一种复合轧辊套和轧辊的制作方法
【专利摘要】本实用新型实施例公开了一种复合轧辊套和轧辊，其中，复合轧辊套内外采用三种不同的材质，外层工作层的材质具有高硬度、高耐磨性,内层结合层的材质具有高韧性，中间过渡层材质的硬度和韧性分别居于工作层和结合层的材质硬度和韧性之间；复合轧辊套设置过渡层的结构设计，能够避免由于不同材质之间性质差异较大而导致结合处在复合应力的作用下出现气泡、裂纹等缺陷，有效提高不同材质结合界面的复合效果，同时减少复合轧辊套与辊芯过盈装配时，辊芯对复合轧辊套的张拉应力，防止复合轧辊套出现裂纹。
【专利说明】一种复合轧辊套和轧辊
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及冶金【技术领域】，特别是涉及一种复合轧辊套和轧辊。
【背景技术】
[0002]轧钢机是轧钢生产的重要设备，能够使钢材在旋转的轧辊间依靠轧制压力作用而发生塑性变形，轧辊是轧钢机中的重要部件，轧辊有整体轧辊与组合轧辊之分，组合轧辊由辊芯和轧辊套组成。其中，轧辊套嵌套在辊芯的外部，并由辊芯带动直接与钢材接触，使钢材产生塑性变形。组合轧辊外硬内韧，辊芯可循环使用，具有更高的过钢量和更低的单位成本，广泛应用在精轧机组中。轧辊套在轧制钢材时需要承受较大的轧制力以及辊芯传递的扭矩，易造成轧辊套破裂甚至扭断，极大影响轧辊的使用寿命和钢材的质量，因此，加强轧辊套的耐磨性、强度及韧性是提高轧辊性能的重要措施。
[0003]然而，现有制造轧辊套的材质中，没有单一材质能够兼具高耐磨性、高强度以及高韧性等轧辊套所需的全部特性，目前，制造轧辊套的发展方向是将两种不同性能的金属材料复合形成复合轧辊套，其与钢材直接接触的外表面为具有良好耐磨性的耐磨材料，与辊芯接触的内表面为具有良好韧性的韧性材料。
[0004]但是，由于现有复合轧辊套两个复合层材质的热物理性能差异较大，经高温热处理时受热应力的影响，两个复合层的结合处易出现气孔、开裂和分层等缺陷，降低复合层的强度以及复合效果，使复合轧辊套在承担高强度和长时间的轧制工作时产生裂纹，影响轧制钢材的质量。
实用新型内容
[0005]本实用新型实施例中提供了一种复合轧辊套和轧辊，以解决现有技术中双层复合轧辊在外界应力的作用下，复合层结合处易出现缺陷，导致轧辊套在工作中产生裂纹的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案:
[0007]一种复合轧辊套，应用于组合轧辊的辊芯外部，与所述辊芯组成完整轧辊，包括一个结合层、一个过渡层和一个工作层；
[0008]所述结合层为一个两端开口的圆筒，所述结合层的韧性高于所述工作层的韧性，所述结合层的硬度低于所述工作层的硬度和所述过渡层的硬度；
[0009]所述工作层为一个两端开口的圆筒，所述工作层的硬度高于所述结合层的硬度，所述工作层的韧性低于所述结合层的韧性和所述过渡层的韧性；
[0010]所述过渡层为一个两端开口的圆筒，所述过渡层的韧性低于所述结合层的韧性，所述过渡层的硬度低于所述工作层的硬度，所述过渡层的内表面与所述结合层的外表面相复合，所述过渡层的外表面与所述工作层的内表面相复合；
[0011]所述过渡层、所述结合层和所述工作层的高度一致。
[0012]可选地，
[0013]所述工作层与所述过渡层之间通过熔融、等离子喷铸或机械组合相复合；
[0014]所述过渡层与所述结合层之间通过熔融、等离子喷铸或机械组合相复合。
[0015]可选地，
[0016]所述结合层的筒壁厚度在所述轧辊外径的1.5% -6%倍范围之内；
[0017]所述过渡层的筒壁厚度在所述轧辊外径的1.5% -6%倍范围之内；
[0018]所述工作层的筒壁厚度在所述轧辊外径的8% -18%倍范围之内。
[0019]一种轧辊，包括上述复合轧辊套和辊芯，所述复合轧辊套安装在所述辊芯的外部。
[0020]由以上技术方案可见，本实用新型实施例提供的复合轧辊套内外采用至少三种不同的材质，外层工作层具有高硬度、高耐磨性，内侧结合层具有高韧性，中间过渡层材质的硬度和韧性分别居于工作层和结合层材质硬度和韧性之间，复合轧辊套设置过渡层的结构设计，能够避免由于不同材质之间性质差异较大而导致结合处在复合应力的作用下出现气泡、裂纹等缺陷，有效提高复合界面的复合效果，同时减少复合轧辊套与辊芯过盈装配时，辊芯对复合轧辊套的张拉应力，防止复合轧辊套出现裂纹。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本实用新型实施例提供的一种复合轧辊套的结构示意图；
[0023]图2为本实用新型实施例提供的一种复合轧辊套各层材质特性的示意图；
[0024]图3为本实用新型实施例提供的一种轧辊的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0026]轧辊套在工作过程中，受到巨大的轧制力和扭矩力，导致轧辊套出现磨损、裂纹、断辊、麻面、剥落等缺陷，因此，为确保轧辊安全、高效地工作，制造轧辊套的材质必须具有足够的韧性和强度。
[0027]本实用新型实施例提供一种复合轧辊套，应用在辊芯的外部，与辊芯组成完整的轧辊，如图1所示，包括结合层1、过渡层2和工作层3三层，上述三者的材质可以为金属或金属与其它物质的混合物，以下实施例中暂且将复合轧辊套的各层材质设置为金属；
[0028]其中，结合层I是一个两端开口的高韧性金属圆筒，金属材质可以为韧性较高的Q195碳素结构钢、低碳铸造钢等，结合层I的金属材质韧性高于工作层3，但是硬度与工作层3和过渡层2相比较低；
[0029]工作层3是一个两端开口的高硬度金属圆筒，金属材质可以为硬度较高的高速钢高铬铸铁、高铬钢、镍硬铸铁、高硼合金钢等适合轧制工艺的耐磨材料，工作层3的金属材质硬度高于结合层I，但是韧性与结合层I和过渡层2相比较低；
[0030]过渡层2包括至少一个两端开口的韧性低于结合层1，且硬度低于工作层3的金属圆筒，金属材质可以为低碳铸造钢、镍基硬质合金等，过渡层2的各个金属圆筒之间相互嵌套复合，过渡层2的内径与结合层I的外径相匹配，过渡层2能够与结合层I相互嵌套复合，过渡层2的外径与工作层3的内径相匹配，过渡层2能够与工作层3相互嵌套复合，并且，结合层1、过渡层2和工作层3的筒高一致，使结合层1、过渡层2和工作层3相复合后形成一个圆筒；
[0031]结合层1、过渡层2和工作层3三者按照金属材质的韧性和硬度排列，硬度最大的工作层3复合在复合轧辊套的最外面，过渡层2和结合层I按照硬度的高低依次向复合轧辊套的内部排列，使整个复合轧辊套形成越靠近外部的金属圆筒的材质硬度越强，越靠近内部的金属圆筒的材质韧性越强，三者相互嵌套复合形成一个圆筒状复合轧辊套。
[0032]本实用新型实施例所提供的复合轧辊套内外三层采用不同的金属材质，如图2所示，外层工作层3具有高硬度、高耐磨性，内侧结合层I具有高韧性，中间过渡层2具有居于工作层3和结合层I金属材质硬度和韧性之间的金属特性，能够避免由于金属之间性质差异较大，导致金属层复合处在复合应力的作用下出现起泡、裂纹等缺陷，有效提高金属结合界面的复合效果，并且，能够使复合轧辊套在工作过程中所接收的轧制力和扭矩力能够在性质接近的金属之间平稳传递，不会因复合界面金属性质差异过大，而出现复合轧辊套裂纹等不良状况。
[0033]在本实用新型另一个实施例中，工作层与过渡层之间可以通过熔融、等离子喷铸或机械组合相复合，过渡层与结合层之间同样可以通过熔融、等离子喷铸或机械组合相复合；
[0034]其中，熔融方法为将结合层I的外表面清理后，预热至300-800°C，放入铸型中，将过渡层2的高温合金钢水注入，在随后钢液的凝固过程中内外两层金属完全熔合，使结合层I和过渡层2紧密复合，然后，依照上述熔融方法，使工作层3与过渡层2紧密复合；
[0035]机械组合的方式包括过盈装配、焊接装配、机械锁止装配等。
[0036]在本实用新型另一个实施例中，结合层I的筒壁厚度在整个轧辊外径的1.5% -6%倍范围之内，即占整个轧辊外径的1.5% _6%，例如，轧辊外径为50cm，则结合层I的筒壁厚度可以在[0.75cm, 3cm]的区间范围之内；
[0037]过渡层2的筒壁厚度在整个轧辊外径的1.5% -6%倍范围之内，即占整个轧辊外径的1.5% _6%，例如，轧辊外径为50cm，则过渡层2的筒壁厚度可以在[0.75cm, 3cm]的区间范围之内；
[0038]工作层3的筒壁厚度在整个轧辊外径的8% -18%倍范围之内，即占整个轧辊外径的8%-18%，例如，轧辊外径为50cm，则工作层3的筒壁厚度可以在[4cm，9cm]的区间范围之内。
[0039]本实用新型的另一个实施例中，提供一种轧辊，如图3所示，包括上述实施例中说明的复合轧辊套4和辊芯5，复合轧辊套4安装在辊芯5的外部；
[0040]为满足轧辊传递扭矩的要求，辊芯5与复合轧辊套4之间可以采用过盈配合，同时也可在复合轧辊套4的端部将复合轧辊套4与辊芯5焊接成一体，以增强其传递扭矩的能力。同时，由于轧辊采用复合轧辊套4与辊芯5组合式的结构，当复合轧辊套4磨损超标需要更换时，辊芯5还可以重复利用，可有效降低成本。
[0041 ] 需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0042]以上所述仅是本实用新型的【具体实施方式】，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种复合轧辊套，应用于组合轧辊的辊芯外部，与所述辊芯组成完整轧辊，其特征在于，包括一个结合层、一个过渡层和一个工作层； 所述结合层为一个两端开口的圆筒，所述结合层的韧性高于所述工作层的韧性，所述结合层的硬度低于所述工作层的硬度和所述过渡层的硬度； 所述工作层为一个两端开口的圆筒，所述工作层的硬度高于所述结合层的硬度，所述工作层的韧性低于所述结合层的韧性和所述过渡层的韧性； 所述过渡层为一个两端开口的圆筒，所述过渡层的韧性低于所述结合层的韧性，所述过渡层的硬度低于所述工作层的硬度，所述过渡层的内表面与所述结合层的外表面相复合，所述过渡层的外表面与所述工作层的内表面相复合； 所述过渡层、所述结合层和所述工作层的高度一致。
2.根据权利要求1所述的复合轧辊套，其特征在于， 所述工作层与所述过渡层之间通过熔融、等离子喷铸或机械组合相复合； 所述过渡层与所述结合层之间通过熔融、等离子喷铸或机械组合相复合。
3.根据权利要求1所述的复合轧辊套，其特征在于， 所述结合层的筒壁厚度在所述轧辊外径的1.5% -6%倍范围之内； 所述过渡层的筒壁厚度在所述轧辊外径的1.5% -6%倍范围之内； 所述工作层的筒壁厚度在所述轧辊外径的8% -18%倍范围之内。
4.一种轧辊，其特征在于，包括权利要求1-3任一项中所述的复合轧辊套和辊芯，所述复合轧辊套安装在所述辊芯的外部。
【文档编号】B32B15/01GK204107987SQ201420561103
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】向勇, 毛劲松, 李存良, 王云, 胡勇 申请人:湖南三泰新材料股份有限公司