一種鋁合金連續(xù)鑄軋用復(fù)合材料輥套及其制造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金連續(xù)鑄乳用復(fù)合材料輥套及其制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)鋁合金板帶結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，隨著需求量的不斷增大，競(jìng)爭(zhēng)加劇，降低生產(chǎn)成本的創(chuàng)新將肯定受到歡迎。目前，國內(nèi)鋁加工行業(yè)大約有1300-1500條連續(xù)鑄乳生產(chǎn)線，每條鋼質(zhì)輥套的壽命為6個(gè)月，每個(gè)輥套每年需要更換2-3個(gè)，每年需要輥套6000-8000條，國內(nèi)的大多數(shù)連續(xù)鑄乳生產(chǎn)線用的輥套為鋼質(zhì)，鋼棍套具有較高的強(qiáng)度和硬度，有較好的耐高溫、抗熱疲勞和抗熱變形性能，但是使用鋼輥套進(jìn)行連續(xù)鑄乳的速度較慢，鑄乳過程中的實(shí)際運(yùn)行速度大約為lm/min。
[0003]國外許多連續(xù)鑄乳生產(chǎn)線用的輥套有使用銅合金輥套，以德國生產(chǎn)的銅輥套為例，銅質(zhì)輥套的設(shè)計(jì)運(yùn)行速度為1.5-2m/min，銅輥套每噸價(jià)格為26-30萬元，每個(gè)輥套就需要40-60萬元，使用成本較高。純銅的導(dǎo)熱系數(shù)為僅次于銀的導(dǎo)熱系數(shù)，是導(dǎo)熱性能最好的金屬之一，具有關(guān)報(bào)道，銅合金的導(dǎo)熱系數(shù)與銅相比，相差較大，H80-H96型銅合金的導(dǎo)熱系數(shù)為141-243.9W/M.K，說明銅材中加入其他金屬后，可以優(yōu)化其性能，但是，導(dǎo)熱系數(shù)隨之降低較多。使用銅輥套可以提高連續(xù)鑄乳過程中鋁板的生產(chǎn)速度，但是，由于銅的強(qiáng)度、硬度和抗疲勞性能均不如鋼棍套，銅輥套的壽命低于鋼棍套。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種鋁合金連續(xù)鑄乳用復(fù)合材料輥套及其制造工藝，不但具有較高的硬度和強(qiáng)度，較好的耐高溫、抗熱疲勞和抗熱變形性能，使得輥套的使用壽命較長，而且還具有良好的導(dǎo)熱性，能夠使得液態(tài)鋁合金快速結(jié)晶，提高輥套的運(yùn)行速度和設(shè)備的生產(chǎn)能力。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，所提供的技術(shù)方案是:一種鋁合金連續(xù)鑄乳用復(fù)合材料棍套，包括復(fù)合的金屬外套和銅質(zhì)合金內(nèi)套，所述金屬外套為鋼質(zhì)外套或者銅合金外套。
[0006]作為本發(fā)明一種鋁合金連續(xù)鑄乳用復(fù)合材料輥套的進(jìn)一步優(yōu)化:銅鋼復(fù)合材料輥套包括復(fù)合的鋼質(zhì)外套和銅質(zhì)合金內(nèi)套，鋼質(zhì)外套的厚度為10-30mm，銅質(zhì)合金內(nèi)套的厚度為20-40mm，其中，鋼質(zhì)外套材質(zhì)的硬度為HB200-420，室溫抗拉強(qiáng)度為300_1400MPa，600°C時(shí)抗拉強(qiáng)度為250-750MPa ;銅質(zhì)合金內(nèi)套材質(zhì)中Cu含量為80-99 %，材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)100-420W/M.K0
[0007]所述鋼質(zhì)外套的材質(zhì)為3MoV、32Cr3MoV、20Cr3MoWV、35 CrMnMo、45MnMWV 或CrNi3MoVo
[0008]作為本發(fā)明一種鋁合金連續(xù)鑄乳用復(fù)合材料輥套的另一種優(yōu)化方案:銅鋼復(fù)合材料輥套包括復(fù)合的銅合金外套和銅質(zhì)合金內(nèi)套，銅合金外套的厚度為10-30mm，銅質(zhì)合金內(nèi)套的厚度為20-40mm，其中，銅合金外套材質(zhì)的硬度為HB200-420，室溫抗拉強(qiáng)度為300-500MPa，600°C時(shí)抗拉強(qiáng)度為200_450MPa ;銅質(zhì)合金內(nèi)套材質(zhì)中Cu含量為80-99%，材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)100-420W/M.K0
[0009]—種鋁合金連續(xù)鑄乳用復(fù)合材料輥套的制造工藝:先制作圓筒狀金屬外套和圓柱狀鋼質(zhì)內(nèi)芯，鋼質(zhì)內(nèi)芯置于金屬外套內(nèi)形成銅液澆鑄模具，并在鋼質(zhì)內(nèi)芯的外壁涂上脫模劑，然后將銅液澆入模具內(nèi)，冷卻后脫去鋼質(zhì)內(nèi)芯，即得到復(fù)合材料輥套毛坯，經(jīng)機(jī)械加工后得到輥套成品。
[0010]作為本發(fā)明一種鋁合金連續(xù)鑄乳用復(fù)合材料輥套的制造工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，具體包括以下步驟:
1)、采用傳統(tǒng)鑄造工藝或者鍛造工藝制作圓筒狀金屬外套毛坯，經(jīng)過進(jìn)一步機(jī)械加工，將金屬外套毛坯加工成滿足設(shè)計(jì)尺寸的金屬外套，將金屬外套經(jīng)過清洗、干燥，作為模具外套，備用；
2)、制作圓柱狀鋼質(zhì)內(nèi)芯，經(jīng)過機(jī)械加工，使鋼質(zhì)內(nèi)芯的直徑滿足輥套內(nèi)壁的設(shè)計(jì)尺寸，作為模具內(nèi)芯使用，在鋼質(zhì)內(nèi)芯的外壁涂上脫模劑，將金屬外套和鋼質(zhì)內(nèi)芯放置在制作好的鑄銅夾具上，再將模具上部固定好，組合成銅液澆注模具，備用。
[0011]3)、將銅液澆注模具放進(jìn)真空罐內(nèi)，預(yù)留真空抽氣管和澆注口，真空管與真空栗相連用于抽真空，澆注口與真空爐相連用于倒進(jìn)銅液，然后開啟真空栗和真空熔煉爐，達(dá)到設(shè)定溫度后，將銅液經(jīng)過澆注口自動(dòng)倒進(jìn)模具內(nèi)，經(jīng)自然冷卻，脫去鋼質(zhì)內(nèi)芯，即制得銅鋼復(fù)合材料輥套毛坯，進(jìn)一步經(jīng)過熱處理工藝和時(shí)效處理，得到符合質(zhì)量要求的銅鋼復(fù)合材料輥套毛坯，最后經(jīng)過機(jī)械加工工藝，制作成銅鋼復(fù)合材料輥套成品。
[0012]所述銅液澆注溫度為1180_1250°C。
[0013]有益效果
本發(fā)明的復(fù)合材料輥套用于鋁合金連續(xù)鑄乳，通過金屬外套(鋼質(zhì)或銅合金)與銅合金材料內(nèi)套的無縫復(fù)合，一方面輥套本身具有較高的硬度和強(qiáng)度，較好的耐高溫、抗熱疲勞和抗熱變形性能，保證輥套具有較長的使用壽命；另一方面，還具有良好的導(dǎo)熱性，在鋁合金連續(xù)鑄乳過程中，能夠使得液態(tài)鋁合金快速結(jié)晶，提高輥套的運(yùn)行速度和設(shè)備的生產(chǎn)能力。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明銅鋼復(fù)合材料輥套的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)記:1、金屬外套，2、銅質(zhì)合金內(nèi)套。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示:一種鋁合金連續(xù)鑄乳用復(fù)合材料輥套，包括復(fù)合的金屬外套和銅質(zhì)合金內(nèi)套，所述金屬外套為鋼質(zhì)外套或者銅合金外套。金屬外套I的厚度為10-30mm，銅質(zhì)合金內(nèi)套2的厚度為20-40mm，如果金屬外套I選用鋼質(zhì)的話，鋼質(zhì)外套材質(zhì)的硬度為HB200-420，室溫抗拉強(qiáng)度為300-1400MPa，600°C時(shí)抗拉強(qiáng)度為250_750MPa ;銅質(zhì)合金內(nèi)套材質(zhì)中Cu含量為80-99%，材質(zhì)的導(dǎo)