專利名稱：鋼、鐵膠粘組合軋輥工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是冶金工業(yè)中的黑色金屬或有色金屬壓力加工成型時(shí)，所使用的軋輥制造工藝。
現(xiàn)有的軋輥制造有兩大類。一類是整體鑄鐵或整體鍛鋼軋輥，整體鑄鐵軋輥雖有較高的使用層硬度(HS65-78)，但強(qiáng)度低易發(fā)生脆性斷輥，軋輥的壽命短;整體鍛鋼軋輥，雖有膠高的強(qiáng)度，克服了脆性斷輥現(xiàn)象，但工作層硬度不高，不耐磨，易產(chǎn)生軋輥表面與鋼材表面粘連，影響鋼材表面質(zhì)量和發(fā)生纏輥等重大缺點(diǎn)。第二類為復(fù)合軋輥，其中又分熱裝復(fù)合與鑄造復(fù)合兩種形式，它們的共同優(yōu)點(diǎn)是能提高軋輥工作層的硬度，延長軋輥壽命，但輥套又不能拆卸更換，導(dǎo)致工作層達(dá)到報(bào)廢尺寸時(shí)，則連同輥芯同時(shí)報(bào)廢，即造成金屬料、合金、熱能、電能、資金等大量浪費(fèi)，增大了消耗。
本發(fā)明的目的是研制出一種新的鋼、鐵膠粘組合軋輥工藝，軋輥的輥芯和輥套既可膠粘組合，又可拆卸分離更換，并對輥芯和輥套的材質(zhì)化學(xué)成份進(jìn)行新的配方，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明如

圖1輥芯，是低合金高強(qiáng)度韌性好的鑄鋼或鍛鋼材質(zhì)，輥芯加工有三個(gè)臺階，1為輥身，它的臺階表面與輥芯中心平行，與輥芯端部垂直，臺階2為輥勁部位，臺階3為梅花頭(或偏頭)，臺階1、2、3為同一材質(zhì)，材質(zhì)化學(xué)成份按重量百分比計(jì)如下C3-3.8、Si1-1.8、Mn0.3-1、P＜0.1、S＜0.1、Ni＜0.2、Cr＜0.1、Mo＜0.5其余為Fe和雜質(zhì)。圖2輥套是用高合金、多元素的合金鑄鐵(或鑄鋼)的材質(zhì)，以離心鑄造，真空鑄造、電渣重熔、真空冶煉、粉末冶金等方式成型，其輥套的內(nèi)園和外園應(yīng)是同中心的厚壁套或環(huán)，輥套材質(zhì)的化學(xué)成份按重量百分比計(jì)C2.3-2.9、Si＞0.1＜1.5、Mn0.5-1、P0.1以下，S0.1以下，Ni3.8-5.2、Cr1.7-2.7Mo0.4-1.0其余為Fe和雜質(zhì)。輥套的熱處理要求第一次處理用250-320℃的較低溫度進(jìn)行熱處理，以分解殘余的奧氏體;第二次處理用350-450℃溫度進(jìn)行熱處理，消除殘余應(yīng)力。圖3是軋輥膠粘組合圖，將輥套1和輥芯2膠粘組合成整體的軋輥，膠粘時(shí)根據(jù)需要選用有機(jī)膠，無機(jī)膠，厭氧膠等。膠粘組合的方法有三種第一種，膠粘熱等靜壓法將輥套加熱到150℃左右，將涂有膠粘劑的輥芯與輥套進(jìn)行膠粘組合，最后以每小時(shí)20℃左右的速度降溫至40℃左右，輥套逐漸冷卻，使膠層得到等效的固化靜壓力。第二種，膠粘冷等靜壓法將輥芯冷卻(液氮)到零下20-40℃時(shí)，立即與涂了膠的輥套進(jìn)行膠粘組合，然后恢復(fù)到常溫，利用金屬熱脹的力量使膠層自行得到等效的固化壓力;第三種，膠粘重力均壓法將輥芯與輥套的粘合面加工成相同的錐度(千分之1-7)，涂膠組合后利用輥套或輥芯自身重力，使膠層得到均衡的固化壓力。其次，輥套與輥芯拆卸方法有三種第一種，電力熱功拆卸法，利用工頻或中頻電力使輥套加熱到300℃左右，利用輥套的脹力功能，迫使膠層粘結(jié)力破壞，將輥套與輥芯分離開;第二種，火力熱功拆卸法，利用火力加熱功能使輥套脹力破懷膠層粘結(jié)力，將輥套與輥芯分開;第三種，電力火花物理法，利用電火花的功能使輥套與輥芯分離開-即將輥套開裂分離而不傷輥芯。
本發(fā)明依據(jù)研究出的設(shè)計(jì)膠粘組合軋輥的經(jīng)驗(yàn)公式1、單位面積有效粘接扭剪強(qiáng)度τP
τP=K1· (τ1＋τ2＋……＋τn)/(n) (單位MPa)式中τn-為粘接試件扭剪強(qiáng)度;
K1-為有效粘接系數(shù)，一般取0.5-0.9;
τP-為單位面積有效扭剪強(qiáng)度。
n-為粘接試件數(shù)，一般取10。
2、確定輥套經(jīng)濟(jì)尺寸d2d2＝k2.d1(單位cm)式中d1-為輥套外徑尺寸k2-為經(jīng)濟(jì)系數(shù)，一般取0.45-0.9d2-為輥套內(nèi)徑經(jīng)濟(jì)尺寸，在滿足軋輥整體強(qiáng)度(輥套強(qiáng)度)的前提下，d2值越大越經(jīng)濟(jì)可靠。
3、輥套與輥芯和粘接界面抗扭矩等強(qiáng)度配合計(jì)算MK＝r.p(單位t-m)即MK≥M輥芯＞Mpmax式中P-為膠粘界面總的園周粘接力(單位t)r-為膠粘部位受力半徑(單位m)MK-為膠粘界面總抗扭矩(單位t-m)M芯-為輥芯的破壞扭矩Mpmax-為軋輥的最大軋制扭矩4、膠粘組合軋輥的可靠系數(shù)nn= (MK)/(Mpmax)式中n-為可靠系數(shù)一般取5-12。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比簡化原軋輥設(shè)計(jì)與制造工藝，提高軋輥成品合格率，具有好的耐磨性，耐熱裂紋性，抗脆性斷裂，硬度達(dá)到HS78-85，軋輥使用壽命比傳統(tǒng)軋輥壽命提高兩倍左右。本發(fā)明的顯著進(jìn)步是不必每一個(gè)輥套配一只輥芯，而在每種軋輥中需準(zhǔn)備6-8個(gè)輥芯，其它輥套全部作為軋輥的配件以更新?lián)Q套，取代傳統(tǒng)的全部整體軋輥備用。
本發(fā)明的實(shí)施例是將輥套和輥芯分別按照軋輥的技術(shù)要求運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再根據(jù)軋輥的幾何尺寸，材質(zhì)的化學(xué)成份，選用不同制造方法，輥套選用真空鑄造，或離心鑄造，電渣重熔，粉末冶金等方式制造毛胚，輥芯選用真空鑄造或鍛造取得鋼質(zhì)毛胚，又分別加工到裝配組合尺寸，進(jìn)行熱處理及質(zhì)量檢驗(yàn)，就從三種膠粘組合方法中，選用最優(yōu)一種將輥芯和輥套組合為整體軋輥。
權(quán)利要求
1.一種冶金工業(yè)中的黑色金屬或有色金屬壓力加工成型時(shí)使用的軋輥，其特征在于軋輥的輥芯和輥套膠粘組合使用了膠粘熱等靜壓法，膠粘冷等自壓法，膠粘重力均壓法；軋輥的輥芯和輥套拆卸使用了電力熱功拆卸法，電力火花物理法，火力熱功拆卸法；其中有效膠粘系數(shù)為0.5～0.9，輥套的經(jīng)濟(jì)系數(shù)為0.45-0.9，膠粘組合軋輥的可靠系數(shù)為5-12，輥套和輥芯的粘接抗扭矩強(qiáng)度應(yīng)大于或等于輥芯的破壞扭矩，輥芯的破壞扭矩要大于軋輥的最大軋制扭矩。
2.按權(quán)利要求1所述的軋輥，其特征在于膠粘熱等靜壓法，將輥套加熱到150℃左右，再把輥芯涂上膠粘劑與輥套膠粘組合，又以每小時(shí)20℃速度降溫至40℃左右;膠粘冷等自壓法;把輥芯冷卻(液氮)到零下20-40℃與輥套膠粘組合后放到常溫;膠粘重力均壓法;輥芯和輥套的粘合面加工成斜度千分之1-7，然后膠粘組合利用輥套重力均壓固化。
3.按權(quán)利要求1或2所述的軋輥，其特征在于電力熱功拆卸法，用工頻或中頻電力把輥套加熱到300℃左右，把輥套與輥芯分離開;火力熱功拆卸法，用火力加熱輥套，使輥套脹力破壞膠層粘接力將輥套與輥芯分離開;電力火花物理法;用電火花使輥套開裂后脫離輥芯。
全文摘要
本發(fā)明是冶金工業(yè)中的黑色金屬或有色金屬壓力成型時(shí)所使用的軋輥制造工藝，軋輥的輥芯和輥套采用了三種膠粘組合，有膠粘熱等靜壓法，膠粘冷等自壓法，膠粘重力均壓法；軋輥的輥芯和輥套有三種拆卸方法電力熱功拆卸法；電力火花物理法，火力熱功拆卸法；與現(xiàn)有整體軋輥相比，提高軋輥的合格率，具有好的耐磨性，耐熱裂紋性，抗脆性斷裂，硬度達(dá)到HS78-85，大量的節(jié)約了金屬料，貴重合金、能源和資金。軋輥壽命比傳統(tǒng)方式提高兩倍左右。
文檔編號B21B27/02GK1059482SQ9110728
公開日1992年3月18日 申請日期1991年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月22日
發(fā)明者賈永新 申請人:重慶鋼鐵公司