧辊少有报导。目前所存在的主要问题:(1)堆焊轧辊工作层硬度低，基体内残余应力大，要求焊前预热、中间热处理以及焊后缓冷来消除或减少焊接残余应力，防止堆焊层开裂和剥落;(2)焊接过程需层间保温处理，恶化了劳动条件;(3)堆焊层晶粒较粗大，易产生气孔、裂纹、剥落、夹渣、焊瘤和脱落等质量问题；(4)焊速、焊温和焊层厚度等堆焊工艺参数主要靠经验来操作，很难控制的完好；(5) 合金铸铁因含碳量高，可焊性差，而大型轧辊工作层的堆焊往往需要几百小时连续工作。因此需要研究针对大型轧辊和合金铸铁等材质轧辊的堆焊工艺、焊材、焊接自动化设备、多道堆焊质量控制等。另外，由于堆焊需要将焊料做成焊条，限制了堆焊焊料的选择，局限了堆焊技术的推广和发展。

热喷涂再制造。是采用火焰或电弧使涂层材料加热熔化或半熔化，然后用高速气体使涂层材料分散细化并高速撞击到基体表面形成涂层的工艺过程。热喷涂技术处理轧辊基体变形小，热影响区浅；喷涂层硬度比堆焊要高(＞70HRC)，采用火焰喷涂修复合金抗磨铸铁轧辊，耐磨性比电弧堆焊提高了3～4倍。

该技术的主要局限性是涂层与基材结合强度较低(25MPa左右，结合机理主要是机械结合)，且涂层存在孔隙和残余应力，韧性差，切削加工性较差，效率低，材料利用率低，在操作过程中存在一些危害因素。

热喷焊再制造技术。是采用热源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化，实现涂层与基体之间的冶金结合，消除孔隙，喷焊层组织致密，冶金缺陷少，喷焊层与基材为冶金结合，结合强度一般是热喷涂的10倍。

该技术缺点是热喷焊材料必须与基材相匹配，喷焊材料和基材范围比热喷涂窄得多，且热喷焊工艺中基材的变形比热喷涂大得多。

等离子喷涂再制造。是用等离子电弧熔化金属进行喷涂。由气流将金属粉末带入喷枪，经等离子电弧熔化喷敷到轧辊表面一层耐磨性高、摩擦系数大的合金粉末，喷焊层与基体结合良好，轧辊的耐磨性能提高接近一倍。

该工艺的缺点为设备复杂，粉末贵，设备投资大，技术难度高，材料成本高，且所喷焊工作层厚度小，从而限制了该工艺的推广。

激光表面熔覆再制造。采用激光做热源，将通过同步送粉设备输送的合金粉或将预先涂覆在轧辊表面的合金粉末涂层与轧辊基体表面一起熔化后迅速凝固，得到所需的熔覆层。激光表面熔覆由于具有输入热量少，工件变形小，可以改善整体铸造粗糙度等优点在轧辊修复方面得到广泛应用。

采用激光表面熔覆工艺再制造轧辊，熔覆层厚度达2.5mm，表面硬度HRC57～HRC62以上，高于原轧辊，采用激光熔覆再制造的轧辊经上机使用表明，过钢量达到原轧辊1.5倍 ^[7]。

就利用激光进行轧辊修复工作而言，目前国内外主要集中在冷带钢轧辊方面。激光熔覆及合金化等工艺都在这方面得到应用。轧辊表面激光强化可以获得一定深度的淬硬层。由于激光加热时高温保持时间短，晶粒不会长大，显微组织均匀，热稳定性较高，轧制时摩擦系数也较小。但是受工艺和设备的限制，目前在合金铸铁轧辊修复上的应用尚较少。

采用激光表面熔覆和激光表面合金化都存在基材对激光吸收率低、激光加工系统投资大、熔覆层和合金化层薄等问题，同时，激光熔覆处理后材料表层还普遍存在裂纹等缺陷，从而限制了该技术在轧辊修复上的应用。

镶套再制造。复合镶套轧辊是轧辊类型之一。通过镶套再制造的轧辊，是将报废的轧辊加工制造成辊芯，通过辊套制造工艺制造高耐磨辊套，采用热装过盈配合工艺将其组装成一体，可以同时满足耐磨性和抗断裂性能要求。占总量60%以上的辊芯可以循环应用，而占整个轧辊重量在40%以下的辊套报废后更换新的辊套。与传统的整体轧辊相比，复合镶套再制造轧辊不但质量好而且还能降低轧辊的成本。

镶套轧辊存在的主要问题有：(1)轧制过程中，由于辊套和辊芯的材料、温度不同导致热膨胀量不同。最终辊芯与工作层真实过盈量会随着轧制过程逐渐减小，最终导致工作层与基体滑移失效；(2)过盈配合结合面硬度分布不理想导致工作层与基体难以全部接触，在工作层厚度下降的情况下可能出现局部软点、表面不平整等问题；(3)在过盈配合的拉应力、辊套厚度减小以及轧辊表面交变应力的共同作用下，轧辊表面性能下降快，易出现辊套开裂问题。

目前，镶套轧辊在高温、高速冲击等恶劣工况下的安全性无法得到保障，主要用在高线精轧机组、小部分棒材成品机架和H型钢机。

上述各种工艺虽然各有优点，但所存在的共同缺点是仅能够用于磨损量小于1～2mm（堆焊除外）和小于20吨以下的轧辊。而对于磨损量达几十mm的大厚度及大于20吨以上的大型轧辊，上述方法无法满足再制造要求。

到目前为止，国内外还没有一项满意的技术能实现轧辊低成本、高效率、厚深度、高性能的再制造修复。轧辊修复技术面临着挑战和创新。因此，研究开发新型再制造修复工艺、设备及新型抗磨、耐蚀材料对各种材质轧辊和大型轧辊进行低成本、高效率、长寿命再制造是当前急需解决的课题。是再制造技术发展的新方向。

发明内容

本发明的目的在于针对己有技术的不足，提出一种生产工艺简单、设备投资小、生产效率高、成本低、性能好的一种废旧轧辊熔铸包覆层修复工艺及设备，使废旧轧辊循环利用，降低生产成本，减少资源、能源消耗和环境。

解决其技术问题的设备方案是:该设备有一龙门式区域定向凝固升降设备16，在龙门式区域定向凝固升降设备6上安装有升降台17，在升降台17的上面安装有电磁感应加热器8，通过升降电机14转动升降螺杆15或液压设备带动升降台17以所设定的速度上下移动，在龙门式区域定向凝固升降设备16的侧面安装电磁感应电源控制柜19，电磁感应电源控制柜19的两个输出端通过水冷电缆20与电磁感加热器8的两端相连接，在龙门式区域定向凝固升降设备16的下部有一底座支架、在底座支架13上安装有支承底座12，在支承底座12的上面安装有水冷底水箱11，底水箱11的中心为圆形通孔，在底水箱11的上面安装有中心为圆形通孔的浇注底板10，在浇注底板10的上面安装有组合式水冷结晶器7，在水冷结晶器7的上部安装有保温圈6，辊轴芯棒5通过支承底座12、底水箱11和浇注底板12的中心圆孔固定在结晶器7的中心，在浇注底板10的一侧联接有浇铸流道3，浇铸流道3安装在底座支架13上并与浇注坐砖4相连接，浇注坐砖4上面安装有中注管2，在中注管的顶部安装有浇铸漏斗1，在浇注漏斗1的上面有浇注包18。

在水冷底水箱11的侧面分别有进水管23和出水管24；水冷结晶器7由在结晶器圆周上均匀分布的2或3整数倍的组合式结晶器弧形水冷箱体组件7组成，在每个弧形水冷箱体组件7的下部联接有进水管21，在每个弧形水冷箱体组件7的上部联接有出水管22，通过联接螺栓9将弧形水冷箱体组件7连接成圆桶形整体；保温圈6由耐火材料或者纤维增强耐火材料制造；电磁感应电源为工频感应电源、中频感应电源、高频感应电源，频率为500Hz～3000Hz。

解决其技术问题采用的工艺技术方案是:首先将废旧轧辊加工到熔铸包覆层再制造所需尺寸，将其作为再制造轧辊芯棒，将轧辊芯棒表面进行除油、除锈处理后，在其表面均匀涂覆一层防氧化涂料，放入加热炉内进行预热到500℃～700℃后，通过支承底座、底水箱和浇注底板的中心圆孔固定在结晶器的中心，启动区域定向凝固升降装置，将电磁感应加热器下降到结晶器的底部，打开水冷结晶器和底水箱的进出水管，启动电磁感应加热电源，通过安装在水冷结晶器外部的感应加热器对轧辊芯棒进行表面加热，待加热到820℃～1050℃后，将所需成分的轧辊熔铸包覆层原材料放入中频炉中加热熔化成合金钢液，当符合成分要求的金属液温度达1500～1650℃时倒入浇注包内，将浇注包内的金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗、中注管、浇铸流道浇入结晶器内与废旧轧辊芯棒之间的空隙中，在浇注过程中，保持合金钢液温度为1300～1540℃范围，电磁感应加热器不停止加热，金属液浇注完毕后，感应加热器继续进行加热10～50分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，启动区域定向凝固升降装置将电磁感应加热器以一定的速度向上提升，逐步脱离电磁感应加热的辊轴复合层由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求在不同的区域内控制不同的上升速度，形成区域定向凝固，经5～15分钟升到保温圈处停止，继续对保温圈进行加热10～50分钟，以延迟保温冒口凝固时间，对冒口进行补缩，使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮，消除复合层金属铸造缺陷，达到预定时间后停止加热，继续通水冷却30分钟～24小时，将制造好的熔铸包覆复合轧辊从结晶器内取出；

所述的芯棒材料为球墨铸铁、合金铸铁、锻造合金钢、锻造模具钢、合金铸钢、中碳钢、低合金钢材质的废旧轧辊加工而成；

所述的熔铸包覆层复合轧辊工作层材料为球墨铸铁、石墨钢、镍铬钼合金铸铁、高铬铸铁、高铬铸钢、合金铸钢、高硼钢、高速钢、模具钢材料。

所述的组合式结晶器通过添加或减少不同尺寸的弧形水冷箱体组件既可以实现组合式结晶器内直径尺寸在一定范围内的调整，满足不同不同直径尺寸复合辊套的制造，从而降低了成型模具费用。

所述芯棒表面防氧化涂料的成分为Na2B407，Si02，Na20，K20，A1203，CaO其中的一种或多种成分组成。

有益效果

本发明的上述熔铸包覆复合轧辊修复工艺，与现有技术相比其主要特点是:

1、使用该发明工艺对废旧轧辊修复，由于特殊的铸造方法使熔融的金属自下而上凝固，有利于液体金属的补缩，克服了离心铸造法易产生组织偏析的缺陷，所再制造的复合轧辊材料没有密度偏析，结晶组织优良，组织均匀，晶粒细小致密度高，使以前不能用离心铸造法生产的材料的生产成为可能。芯棒和复合层材料的选择范围宽，可以根据不同的使用要求自由的选择不同强度要求的锻造或铸造芯棒材料和不同性能的复合层材料，轧辊外层可以采用高合金材质，使其具有良好的红硬性和高温耐磨性。复合层界面好产品质量易于控制，界面质量好，可以实现良好的冶金结合。

2、采用电磁感应加热器在浇注前对芯轴在结晶器内直接进行预热，浇注后对轧辊芯轴和所浇注的金属液进行保温，减少了辊芯与外层金属液之间的温度差，有利于双金属材料的良好复合，具有良好的机械性能。另一方面为了减少铸造缺陷，让金属复合材料实现至下而上顺序凝固，金属液自动由上向下的流动，有利于金属液自上而下补缩，从而缩短了补缩区的长度，减少了铸造缺陷，形成致密无缩孔的复合轧辊；在浇注过程中继续对复合材料进行电磁感应加热，可以降低被复合材料的预热温度，减少复合材料的氧化，可以增加液固时间，促使两相材料的扩散更加充分，同时可以利用电磁搅拌作用，增加液体金属对被芯棒材料表面的冲刷，促进两相材料之间的物质和能量交流，使复合层界面易于控制，从而极大的提高了界面的结合强度，界面质量好，可以实现良好的冶金结合界面。

3、本发明采用水冷结晶器取代金属型成型，在辊轴成型过程中，由于辊轴外层金属液是在水冷结晶器内冷却凝固，冷却速度高，形核能力强，可以获得晶粒细小的凝固组织，组织致密度高，硬度均匀，力学性能好，改善了轧辊的强韧性和热疲劳抗力，具有较高的耐磨性和耐冷、热疲劳性及现代轧辊工作层材料所需具备的各项性能，且具有优良的切削加工性能，可实现以铸代锻，提高了轧辊的使用寿命，从而满足了现代轧钢业对高性能轧辊的要求。

4、采用水冷结晶器取代金属型成型，铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，可比金属型铸造节约15～30％，金属利用率高，节约了材料。

5、由于采用水冷结晶器成型，模具的使用寿命高达几千次甚至几万次，极大的节省了造型材料，降低了模具成本，由于不用型砂造型，节约了大量型砂和造型工时，提高了劳动效率。节约了大量的制造费用，降低了制造成本，减少了资源和能源的浪费和环境的污染。

6、目前国内通常使用离心复合工艺制造轧辊，这种轧辊在长期使用过程中存在以下不足：①硬度落差大，离心法制造的轧辊第一次使用与最后一次使用，材料组织发生变化大，硬度耐磨性下降较快，轧制吨位可下降50～70 吨；②抗热疲劳性能差，轧辊长期工作在高温状态下，低的抗热疲劳性能导致轧辊在使用一段时间后，易产生裂纹及表层掉块等现象，严重影响轧件质量。本发明采用镶铸工艺对废旧轧辊再制造修复，在浇注过程中，芯轴虽然进行了一定温度的预热，但相对于所浇注的高温液态金属而言，在浇注过程中芯棒材料相当于冷铁作用，从而改善了轧辊内部冷却效果，增大了轧辊浇注时内部的冷却速度，改善和增强了轧辊内部组织致密性，使界面由熔合层、扩散层和激冷凝固层组成，降低了复合层材料径向的硬度落差，整个复合层材料硬度落差极小，进一步提高了复合辊轴性能，使所制造的复合轧辊在整个使用周期中每次修复后的使用寿命降低幅度小。同时，本发明采用水冷结晶器成型，复合层金属液受到结晶器的快速冷却，改变了复合层结晶组织，提高了复合层材料性能，经本发明再制造的复合轧辊单次使用寿命超过原所用材质新轧辊20～30%以上。综合寿命提高50%以上。

7、采用镶铸的方法实现废旧轧辊再制造修复，外层采用高耐磨材料，芯部采用废旧轧辊，变废为宝，可将现有的大量废轧辊循环使用，其利用率在70％以上，实现了废旧轧辊的循环利用，节省了材料和能源的浪费，减少了环境污染。如果废旧轧辊芯棒重复使用三次，则每轧制一吨钢轧辊相互量降低了70%。我国铸铁件能耗利用率为15～25％，每生产1吨合格铸铁件的能耗为500～700kg 标煤，占生产成本的15％。全国轧辊产量约120 万吨，由此节约的能源和减少的污染是巨大的。

8、轧辊工作层外套耐磨材料的选择与设计范围更宽，即使是用同样的材料，使用寿命更高；当用于新轧辊的制造时，芯轴材料的选择范围宽，可以采用高强度、高韧性的锻钢、铸钢材料，提高了轧辊抗冲击性能，使轧钢生产中无断辊，解决了合金铸铁辊芯易断辊难题。

9、使用该工艺和设备制造复合辊套具有比离心工艺更高的生产效率，且克服了离心复合铸造工艺所存在的成分偏析和无法制造锻钢辊颈轧辊的弊端，可控工艺参数少，生产工艺简单易于操作，生产效率高，电耗小，生产成本比电渣重熔法低1/2，比埋弧焊堆焊法低2/3，设备简单投资小，适用范围广。可以不受设备和工艺的限制，实现用小型设备制造大尺寸的多层层状复合产品或梯度复合层产品。

附图说明

图1为本发明设备装配图，其中1为浇注漏斗，2为中注管，3为浇注流道，4为浇注坐砖，5为辊轴芯棒，6为保温圈，7为组合式结晶器，8为电磁感应加热器，9为联接螺栓，10为浇注底板，11为底水箱，12为支承底座，13为底座支架，14为升降电机，15为升降螺杆，16为龙门式区域定向凝固升降设备，17为升降台，18为浇注包，19电磁感应电源控制柜，20为水冷电缆， 23为底水箱进水管，24为底水箱出水管。

图2为本发明组合式结晶器结构图，其中7为组合式结晶器。

图3为本发明组合式结晶器弧形水冷箱体组件结构俯视图，其中21为组合式结晶器进水管，22为组合式结晶器出水管，7为结晶器弧形水冷箱体组件。

图4为本发明底水箱结构图，其中11为底水箱。

图5为本发明底水箱结构俯视图，其中11为底水箱，23为底水箱进水管，24为底水箱出水管。

图6为本发明修复复合轧辊结构图，其中25为修复轧辊工作层，26为废旧轧辊芯轴。

具体实施方式

结合附图，给出本发明的实施例如下:

实施例1:在图1、图2、图3、图4、图5、图6中，该设备有一龙门式区域定向凝固升降设备16，在龙门式区域定向凝固升降设备6上安装有升降台17，在升降台17的上面安装有电磁感应加热器8，通过升降电机14转动升降螺杆15或液压设备带动升降台17以所设定的速度上下移动，在龙门式区域定向凝固升降设备16的侧面安装电磁感应电源控制柜19，电磁感应电源控制柜19的两个输出端通过水冷电缆20与电磁感加热器8的两端相连接，在龙门式区域定向凝固升降设备16的下部有一底座支架、在底座支架13上安装有支承底座12，在支承底座12的上面安装有水冷底水箱11，底水箱11的中心为圆形通孔，在底水箱11的上面安装有中心为圆形通孔的浇注底板10，在浇注底板10的上面安装有组合式水冷结晶器7，在水冷结晶器7的上部安装有保温圈6，辊轴芯棒5通过支承底座12、底水箱11和浇注底板12的中心圆孔固定在结晶器7的中心，在浇注底板10的一侧联接有浇铸流道3，浇铸流道3安装在底座支架13上并与浇注坐砖4相连接，浇注坐砖4上面安装有中注管2，在中注管的顶部安装有浇铸漏斗1，在浇注漏斗1的上面有浇注包18。

在水冷底水箱11的侧面分别有进水管23和出水管24；水冷结晶器7由在结晶器圆周上均匀分布的2或3整数倍的组合式结晶器弧形水冷箱体组件7组成，在每个弧形水冷箱体组件7的下部联接有进水管21，在每个弧形水冷箱体组件7的上部联接有出水管22，通过联接螺栓9将弧形水冷箱体组件7连接成圆桶形整体；保温圈6由耐火材料或者纤维增强耐火材料制造；电磁感应电源为工频感应电源、中频感应电源、高频感应电源，频率为700Hz。

工作开始时:首先将废旧轧辊加工到熔铸包覆层再制造所需尺寸，将其作为再制造轧辊芯棒，将轧辊芯棒表面进行除油、除锈处理后，在其表面均匀涂覆一层防氧化涂料，放入加热炉内进行预热到550℃后，通过支承底座、底水箱和浇注底板的中心圆孔固定在结晶器的中心，启动区域定向凝固升降装置，将电磁感应加热器下降到结晶器的底部，打开水冷结晶器和底水箱的进出水管，启动电磁感应加热电源，通过安装在水冷结晶器外部的感应加热器对轧辊芯棒进行表面加热，待加热到890℃后，将镍铬钼合金铸铁轧辊工作层材料成分的原材料放入中频炉中加热熔化成合金钢液，当符合成分要求的金属液温度达1580℃时倒入浇注包内，将浇注包内的金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗、中注管、浇铸流道浇入结晶器内与废旧轧辊芯棒之间的空隙中，在浇注过程中，保持合金钢液温度为1350℃范围，电磁感应加热器不停止加热，金属液浇注完毕后，感应加热器继续进行加热13分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，启动区域定向凝固升降装置将电磁感应加热器以一定的速度向上提升，逐步脱离电磁感应加热的辊轴复合层由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求在不同的区域内控制不同的上升速度，形成区域定向凝固，经6分钟升到保温圈处停止，继续对保温圈进行加热15分钟，以延迟保温冒口凝固时间，对冒口进行补缩，使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮，消除复合层金属铸造缺陷，达到预定时间后停止加热，继续通水冷却15小时，将制造好熔铸包覆层再制造复合轧辊从结晶器内取出。

实施例2：1:在图1、图2、图3、图4、图5、图6中，该设备有一龙门式区域定向凝固升降设备16，在龙门式区域定向凝固升降设备6上安装有升降台17，在升降台17的上面安装有电磁感应加热器8，通过升降电机14转动升降螺杆15或液压设备带动升降台17以所设定的速度上下移动，在龙门式区域定向凝固升降设备16的侧面安装电磁感应电源控制柜19，电磁感应电源控制柜19的两个输出端通过水冷电缆20与电磁感加热器8的两端相连接，在龙门式区域定向凝固升降设备16的下部有一底座支架、在底座支架13上安装有支承底座12，在支承底座12的上面安装有水冷底水箱11，底水箱11的中心为圆形通孔，在底水箱11的上面安装有中心为圆形通孔的浇注底板10，在浇注底板10的上面安装有组合式水冷结晶器7，在水冷结晶器7的上部安装有保温圈6，辊轴芯棒5通过支承底座12、底水箱11和浇注底板12的中心圆孔固定在结晶器7的中心，在浇注底板10的一侧联接有浇铸流道3，浇铸流道3安装在底座支架13上并与浇注坐砖4相连接，浇注坐砖4上面安装有中注管2，在中注管的顶部安装有浇铸漏斗1，在浇注漏斗1的上面有浇注包18。

在水冷底水箱11的侧面分别有进水管23和出水管24；水冷结晶器7由在结晶器圆周上均匀分布的2或3整数倍的组合式结晶器弧形水冷箱体组件7组成，在每个弧形水冷箱体组件7的下部联接有进水管21，在每个弧形水冷箱体组件7的上部联接有出水管22，通过联接螺栓9将弧形水冷箱体组件7连接成圆桶形整体；保温圈6由耐火材料或者纤维增强耐火材料制造；电磁感应电源为工频感应电源、中频感应电源、高频感应电源，频率为1000Hz。

工作开始时:首先将废旧轧辊加工到熔铸包覆层再制造所需尺寸，将其作为再制造轧辊芯棒，将轧辊芯棒表面进行除油、除锈处理后，在其表面均匀涂覆一层防氧化涂料，放入加热炉内进行预热到600℃后，通过支承底座、底水箱和浇注底板的中心圆孔固定在结晶器的中心，启动区域定向凝固升降装置，将电磁感应加热器下降到结晶器的底部，打开水冷结晶器和底水箱的进出水管，启动电磁感应加热电源，通过安装在水冷结晶器外部的感应加热器对轧辊芯棒进行表面加热，待加热到850℃后，将高铬铸铁轧辊工作层材料成分的原材料放入中频炉中加热熔化成合金钢液，当符合成分要求的金属液温度达1600℃时倒入浇注包内，将浇注包内的金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗、中注管、浇铸流道浇入结晶器内与废旧轧辊芯棒之间的空隙中，在浇注过程中，保持合金钢液温度为1380℃范围，电磁感应加热器不停止加热，金属液浇注完毕后，感应加热器继续进行加热15分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，启动区域定向凝固升降装置将电磁感应加热器以一定的速度向上提升，逐步脱离电磁感应加热的辊轴复合层由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求在不同的区域内控制不同的上升速度，形成区域定向凝固，经8分钟升到保温圈处停止，继续对保温圈进行加热20分钟，以延迟保温冒口凝固时间，对冒口进行补缩，使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮，消除复合层金属铸造缺陷，达到预定时间后停止加热，继续通水冷却10小时，将制造好熔铸包覆层再制造复合轧辊从结晶器内取出；

实施例3：1:在图1、图2、图3、图4、图5、图6中，该设备有一龙门式区域定向凝固升降设备16，在龙门式区域定向凝固升降设备6上安装有升降台17，在升降台17的上面安装有电磁感应加热器8，通过升降电机14转动升降螺杆15或液压设备带动升降台17以所设定的速度上下移动，在龙门式区域定向凝固升降设备16的侧面安装电磁感应电源控制柜19，电磁感应电源控制柜19的两个输出端通过水冷电缆20与电磁感加热器8的两端相连接，在龙门式区域定向凝固升降设备16的下部有一底座支架、在底座支架13上安装有支承底座12，在支承底座12的上面安装有水冷底水箱11，底水箱11的中心为圆形通孔，在底水箱11的上面安装有中心为圆形通孔的浇注底板10，在浇注底板10的上面安装有组合式水冷结晶器7，在水冷结晶器7的上部安装有保温圈6，辊轴芯棒5通过支承底座12、底水箱11和浇注底板12的中心圆孔固定在结晶器7的中心，在浇注底板10的一侧联接有浇铸流道3，浇铸流道3安装在底座支架13上并与浇注坐砖4相连接，浇注坐砖4上面安装有中注管2，在中注管的顶部安装有浇铸漏斗1，在浇注漏斗1的上面有浇注包18。

在水冷底水箱11的侧面分别有进水管23和出水管24；水冷结晶器7由在结晶器圆周上均匀分布的2或3整数倍的组合式结晶器弧形水冷箱体组件7组成，在每个弧形水冷箱体组件7的下部联接有进水管21，在每个弧形水冷箱体组件7的上部联接有出水管22，通过联接螺栓9将弧形水冷箱体组件7连接成圆桶形整体；保温圈6由耐火材料或者纤维增强耐火材料制造；电磁感应电源为工频感应电源、中频感应电源、高频感应电源，频率为2500Hz。

工作开始时:首先将废旧轧辊加工到熔铸包覆层再制造所需尺寸，将其作为再制造轧辊芯棒，将轧辊芯棒表面进行除油、除锈处理后，在其表面均匀涂覆一层防氧化涂料，放入加热炉内进行预热到600℃后，通过支承底座、底水箱和浇注底板的中心圆孔固定在结晶器的中心，启动区域定向凝固升降装置，将电磁感应加热器下降到结晶器的底部，打开水冷结晶器和底水箱的进出水管，启动电磁感应加热电源，通过安装在水冷结晶器外部的感应加热器对轧辊芯棒进行表面加热，待加热到950℃后，将高速钢轧辊工作层材料成分的原材料放入中频炉中加热熔化成合金钢液，当符合成分要求的金属液温度达1650℃时倒入浇注包内，将浇注包内的金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗、中注管、浇铸流道浇入结晶器内与废旧轧辊芯棒之间的空隙中，在浇注过程中，保持合金钢液温度为1420℃范围，电磁感应加热器不停止加热，金属液浇注完毕后，感应加热器继续进行加热20分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，启动区域定向凝固升降装置将电磁感应加热器以一定的速度向上提升，逐步脱离电磁感应加热的辊轴复合层由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求在不同的区域内控制不同的上升速度，形成区域定向凝固，经10分钟升到保温圈处停止，继续对保温圈进行加热25分钟，以延迟保温冒口凝固时间，对冒口进行补缩，使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮，消除复合层金属铸造缺陷，达到预定时间后停止加热，继续通水冷却1小时，将制造好熔铸包覆层再制造复合轧辊从结晶器内取出。

Claims (3)

1.一种废旧轧辊熔铸包覆层修复工艺，其特征在于：首先将废旧轧辊加工到熔铸包覆层再制造所需尺寸，将其作为再制造轧辊芯棒，将轧辊芯棒表面进行除油、除锈处理后，在其表面均匀涂覆一层防氧化涂料，放入加热炉内进行预热到500℃～700℃后，通过支承底座、底水箱和浇注底板的中心圆孔固定在结晶器的中心，启动区域定向凝固升降装置，将电磁感应加热器下降到结晶器的底部，打开水冷结晶器和底水箱的进出水管，启动电磁感应加热电源，通过安装在水冷结晶器外部的感应加热器对轧辊芯棒进行表面加热，待加热到820℃～1050℃后，将所需成分的轧辊熔铸包覆层原材料放入中频炉中加热熔化成合金钢液，当符合成分要求的金属液温度达1500-1650℃时倒入浇注包内，将浇注包内的金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗、中注管、浇铸流道浇入结晶器内与废旧轧辊芯棒之间的空隙中，在浇注过程中，保持合金钢液温度为1300～1540℃范围，电磁感应加热器不停止加热，金属液浇注完毕后，感应加热器继续进行加热10～50分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，使界面形成冶金结合，启动区域定向凝固升降装置将电磁感应加热器以一定的速度向上提升，逐步脱离电磁感应加热的辊轴复合层由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求在不同的区域内控制不同的上升速度，形成区域定向凝固，经5～15分钟升到保温圈处停止，继续对保温圈进行加热10～50分钟，对冒口进行补缩，达到预定时间后停止加热，继续通水冷却30分钟～24小时，将制造好的熔铸包覆层复合轧辊从结晶器内取出；

所述的芯棒材料为球墨铸铁、合金铸铁、锻造合金钢、锻造模具钢、合金铸钢、中碳钢、低合金钢材质的废旧轧辊加工而成；

所述的熔铸包覆层复合轧辊工作层材料为球墨铸铁、石墨钢、镍铬钼合金铸铁、高铬铸铁、合金铸钢、高硼钢、高速钢、模具钢材料。

2.根据权利要求1所述一种废旧轧辊熔铸包覆层修复工艺，其特征是：所述的熔铸包覆层复合轧辊工作层材料为高铬铸钢。

3.根据权利要求1所述一种废旧轧辊熔铸包覆层修复工艺，其特征是：所述芯棒表面防氧化涂料的成分为Na₂B₄O₇，SiO₂，Na₂O，K₂O，A1₂O₃，CaO其中的一种或多种成分组成。