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乳辊;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，可以实现良好的冶金结合界面，产品质量易于控制。
[0037]3、本发明采用水冷结晶器取代砂型和金属型成型，在乳辊成型过程中，由于乳辊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，改善了乳辊的强韧性和热疲劳抗力，具有较高的耐磨性和耐冷、热疲劳性及现代乳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，提高了乳辊的使用寿命，从而满足了现代乳钢业对高性能乳辊的要求。采用水冷结晶器取代砂型和金属型成型，铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，可比砂型铸造节约15?30 % ;金属利用率高。产品尺寸精度，表面光治度高，机械加余最少，同时铸件表面无粘砂层。而且质量和尺寸稳定。同时，由寸加工余量减少了，相应提高了金属利用率，节约了材料。
[0038]4、本发明采用水冷结晶器铸造，可以完全不需要型砂，所以减少了型砂处理的工序。同时铸件出型后即可再次进行浇注，因而便于搞机械化和自动化生产，且生产效率高。
[0039]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。
[0040]6、目前国内通常使用离心复合工艺制造乳辊，这种乳辊在长期使用过程中存在以下不足:①硬度落差大，离心法制造的乳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，乳制吨位可下降50-70吨;②抗热疲劳性能差，乳辊长期工作在高温状态下，低的抗热疲劳性能导致乳辊在使用一段时间后，易产生裂纹及表层掉块等现象，严重影响乳件质量;③离心贝氏体乳辊的韧性低、脆性大，断辊现象时有发生。本发明采用镶铸工艺制造复合乳辊，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，从而改善了乳辊内部冷却效果，增大了乳辊浇注时内部的冷却速度，改善和增强了乳辊内部组织致密性，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，使所制造的复合乳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，经该工艺制造/再制造的复合乳辊单次使用寿命超过原所用材质新乳辊20?30%以上。综合寿命提高50%以上。
[0041]7、使用该工艺和设备制造复合乳辊，由于采用型内整体预热，快速浇注成型，区域定向凝固控制结晶组织，解决了 CPC法、ESLLM法采用抽锭工艺生产生产效率低、耗能大、对厂房和操作工人要求高;CPC法采用二套感应加热系统，设备较复杂、技术难度大、钢质纯晶度差;ESLLM法渣温与抽锭速度的匹配和金属液位控制技术复杂，辊芯表面熔深层控制技术难度大等弊端，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乳辊的弊端，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，适合批量生产。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，适用范围广。
[0042]8、采用稀土钇和Sb、CrN、Si3N4、硅铁复合孕育剂，改善石墨形态，细化了晶粒，使乳辊中碳化物形态获得了显著改善，提高材料强度和韧性。通过加入锑，使碳化物的网状结构得到了基本的消除，组织更加弥散，达到了改变材料的金相组织和性能，使材料的耐磨性和抗热裂纹性能得到有效的结合，提高了乳机的乳制量。
[0043]9、采用低合金钢、中碳钢锻钢或铸钢做乳辊芯棒，提高了乳辊辊颈强度，乳钢生产时芯部没有断辊的危险，提高了安全性，从根本上解决了断辊事故，提高了生产效率，满足了现代钢铁工业对高强度辊芯复合乳辊的要求。可以用于大型高载荷和高冲击负荷乳辊，用作宽厚板热乳工作辊，满足了宽厚板乳机乳制时的高乳制力和冲击负荷大要求，大大提高了工作辊使用寿命。
【附图说明】
[0044]图1为本发明设备装配图，其中I为浇注漏斗，2为中注管，3为浇注流道，4为浇注坐砖，5为乳辊芯棒，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。
[0045]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。
[0046]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。
[0047]图4为本发明底水箱结构图，其中11为底水箱。
[0048]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。
[0049]图6为本发明修复复合乳辊结构图，其中25为乳辊工作层，26为乳辊芯轴。
【具体实施方式】
[0050]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，乳辊芯棒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I，在浇注漏斗I的上面有浇注包18。
[0051]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个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I OOOHz。
[0052]乳辊制造采用以下工艺步骤:
(I)芯轴制备和预热
首先将制造好的所需尺寸的乳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560°C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芯棒进行表面加热，待加热到860°C ；
(2)成分设计
锻钢辊颈高铬铸铁复合乳辊工作层材料成分的质量百分比为:C: 2.6%，S1: 0.70%,Mn:0.60%,N1:0.8%,Cr:17%,Mo:0.80%,ff:0.5%,P: < 0.05%，S: <0.03%,Sb:1%,N:0.05%,Y:0.1%，余量为Fe以及不可避免的微量元素；
(3)金属液熔炼
按高铬铸铁复合乳辊预定材料成分称取原料生铁、回炉料、废钢、钨铁、钼铁合金、镍锭，放置到中频炉中熔炼，熔炼过程中进行多次造渣扒渣，保证铁水纯净度；当铁水温度为1460°C时，取样进行化验，并调整各元素含量直至符合成分要求；
将铁水包烘烤后，将预热好的所需重量的稀土 Y和Sb、Si3N4合金晶粒细化剂与1/3需要一起埋入烘烤过的铁水包中的凹坑里，其上覆盖0.5?1%的乳辊铁肩并压实，先冲入总量2/3的熔化好的合格成分的铁水，待球化反应结束后，补加剩余的1/3铁水，并在出铁槽中随流倒入预热的硅铁粒(孕育总量中剩余的2/3的75SiFe)，充分搅拌后扒渣、加覆盖剂准备浇注；
(4)浇注
将球化、孕育、变质处理好的乳辊外层金属液倒入浇注包内，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芯棒之间的空隙中，在浇注过程中，浇注温度应控制在1370°C范围，开始浇注需大流，45s后，开始减流慢