CN106583454A - 一种无料头双金属层复合实心轴的连铸—楔横轧成形方法 - Google Patents
一种无料头双金属层复合实心轴的连铸—楔横轧成形方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种无料头双金属层复合实心轴的连铸—楔横轧成形方法，特点是将覆层钢液加入覆层中间包中，覆层钢液在覆层浇注管与基层浇注管之间凝固成覆层金属管，将基层钢液加入基层中间包中，基层钢液与覆层金属管内部未完全凝固部分相结合，在冷却结晶器的冷却下凝固形成双层复合棒料，对双层复合棒料进行二次冷却，再在双层复合棒料的外表面挤压出环形凹槽，并用切割机沿环形凹槽的最底部径向切断双层复合棒料，使双层复合棒料的两端均为圆台形，最后将双层复合棒料马上放到楔横轧机上轧制，得到无料头双金属层复合实心轴；优点是简化了层合轴的生产工序，可实现大规模工业化生产，并且避免二次加热，达到节能降耗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及轴类件的加工，尤其涉及一种无料头双金属层复合实心轴的连铸—楔横轧成形方法。
背景技术
随着能源、汽车等工业技术的不断发展，轴类件的需求量越来越大，但是许多轴类件多服役于高温高压的恶劣环境，容易发生轴的磨损或断裂等失效问题，给设备和工业生产者的安全带来隐患。而在材料技术的不断发展过程中，层合材料不仅可以发挥各自原材料性能之间的协同作用，还可以通过选定层合材料的尺寸配比，达到降低成本和满足使用性能的要求。目前，在层合轴（即双层或多层复合轴）的实际生产中，需要先将实心覆材轧制成空心套管，基材轧制成棒材，定尺切断，打磨后组装，形成层合轴半成品，最后将层合轴的端面焊接得到层合轴。但是该方法工艺过程繁琐，不适合大规模工业化和自动化生产，而且在空心套管和基层棒料的组装过程中，界面由于打磨、清洗使得界面结合质量难以稳定控制，这制约着层合轴的使用。此外，棒料在进行楔横轧轧制之前，需要经过两次加热，所耗电量大，不能满足节能减排的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产工序简单、材料利用率高、能够大规模工业化生产，且节能降耗的无料头双金属层复合实心轴的连铸—楔横轧成形方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无料头双金属层复合实心轴的连铸—楔横轧成形方法，本方法中所使用的连铸装置包括基层中间包、覆层中间包、冷却结晶器和电磁搅拌器，所述的基层中间包的下端固定设置有基层浇注管，所述的覆层中间包的下端固定设置有覆层浇注管，所述的基层浇注管同轴设置在所述的覆层浇注管内，所述的冷却结晶器同轴固定在所述的覆层浇注管上，所述的电磁搅拌器同轴安装在所述的冷却结晶器上，本方法的具体加工步骤为：
（1）、将覆层钢液加入覆层中间包中，电磁搅拌器对覆层钢液进行搅拌，同时冷却结晶器对覆层钢液进行一次冷却，使覆层钢液在覆层浇注管与基层浇注管之间凝固成外径为30～200mm的覆层金属管；
（2）、将基层钢液加入基层中间包中，电磁搅拌器对基层钢液进行搅拌，基层钢液沿着基层浇注管注入到覆层金属管中，并与覆层金属管内部未完全凝固部分相结合，在冷却结晶器的冷却下凝固形成双层复合棒料；
（3）、对双层复合棒料进行二次冷却，并控制双层复合棒料的基层心部温度为1100℃～1200℃、覆层外表面温度为750℃～800℃；
（4）、通过牵引设备牵引双层复合棒料沿其轴向进给；
（5）、在双层复合棒料的外表面按设定的尺寸间隔挤压出轴向截面为半椭圆状或尖角状的环形凹槽；
（6）、切割机沿环形凹槽的最底部径向切断双层复合棒料，使双层复合棒料的两端均为圆台形；
（7）、将双层复合棒料马上放到楔横轧机上轧制，在控制轧件的断面收缩率为75%～95%的条件下轧制得到无料头双金属层复合实心轴。
本发明中，基层钢液和覆层钢液为两种不同材料的钢液。
与现有技术相比，本发明的优点是：
（1）、将基层钢液和覆层钢液通过连铸装置直接铸造得到双层复合棒料，并将带有余温的双层复合棒料直接轧制，得到无料头双金属层复合实心轴，简化了层合轴的生产工序，操作易于自动化，提高了层合轴的生产效率，可实现大规模工业化生产，并且避免二次加热，达到节能降耗的目的。
（2）、由于基层浇注管设置在覆层浇注管内，覆层钢液在覆层浇注管与基层浇注管之间凝固成覆层金属管，再将基层钢液注入覆层金属管中形成双层复合棒料，中间过程无氧化作用，提高了双层复合界面的结合性能，为后续双层复合实心轴质量的提高奠定基础。
（3）、整个加工过程中，通过连铸得到双层复合棒料，并控制双层复合棒料从心部到表面的温度梯度，且将双层复合棒料的两端挤压成圆台形，使得双层复合棒料在楔横轧轧制时，能更好地避免端部凹心的产生，进一步地提高了产品的材料利用率，材料利用率可达到98%以上。
（4）、在楔横轧时，控制轧件的断面收缩率为75%～95%，在楔横轧大断面收缩率下轧制，可以打碎铸件枝晶，使得晶粒细化，得到高质量的轧件。
附图说明
图1为本发明的连铸装置的结构示意图；
图2为本发明的双层复合棒料在挤压后的结构示意图；
图3为本发明的双层复合棒料切断后的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：一种无料头双金属层复合实心轴的连铸—楔横轧成形方法，本方法中所使用的连铸装置包括基层中间包1、覆层中间包2、冷却结晶器3和电磁搅拌器4，基层中间包1的下端固定设置有基层浇注管11，覆层中间包2的下端固定设置有覆层浇注管21，基层浇注管11同轴设置在覆层浇注管21内，冷却结晶器3同轴固定在覆层浇注管21上，电磁搅拌器4同轴安装在冷却结晶器3上，本方法的具体加工步骤为：
（1）、将材料为42CrMo的覆层钢液5加入覆层中间包2中，电磁搅拌器4对覆层钢液5进行搅拌，同时冷却结晶器3对覆层钢液5进行一次冷却，使覆层钢液5在覆层浇注管21与基层浇注管11之间凝固成外径为30mm的覆层金属管6；
（2）、将材料为Q235的基层钢液7加入基层中间包1中，电磁搅拌器4对基层钢液7进行搅拌，基层钢液7沿着基层浇注管11注入到覆层金属管6中，并与覆层金属管6内部未完全凝固部分相结合，在冷却结晶器3的冷却下凝固形成双层复合棒料8；
（3）、对双层复合棒料8进行二次冷却，并控制双层复合棒料8的基层81心部温度为1100℃、覆层82外表面温度为800℃；
（4）、通过牵引设备牵引双层复合棒料8沿其轴向进给；
（5）、在双层复合棒料8的外表面按设定的尺寸间隔挤压出轴向截面为半椭圆状或尖角状的环形凹槽83；
（6）、切割机沿环形凹槽83的最底部径向切断双层复合棒料8，使双层复合棒料8的两端均为圆台形；
（7）、将双层复合棒料8马上放到楔横轧机上轧制，在控制轧件的断面收缩率为75%的条件下轧制得到无料头双金属层复合实心轴。
实施例二：一种无料头双金属层复合实心轴的连铸—楔横轧成形方法，本方法中所使用的连铸装置包括基层中间包1、覆层中间包2、冷却结晶器3和电磁搅拌器4，基层中间包1的下端固定设置有基层浇注管11，覆层中间包2的下端固定设置有覆层浇注管21，基层浇注管11同轴设置在覆层浇注管21内，冷却结晶器3同轴固定在覆层浇注管21上，电磁搅拌器4同轴安装在冷却结晶器3上，本方法的具体加工步骤为：
（1）、将材料为42CrMo的覆层钢液5加入覆层中间包2中，电磁搅拌器4对覆层钢液5进行搅拌，同时冷却结晶器3对覆层钢液5进行一次冷却，使覆层钢液5在覆层浇注管21与基层浇注管11之间凝固成外径为100mm的覆层金属管6；
（2）、将材料为45#钢的基层钢液7加入基层中间包1中，电磁搅拌器4对基层钢液7进行搅拌，基层钢液7沿着基层浇注管11注入到覆层金属管6中，并与覆层金属管6内部未完全凝固部分相结合，在冷却结晶器3的冷却下凝固形成双层复合棒料8；
（3）、对双层复合棒料8进行二次冷却，并控制双层复合棒料8的基层81心部温度为1150℃、覆层82外表面温度为750℃；
（4）、通过牵引设备牵引双层复合棒料8沿其轴向进给；
（5）、在双层复合棒料8的外表面按设定的尺寸间隔挤压出轴向截面为半椭圆状或尖角状的环形凹槽83；
（6）、切割机沿环形凹槽83的最底部径向切断双层复合棒料8，使双层复合棒料8的两端均为圆台形；
（7）、将双层复合棒料8马上放到楔横轧机上轧制，在控制轧件的断面收缩率为85%的条件下轧制得到无料头双金属层复合实心轴。
实施例三：一种无料头双金属层复合实心轴的连铸—楔横轧成形方法，本方法中所使用的连铸装置包括基层中间包1、覆层中间包2、冷却结晶器3和电磁搅拌器4，基层中间包1的下端固定设置有基层浇注管11，覆层中间包2的下端固定设置有覆层浇注管21，基层浇注管11同轴设置在覆层浇注管21内，冷却结晶器3同轴固定在覆层浇注管21上，电磁搅拌器4同轴安装在冷却结晶器3上，本方法的具体加工步骤为：
（1）、将材料为12Cr18Ni9Ti的覆层钢液5加入覆层中间包2中，电磁搅拌器4对覆层钢液5进行搅拌，同时冷却结晶器3对覆层钢液5进行一次冷却，使覆层钢液5在覆层浇注管21与基层浇注管11之间凝固成外径为200mm的覆层金属管6；
（2）、将材料为45#钢的基层钢液7加入基层中间包1中，电磁搅拌器4对基层钢液7进行搅拌，基层钢液7沿着基层浇注管11注入到覆层金属管6中，并与覆层金属管6内部未完全凝固部分相结合，在冷却结晶器3的冷却下凝固形成双层复合棒料8；
（3）、对双层复合棒料8进行二次冷却，并控制双层复合棒料8的基层81心部温度为1200℃、覆层82外表面温度为750℃；
（4）、通过牵引设备牵引双层复合棒料8沿其轴向进给；
（5）、在双层复合棒料8的外表面按设定的尺寸间隔挤压出轴向截面为半椭圆状或尖角状的环形凹槽83；
（6）、切割机沿环形凹槽83的最底部径向切断双层复合棒料8，使双层复合棒料8的两端均为圆台形；
（7）、将双层复合棒料8马上放到楔横轧机上轧制，在控制轧件的断面收缩率为90%的条件下轧制得到无料头双金属层复合实心轴。
此外，本方法也适用于材料为其它不同有色金属的无料头双金属层复合实心轴的加工。
Claims (1)
1.一种无料头双金属层复合实心轴的连铸—楔横轧成形方法，其特征在于：本方法中所使用的连铸装置包括基层中间包、覆层中间包、冷却结晶器和电磁搅拌器，所述的基层中间包的下端固定设置有基层浇注管，所述的覆层中间包的下端固定设置有覆层浇注管，所述的基层浇注管同轴设置在所述的覆层浇注管内，所述的冷却结晶器同轴固定在所述的覆层浇注管上，所述的电磁搅拌器同轴安装在所述的冷却结晶器上，本方法的具体加工步骤为：
（1）、将覆层钢液加入覆层中间包中，电磁搅拌器对覆层钢液进行搅拌，同时冷却结晶器对覆层钢液进行一次冷却，使覆层钢液在覆层浇注管与基层浇注管之间凝固成外径为30～200mm的覆层金属管；
（2）、将基层钢液加入基层中间包中，电磁搅拌器对基层钢液进行搅拌，基层钢液沿着基层浇注管注入到覆层金属管中，并与覆层金属管内部未完全凝固部分相结合，在冷却结晶器的冷却下凝固形成双层复合棒料；
（3）、对双层复合棒料进行二次冷却，并控制双层复合棒料的基层心部温度为1100℃～1200℃、覆层外表面温度为750℃～800℃；
（4）、通过牵引设备牵引双层复合棒料沿其轴向进给；
（5）、在双层复合棒料的外表面按设定的尺寸间隔挤压出轴向截面为半椭圆状或尖角状的环形凹槽；
（6）、切割机沿环形凹槽的最底部径向切断双层复合棒料，使双层复合棒料的两端均为圆台形；
（7）、将双层复合棒料马上放到楔横轧机上轧制，在控制轧件的断面收缩率为75%～95%的条件下轧制得到无料头双金属层复合实心轴。
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