喷射成形制备高速钢复合轧辊的发展及应用
喷射成型
喷射成形（Spray Forming）技术，也有人称为喷射沉积（Spray Deposition）或喷射铸造（Spray casting）技术，这是廿世纪80年代以来，工业发达国家在传统快速凝固／粉末冶金（RS/PM）工艺基础上发展起来的一种全新的先进材料制备与成形技术。
喷射成形技术的基本原理是用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴，并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到一定形状的接收体上成形。
这样，通过合理地设计接收体的形状和控制其运动方式，便可以从液态金属直接制备出具有快速凝固组织特征，整体致密的圆棒、管坯、板坯、圆盘等不同形状的沉积坯。
采用喷射成形工艺制备的材料与用传统铸造或变形工艺制备的材料相比，由于在制备过程中的快速冷却使显微组织明显细化、析出相细小且均匀分布，从而使材料的化学成分和组织在宏观和微观上得到有效地控制，因此材料的力学性能几乎没有各向异性，使材料的总体性能得到了明显的提高。
这种新工艺与传统的粉末冶金工艺相比，由于从冶炼到坯件成形可在一个工序完成，省去了粉末冶金制粉、混料、压坯和烧结等多道工序，且可有效地控制材料中的氧含量与纯净度，这可使材料坯件的制造成本大幅度地降低。
当今，各工业发达国家利用喷射成形技术在高速钢、高温合金、铝合金、铜合金等先进材料的开发和生产方面已经取得了很大进展，其中高性能铝合金是喷射成形技术领域中最具吸引力的开发方向。
喷射成形技术的开发和应用喷射成形技术作为一种高新技术，其产品可广泛用于航天、航空、国防、汽车、化工、海洋和石油等工业领域。
国外喷射成形技术的应用开发主要集中在圆锭坯和管坯上，对平板产品的应用较少。
目前，已经能生产直径450mm和长度2500mm的棒材，其收得率可高达70%~80%，所生产的管坯直径为150~1800mm、长度为8000，其收得率为80%~90%。
而成形的合金材料主要有：铝硅合金、铝锂合金、2000及7000系列铝合金、各种铜合金、不锈钢和特种合金等。
喷射成型
喷射成形（Spray Forming）技术，也有人称为喷射沉积（Spray Deposition）或喷射铸造（Spray casting）技术，这是廿世纪80年代以来，工业发达国家在传统快速凝固／粉末冶金（RS/PM）工艺基础上发展起来的一种全新的先进材料制备与成形技术。
喷射成形技术的基本原理是用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴，并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到一定形状的接收体上成形。
这样，通过合理地设计接收体的形状和控制其运动方式，便可以从液态金属直接制备出具有快速凝固组织特征，整体致密的圆棒、管坯、板坯、圆盘等不同形状的沉积坯。
采用喷射成形工艺制备的材料与用传统铸造或变形工艺制备的材料相比，由于在制备过程中的快速冷却使显微组织明显细化、析出相细小且均匀分布，从而使材料的化学成分和组织在宏观和微观上得到有效地控制，因此材料的力学性能几乎没有各向异性，使材料的总体性能得到了明显的提高。
这种新工艺与传统的粉末冶金工艺相比，由于从冶炼到坯件成形可在一个工序完成，省去了粉末冶金制粉、混料、压坯和烧结等多道工序，且可有效地控制材料中的氧含量与纯净度，这可使材料坯件的制造成本大幅度地降低。
当今，各工业发达国家利用喷射成形技术在高速钢、高温合金、铝合金、铜合金等先进材料的开发和生产方面已经取得了很大进展，其中高性能铝合金是喷射成形技术领域中最具吸引力的开发方向。
喷射成形技术的开发和应用喷射成形技术作为一种高新技术，其产品可广泛用于航天、航空、国防、汽车、化工、海洋和石油等工业领域。
国外喷射成形技术的应用开发主要集中在圆锭坯和管坯上，对平板产品的应用较少。
目前，已经能生产直径450mm和长度2500mm的棒材，其收得率可高达70%~80%，所生产的管坯直径为150~1800mm、长度为8000，其收得率为80%~90%。
而成形的合金材料主要有：铝硅合金、铝锂合金、2000及7000系列铝合金、各种铜合金、不锈钢和特种合金等。
高速钢轧辊
【原创】高速钢轧辊的性能与应用作者: xucz 发布日期: 2009-04-08 13:46轧辊是钢铁材料生产中的重要构件，而其本身材质开发与应用也十分重要，在此简要概述一下高速钢辊材的发展与应用，抛砖引玉，请大家讨论！1，应用现状轧制过程自动化、连续化、重型化是现代轧制技术的发展方向。
近年来，随着我国汽车、家电、铁路、桥梁、建筑业的快速发展，推动了轧钢工业的迅速发展，对轧材的尺寸精度、表面质量、使用性能也提出了更高的要求，促进了轧制技术的进步，轧辊的工作环境越来越苛刻，轧辊的使用性能要求也越来越高。
如何提高轧辊的使用性能以适应轧钢的需求是轧辊工作者面临的新课题。
上世纪末，高速钢复合轧辊工业应用已经取得成功，高速钢复合轧辊是将工作层和芯部以熔铸方式复合起来的高性能轧辊，工作层具有高硬度、高耐磨性和优异的抗热裂纹性能。
采用锻钢、铸钢或球墨铸铁作为轧辊芯部材料具有较高的强韧性。
高速钢复合轧辊充分发挥了两种材料的性能优势，使用寿命比高铬铸铁轧辊提高3倍以上。
目前，高速钢轧辊主要应用于热轧精轧前段机架，并逐步向后段机架推广，有可能在未来十年内完全取代高铬铸铁轧辊。
高速钢轧辊的使用可以减少换辊次数、降低辊耗和周转量，还可以提高轧制精度、实现无规程轧制，具有广阔的应用前景。
1988年日本首先开始采用高速钢轧辊，美国在90年代初开始引入高速钢轧辊，欧洲起步相对较晚但发展很快，我国大型高速钢复合轧辊还处于研制阶段，关键生产工艺尚未成熟，高速钢复合轧辊的使用也仅限于宝钢等几家大型钢铁企业。
开展高速钢轧辊的制造和使用技术研究，可以为新型高速钢轧辊的推广应用奠定基础，因而具有十分重要的实用价值。
未完，待续......相关回复：作者: xucz 发布日期: 2009-04-08 14:05热轧工作辊的工况条件非常复杂，承受剧烈的机械负荷、热负荷和冷却水的循环作用，因而存在多种损伤形式。
热轧工作辊承受的基本应力可分为三类：1). 机械应力：即在轧制过程中，由轧制载荷而产生的直接剪应力、弯曲应力和为了驱动轧辊克服轧制摩擦力所必需的转矩而产生的扭转剪切应力，尤其是在咬钢和抛钢瞬时产生的机械冲击负荷，加剧了机械应力的作用。
5喷射沉积技术简介
喷射沉积的概念和原理最早是由英国Swansea大学的A. Singer教授于1968年提出，1970年首次公开报导的。当时他 把熔融金属雾化沉积在一个旋转的基体上，形成沉积坯料， 并直接轧制成带材。Singer等人主要集中在铝合金方面的研 究，一般采用氮气雾化，气体压力为0.55-0.83MPa，获得的 雾化液滴直径为100-150m，喷射距离为0.45m。采用这样的 参数，可以获得致密的雾化沉积带坯，存在的主要问题是带 材的厚薄不均。1974年R. Brooks等人成功地将Singer提出 的喷射沉积原理应用于锻造毛坯的生产，发展了世界著名的 Osprey工艺，开发了适合于喷射沉积的一系列合金，设计和 制造了多种Osprey成套设备，并取得了两项专利。从此， Osprey工艺蜚声于世，成为了喷射沉积工艺的代名词。 Singer教授提出的喷射轧制示意图和Osprey工艺的喷射锻造 示意图如下图所示。
雾化沉积过程的热传导主要是依靠雾化液滴和惰性气体的对流和辐 射进行热交换以及沉积坯通过基底传导和表面气体的对流、辐射进行热 交换来实现的。 根据所选择的工艺参数的不同，经雾化喷射后的颗粒与基底碰撞时， 可以有以下几种状态： (1) 绝大部分颗粒在与基底碰撞前已凝固，在这种情况下，只能获 得疏松的粉末堆聚体。 (2) 绝大部分颗粒在与基底碰撞前仍保持液相，在这种情况下，金 属在沉积后的凝固行为类似铸造。 (3) 金属颗粒在与基底碰撞时，部分颗粒呈现液态(约占30-50%)， 部分颗粒呈现固态和半固态，碰撞后有可能在基底上形成液体薄层，再 与下层颗粒流结合成致密的沉积层。 (4) 金属颗粒在与基底碰撞时，大部分颗粒呈现液态(约占50-70%)， 由于基底冷却速度快，过冷熔体在基体上迅速冷却而获得具有快速凝固 组织特征的沉积层。这种沉积方式的基体在下一层颗粒碰撞前一般不形 成液体薄层，消除孔隙和溅射边界主要是靠上层较多量的液相。
辊压成型技术的价值工程应用
北方工业大学
机械系汽车轻量化技术研究团队
感谢北汽福田 邀请
1 辊压成型工艺与技术 2 辊压成型技术在汽车部件制造中的应用 3 北方工业大学的辊压成型关键技术研发应用 4 国内外下一代辊压成型技术研究与发展 5 北方工业大学的研发目标
一、辊压成型工艺与技术
双轴变截面成型样机
在NCUT试验机组上，目前已完成了多种不 同参数，不同方式的实验，并取得成功。
检测分析仪器
CCD三维变形测量仪
激光刻蚀机
北京市高校科研平台 北方工业大学重点科研
建设项目
北方工业大学汽车部件轻量化关键制 造技术工艺与装备研究 三年计划 科研投入500万元
变截面薄板RF技术 在汽车轻量化中的应用
Profile Forming
Standardisation
Particularisation
Integrated Engineering
Production Strategy
Laser local heating
ROLL FORMING
Laser forming
Electromagnetic forming
冷弯型钢 ERW焊管
中国连续13年钢产量居世界第一，比排名第2位至第8位国家的总和还多 2008年我国辊压成型产品产量约3198万吨，占我国钢铁总产量的6.37%
数据来源于国际钢铁协会IISI统计、《中国冷弯型钢协会2008年报告》、《中国焊管50年》、《焊管》(2009年第7期）
辊压成型属于先进制造技术领域
发表论文30多篇、出版专译 著2本
广泛的国际交流 合作
坚持理论与实践相结合 打破国外企业的 技术垄断
喷射沉积技术
沉积坯通过沉积基底传导散热; 利用沉积坯表面的气体对流散热、辐射散热。
2.雾化颗粒状态对沉积坯质量的影响
绝大部分雾化颗粒在与沉积基体碰撞前已凝固
成固相颗粒，在这种情况下，沉积坯为组织疏
松的粉末堆聚体。
绝大部分雾化颗粒在与沉积基体碰撞前仍保持
为液态，沉积坯形成铸造化组织。
凝固和成形工艺，称之为喷射沉积(Spray Deposition)或喷射成形(Spray Forming)工艺，
很好地解决了上述矛盾。
该工艺的诞生对铸造、粉末冶金等技术产生了 深远的影响，成为当今最引人注目的材料制备方 法之一。
1.Osprey技术的发明
喷射沉积的概念和原理 最早是由英国Swansea大学 的A. R. E. Singer教授于 1968年提出，1970年首次公 开报导的。当时他把熔融金 属雾化沉积在一个旋转的基 体上，形成沉积坯料，并直 接轧制成带材。
积层表面的前一批溅射沉积物尚未完全凝固，这样在沉
积层表面形成液体薄层，其厚度非常小，为此后的雾化
沉积提供了一个坚固的表面，溅射过程将继续下去。
液体薄层的厚度应足够小，以防止产生横向流动，抑制
宏观范围内的成分偏析。
借助于雾化沉积时的机械作用，还可将部分凝固的沉积
层内部的细小枝晶打碎，获得无原始边界的等轴细晶组
英国Osprey公司已经能够生产直径100～ 250mm的盘坯和150mm×1000mm的棒坯等。
德国的Mannesman Demag公司能够生产尺寸 约1000mm×2000mm×10mm的钢板。
德国的PEAK公司则能够生产直径为150～ 400mm，长度为700～1200mm，质量为35～ 400kg的Al-Si合金坯。
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(二)——喷射成形钢铁材料的研究进展
射成形 材料 的磨 损量 只有 普通铸 造 轧辊 的 １２到 ／ １６， 线材 轧机 中使 用 的喷射成 形 轧辊 寿命 超过 ／ 在
普 通轧 辊 寿命 的 ２—３倍 。
作者 简介 ： 崔成松 ， ， 男 工学博 士 ， 主要从事 快速凝 固技术 、 新材料开发及计算机模拟等方面的研究 ，ｍａ ：ｓｕ＠ｉ ｔｕ ｌ ｒｍ ｎ ｄ Ｅ ｉ ｃｃｉ ｗ． ｎ— ｅ ｅ ． ｅ ｌ ｂ
第 ３ ４卷
第 ３期
上
海
金
属
Ｖｏ ． ４，Ｎｏ ３ １３ ． Ｍａ ｙ，２ ２ ３ ０１ ９
２１ ０ ２年 ５月
Ｓ ＨＡＮＧＨＡＩ ＭＥ ＴＡＬ Ｓ
喷射 成 形 快 速 凝 固技 术 制 备 高性 能钢 铁 材 料 的研 究进 展 （ ） 二
— —
喷 射 成 形 钢 铁 材 料 的研 究 进 展
ｆ ｒ ｄ ｉｏ ｎ ｔｅ ｔｒａｓｗａ ｅ ｃｉ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｍｉｒ ｓｒ ｔ ｒ ｓａ ｄ ｐｒ ｐ ｒｉ ｓｏ ｈ ｔｒａ ｓ ｏ ｍｅ ｒ ｎ ａ ｄ ｓｅ ｌｍａ ｅ ｉｌ ｓｄ ｓ ｒｂｅ ｎ ｈ ｃ ｏ ｔｕｃｕ ｅ ｎ ｏ ｅ ｔ ｆｔ ｅ ｍａ ｅ ｉｌ ｅ ｗｅ ｅ ａｓ ｅ ｉ ｗｅ ． ｒ ｌｏ ｒ ｖｅ ｄ
散状 态 ， 克服其 粗 化问题 ， 而获得 更加 优异 的使 从 用性 能 。
要 集 中于对 商 业 合 金 的性 能 改进 和成 本 降低 ， 近
年来在发展新合金 及复合材料 上关 注较多Ⅲ 。 １ 本 文将 按钢 种分 类 阐述 近二 十年 来喷 射成 形 钢铁 材 料 的主要 研 究 进 展 ， 对 喷 射 成 形钢 铁 材 料 的 并
崔Байду номын сангаас 松 章靖 国
喷射成形工艺
合 金 管 这 些 高强 度 高温 合 金 还 可 用 于 涡 轮
盘 对 涡 轮 盘 来 说 纯 净度对 满 足 低周 疲 劳
, ,
。
性能要 求 极 为重要
括三 次熔 炼
,
。
。
传 统 的 涡 轮 盘合 金 的 主要 制造 方 法 包
第一 次为真 空 感应熔 炼
。
图
结合
、
和 喷射成 形 的
工艺
主 要 是 为 了 产生 基 本 成 份
第二 次
飞 机 发 动机公 司供 图
年第 由
、
期
和
金
形 铝 一 硅 元 件 的 最 大 的 潜 在 市 场 与铸 件 相
,
属 公 司合 作 在 通 用 电气 公 司 建造 的 一 台大
型 喷 射成形 试验设备上 进行 了试验 以证 明
,
比 重 量 的减 轻可 提 高汽 车 发 动机 的功 率并
,
可 降低 振动 处 于 新 的 发 展 阶段 的 其 它 铝 合
。
成形 件 仍 会 存 在 一 些 孔 隙
。
最后 必须 指 出
,
环 形 件 的 机 械 性 能 与铸 件 和 锻 件 的 一 样 甚
至 更好
喷射 成 形 的坯 件 晶粒 细 而 无 偏析
。
生 产 能力 大 的制管设 备 喷 射成形 的 管
子分 成 几 种规格 再 经 环形 轧 制 这样 就 能
, ,
的特殊
钢坯件
・
喷 射 成 形 制 成 高 精 度 的致 密 的铝 硅 合 金 挤 压 坯 件
开 发 了 一 些 新 型 铜 合 金 以 及 建 造 了 喷 射 成形 生 产 铜 合 金 坯 件 的 试 验 设 备
第二章喷射成型技术材料制备技术ppt课件
2.2喷射成型的雾化过程
1.气体雾化
在气体雾化中，高速气体射流的动能将连续金属液流分散成 熔滴。空气或水也可作用雾化介质，但因过度的氧化，在喷射成 型技术中很少采用。雾化介质的选择主要考虑以下因素：金属 粉末成分（是否发生不良反应）；所需的冷却速度（同最终坯 件的显微组织密切相关）；成本。
目前用于喷射成型的气体雾化方法主要包括以下几种。 （1）亚音速气体雾化 （2）超声气体雾化 常用的雾化器结构有两种基本类型： （1）限制性（闭）雾化器 （2）自由降落（开）雾化器
(a) 垂直单固定 (b) 倾斜单扫描 (c) 倾斜双扫描 图2-7 雾化喷嘴及沉积温度场示意图
装置
真空熔炼 雾化喷嘴系统 液压传动沉积器 抽真空系统 送料系统 收粉除尘 真空排气及压力控制 冷却水
8
第2章 喷射成型技术 成型材料特性
晶粒组织 气体含量 宏观偏析 致密度 热塑性 力学性能
图2-21 瑞士Swissmetall Boillat公司生产的 喷射成形铜合金坯锭
24
第2章 喷射成型技术
图2-22 国内采用喷射成形工艺制备的CuCr50合金触头材料
25
喷射成型铜合金
汽车工业中大量使用的焊接电极头，要求有好的电导性、高的硬度和
足够高的高温强度，以保证产品的使用寿命，降低维护费用。德国Wieland 工厂1991年进入这一领域从事开发，他们利用喷射成型技术制备的Cu-CrZr电极头，具有均匀细小的显微组织，其寿命 是连珠电极头的2倍；开发的 氧化铝颗粒增强Cu-Cr-Zr复合材料电极头，以用于汽车工业中镀锌钢板的 焊接。该公司利用喷射成型技术制备了长达2500mm的铜合金棒坯，如图221所示。如图2-22所示为我国的白净有色金属研究总院和北京科技大学利 用喷射成型技术开发出了高熔点的CuCr50和CuCr25合金触头材料棒坯， 材料中的Cu基体呈网格状分布，而类似球形的Cr相均匀分布在Cu基体上， 其中Cr相颗粒尺寸平均值为15ｕｍ
第10章 喷射沉积技术
AR，英国的Swansea和Birmingham大学，德
国的不莱梅学院，韩国的RISI，我国台湾的成
功大学等。
二、喷射沉积技术的基本原理
过热的合金液体在高 压惰性气体或机械力离 心雾化，形成微细的液 滴。液滴在飞行过程中 冷却、凝固，形成固液 两相颗粒喷射流，并直 接喷射到较冷的基底上， 产生撞击、粘结、凝固， 从而形成沉积物。
(3)液滴和外加反应剂粒子的固液反应
MO+X→XO+M 液滴与外加反应剂之间的液固反应体系的选择 可利用氧化物的Δ G°-T图，用氧化物比较稳定的金 属去还原与之比较相对不稳定的氧化物。如用CuO、 Fe2O3、SiO2等作为反应剂与Al反应生成Al2O3，并 与基体金属Al在Osprey工艺中发生共沉积。 在沉积过程中，由于金属液体被过热，金属液 体被高压气体充分雾化成细小液粒后，与反应剂发 生化学反应。
生产宽带材存在困难。可以采用多喷嘴解决，
但存在边界结合问题。
4.喷射锻造
喷射锻造也是 Osprey金属有限公司 早期发展起来的一种 喷射沉积工艺 。雾 化金属液滴喷射流直 接喷射进入模子中， 形成锻造毛坯。 模子通常是铜制 水冷的，也可用高温 陶瓷。
优点：
预成形坯内无连通孔隙，可在空气中锻造。
(3)目前国际上的技术水平
英国Osprey公司已经能够生产直径100～ 250mm的盘坯和150mm×1000mm的棒坯等。 德国的Mannesman Demag公司能够生产尺寸 约1000mm×2000mm×10mm的钢板。
德国的PEAK公司则能够生产直径为150～ 400mm，长度为700～1200mm，质量为35～ 400kg的Al-Si合金坯。
特殊成型技术之喷射成型
国外喷射成形技术的应用开发
• 主要集中在圆锭坯和管坯上，对平板产品的应用 较少。目前，已经能生产直径450mm和长度 2500mm的棒材，其收得率可高达70%~80%，所 生产的管坯直径为150~1800mm、长度为8000， 其收得率为80%~90%。而成形的合金材料主要有： 铝硅合金、铝锂合金、2000及7000系列铝合金、 各种铜合金、不锈钢和特种合金等。这些材料已 经用于火箭壳体、尾翼、涡轮发动机涡轮盘、海 洋中耐腐蚀管道（IN625合金）、轧辊、导电材 料（Cu-Cr、Cu-Ni-Sn等）、汽车连杆、活塞及 体育器材等。
5 、控制往复喷射成形技术
针对多层喷射成形工艺存在的采用紧耦合 雾化器， 雾化喷射流分散，喷射密度低，形成 大量孔隙等问题，上海交通大学的张豪等人在 对工艺控制模型、雾化器结构和成套设备深入 研究的基础上，开发出控制往复 喷射成形技术 和装置，于2 0 0 3 年申请了控制往复喷射成形 工艺的发明专利，并于2 0 0 4 年首次在我国发 起成立华通喷射成形有限公司，专业从事喷射 成形产业化。 获得有益效果是：沉积坯凝固速率高 ( 大 于1 0 4 K ／ s ) 。 组织精细 ( 平均晶粒度 0 ． 9 ～ 2 0 I x m) ，同时，致密度高 ( 大于 9 6 ％) 、层界面缺陷少，适宜制备大规格的沉 积坯 ( 管坯、锭坯、板坯等) ，材料收得率大 幅度提高( 大于8 5将一个电渣熔炼系统的熔池作为喷 射成形工艺用液态金属熔池．采用冷壁式感应 导板的漏斗形浇口来控制金属液流的传输，该 导板采用感应加热以避免金属液流的凝结。纯 净金属喷射成形工艺通过熔渣中的化学精炼来 达到理想的纯净水平，同时采用铜制CIG系统 避免了传输过程中的污染。并在工艺过程中仅 少量金属处于液态．减少了伴随大量金属熔化 时带来的各种问题，同时减少了能量损失。该 工艺与粉末冶金工艺相比，生产步骤大大减少， 而产量明显提高。产品成本低，性能优越，可 替代粉末冶金工艺制造航空发动机涡轮盘。
辊压引伸复合成形工艺研究
辊压引伸复合成形工艺研究辊压引伸复合成形工艺研究引言：随着现代工业的发展，复合材料在航空、汽车、建筑等领域中得到广泛应用。
然而，复合材料的成形工艺与传统的金属材料有很大不同，需要开展专门的研究，以提高成形质量和效率。
辊压引伸复合成形工艺是一种重要的复合材料成形方法，本文将对该工艺进行研究和分析。
一、辊压引伸复合成形工艺的基本原理辊压引伸复合成形工艺是利用辊压机上的压辊对复合材料进行挤压和拉伸，使其得到所需形状的一种成形方法。
该工艺相比传统的拉伸成形和挤压成形，具有更高的成形质量和效率。
二、辊压引伸复合成形工艺的工艺参数和优化方法1. 压力和温度：适当的压力和温度可以使复合材料更好地流动和成形。
通过试验和模拟，确定最佳的压力和温度范围，以提高成形质量。
2. 辊压机结构：辊压机的结构和参数对成形效果有很大影响。
通过调整辊压机的结构参数，如辊子直径、辊子间距等，可以获得更好的成形效果。
3. 辊压速度：辊压速度对成形过程中的材料流动和成形质量有很大影响。
通过试验和数值模拟，确定最佳的辊压速度范围，以提高成形效率和质量。
4. 复合材料的成分和比例：不同的复合材料成分和比例会对成形工艺产生影响。
通过调整复合材料的成分和比例，可以改善成形质量和性能。
三、辊压引伸复合成形工艺的应用和发展辊压引伸复合成形工艺在航空、汽车等领域得到广泛应用。
它可以制造复杂形状的复合材料零件，如机翼、车身等。
随着科学技术的发展，这一工艺将继续得到改进和完善，以满足不断增长的需求。
四、辊压引伸复合成形工艺的挑战和解决方法虽然辊压引伸复合成形工艺具有很多优点，但也面临一些挑战。
如复合材料的流动性差、成形过程中的应力集中等。
为了解决这些问题，可以采用一些改进措施，如增加辊压机的辅助装置，改善复合材料的流动性等。
结论：辊压引伸复合成形工艺是一种重要的复合材料成形方法，具有广泛的应用前景。
通过对工艺参数和优化方法的研究，可以提高成形质量和效率。
热轧板带生产中高速钢轧辊的使用及改良
热轧板带生产中高速钢轧辊的使用及改良发表时间：2018-03-24T11:17:51.373Z 来源：《防护工程》2017年第32期作者：霍平1 张宏伟2[导读] 在进行高速钢轧辊在热轧板带生产时会有氧化膜脱落的现象，这就直接影响了带钢的表面质量和轧辊的使用寿命。
1华北理工大学机械工程学院；2华北理工大学机械工程学院河钢股份有限公司唐山分公司第一钢轧厂摘要:本文对高速钢轧辊在热轧板带生产中的应用进行研究分析，并且借助耐磨性、化学成分、抗热烈性以及力学性能等特点对高速钢轧辊的广阔前景进行了预测，同时也针对高速钢轧辊在热轧板带生产中所存在的问题提出了解决方法以及良好建议。
关键词:高速钢；工艺润滑；着色探伤；高铬铸铁；表面波探伤前言高铬铸铁材质一般用于铸造热板带连轧厂精轧机前端机架的工作辊，它是通过轧辊与高温带钢接触同时在工作辊表面形成一层具有高硬度和耐磨损的高铬氧化膜，用来提高轧辊的使用寿命。
形成这层氧化膜的过程是一个动态的过程，冷却条件和轧制状况的好坏会直接影响氧化膜的密度和厚度。
因为整个过程很难掌握，因此很难满足氧化膜的形成条件。
所以，在进行高速钢轧辊在热轧板带生产时会有氧化膜脱落的现象，这就直接影响了带钢的表面质量和轧辊的使用寿命。
1 高速钢轧辊的改良通过改变轧辊的化学成份，改善基体组织形态，可以提高轧辊的耐磨损能力。
经过十几年来该技术的更新、完善，高速钢轧辊己经开始用于热板带精轧机组。
这一新技术与润滑工艺结合应用，不但对产品质量有一定的提高，而目在生产成本的降低方面上也取得了十分明显的效果。
高速钢轧辊的力学性能见表，高速钢轧辊的辊芯与轧辊外层的结合是无缺陷的冶金结合，所以高速钢复合轧辊辊芯的抗拉强度高，结合层强度高，这样可以提高轧辊的弯曲负荷，从而可以使板材获得较好的板形。
高速钢与高铬铁轧辊下机后的状态对比1、良好的耐磨性通过横向对比，在同一机架、同样的使用状态下，高速钢轧辊表现出良好的耐磨性。
喷射铸造复合轧辊温度场的数值模拟
第26卷 第3期2006年6月 航 空 材 料 学 报JOURNAL OF AERONAUTI CA L MATER I ALSVol .26,No .3June 2006喷射铸造复合轧辊温度场的数值模拟汪 煜1,崔成松2,李庆春2,张国庆1,汪武祥1(⒈北京航空材料研究院,北京100095; 2.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001)摘要:喷射铸造是一种先进的可用于制造高性能复合轧辊的技术,但复合轧辊界面冶金结合困难是这种新型工艺所面临的关键问题。
通过计算机数值模拟研究喷射铸造过程中复合轧辊内部温度场及各种喷射工艺参数对温度场的影响。
结果表明,辊芯预热温度、辊芯平移速度和喷射速率对温度场的影响较大。
关键词:喷射铸造;复合轧辊;数值模拟中图分类号:T G146.2 文献标识码:A 文章编号:100525053(2006)0320088205收稿日期622;修订日期6232作者简介汪煜(6),男,硕士,从事粉末高温合金材料研究,(2)y 2@。
轧辊是轧机上的重要部件,其制造水平和使用性能是制约轧机发展的因素之一,因此,轧辊制造技术一直是重型机械领域不断研究和有待提高的关键技术[1]。
近年来,国内外对轧辊材料进行了大量的研究,在将高速钢用于制造新一代复合轧辊方面取得了突破性进展。
另一方面,由于轧材尺寸、压下量的增大和轧制速度的提高,使采用铸铁材料为芯材的复合轧辊已明显不能满足要求,采用锻钢作为芯部材料是目前的发展趋势。
以上两方面的进展正推动着轧辊用高速钢材质和高速钢复合轧辊制造工艺的研究。
今后相当长的一段时间内,复合轧辊的成形工艺、外层材料成分设计和界面结合是轧辊产业的研究重点[2]。
喷射铸造(Spray Casting )是一种先进的制备高性能轧辊的快速凝固制造技术。
在喷射铸造过程中,高温金属液被高速气体雾化后形成由大量细小液滴组成的雾流,液滴经雾化气体冷却后喷射到辊芯上,直接制备出具有良好冶金结合界面的复合轧辊。
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研_省略_展_一_喷射成形技术的原理_特
Email： cscui@ iwt． unibremen． de 作者简介： 崔成松， 男， 工学博士， 主要从事快速凝固技术、 新材料开发及计算机模拟等方面的研究，
第2 期
崔成松等： 喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展（ 一）
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气体雾化成细小液滴， 并喷射沉积到以一定方式 运动的基底表面。金属雾滴在雾化气流冷却作用 下快速凝固， 到达沉积表面时， 小尺寸的雾滴凝固 成为固体颗粒， 较大尺寸的雾滴仍保持液态， 而中 间尺寸的雾滴则含有一定比例液相 。这些凝固程 高速撞 度不同的大小雾滴被雾化气流加速运动， 击沉积表面， 随之在沉积表面附着、 铺展、 熔合， 逐 步沉积生长为一个金属实体。喷射成形把液态金 属的雾化和金属雾滴的沉积自然地结合起来 ， 能 以最少的工序直接从液态金属制取具有快速凝固 组织特征的高性能材料 （ 或半成品坯料 ） 。 通过 合理地设计沉积基底的形状和控制其运动方式 ， 可以制备圆锭、 管坯、 环坯、 板坯、 圆盘等不同形 状、 甚至不具简单对称形状的沉积坯。 如将金属 雾滴喷入具有一定形状的模具空腔里， 也可以获 。 得复杂形状的构件 1． 2 喷射成形的主要特点 1． 2． 1 喷射成形与热喷涂的区别 但它与热喷涂有 喷射成形的雏形是热喷涂，
3
为解决金属粉末氧化以及致密化周期长的问 题， 英国 Swansea 大学冶金系 Singer 教授在 1968 年首次提出了喷射成形的技术思想 ， 称之为 Spray ［9 ］ rolling 。这种方法是将金属熔液喷射到旋转圆 筒上制成板状半成品， 随后直接轧制出金属薄带。 1974 年， Singer 教授的三个学生 Brooks、 Leatham 和 Coombs 创建了 Osprey 公司， 研制出了可制造
高速钢轧辊的特点
高速钢轧辊的特点、制造、应用及研发趋势2013-12-19 09:46:001高速钢轧辊特点高速钢轧辊的特点主要体现在以下七个方面：1）碳化物硬度高。
以往使用的轧辊，其基体上分布的多为Fe3C型或M7C3型共晶碳化物，组织粗大，硬度较低。
高速钢轧辊一般采用高C、高V型高速钢，另外还含有较多的Cr、Mo、W、Nb和Co等合金元素，在凝固和热处理过程中，这些合金元素形成了一次和二次碳化物。
高铬铸铁轧辊碳化物是M7C3（2500 Hv）和M23C6（1600 Hv）。
无限冷硬铸铁轧辊中，碳化物是Fe3C（l300 Hv）。
而高速钢轧辊主要含有MC（3000 Hv）、M7C3（2500 Hv）和M6C（2000 Hv），它能替代一般轧辊，从而提高耐磨性。
另外，随着V含量增加，高速钢组织中骨骼状的M6C型碳化物向粒状的VC型转化。
2）热稳定性好。
高速钢轧辊中含有较多的W、Cr、Mo、V和Nb等元素，具有较好的热稳定性，研究发现，普通轧辊材质的硬度随温度升高而明显下降，而高速钢轧辊在600℃仍保持有500 Hv，这必将大大提高轧辊的耐磨性。
特别是当添加分布于基体组织的Co元素时，这种倾向更加明显。
3）使用中易形成氧化膜。
轧制过程中如在轧辊表面形成连续、致密、均匀、粘结性好的氧化膜，不但可降低轧辊与轧材间的摩擦系数，而且可提高轧材尺寸精度和表面质量。
普通轧辊使用初期由于无氧化膜保护，磨损较大。
高速钢轧辊使用中氧化膜能很快形成，氧化膜的出现，可降低带钢与轧辊表面的摩擦，防止轧辊粘钢，提高轧辊寿命。
同普通轧辊相比，高速钢轧辊的初期磨损较低，这对于提高高速钢轧辊耐磨性是十分有利的。
4）淬透性好。
高速钢轧辊具有良好的淬透性，在室温下，工作层50mm范围内，从辊表面到芯部的硬度降小于3HS，可以确保轧辊从外到内都具有良好的耐磨性。
5）优良的强韧性。
高速钢轧辊与一般的无限冷硬铸铁、高铬铸铁和半钢轧辊相比较，其基本机械性能抗拉强度和断裂韧性值均优于高铬铸铁轧辊和无限冷硬铸铁轧辊，与半钢轧辊接近。
复合材料喷射成型工艺简介
件及大型浮雕制品等。
喷枪
喷射设备
喷射成形工艺流程
玻璃纤维无捻粗纱
聚酯树脂
加热
引发剂 促进剂
静态混合
切割喷枪 脱模
模具 喷射成型
辊压 固化
喷射成型的分类
胶液喷射动力:气动型 液压型
胶液混合形式:内混合型 外混合型 先混合型
气动型
气动型是用空气引射喷涂系统,靠压缩空 气的喷射将胶衣雾化并喷射到模具上.部 分树脂和引发剂烟雾被压缩空气扩散到 周围的空气中,因此这种形式已经很少使 用.
喷射量与喷射压力和喷嘴直径有关,喷嘴直径 在1.2~3.5mm之间选定,可使喷胶量在 8~60g/s之间调变.柱塞泵供胶的胶液喷射量 是通过柱塞的行程和速度来调控的.
5喷枪夹角
喷枪夹角对树脂及引发剂在枪外混合均匀度 影响极大.不同夹角喷出来的树脂混合交距不 同.为操作方便，选用20度夹角为宜.
喷枪口与成型表面距离350~400mm.确定 操作距离主要考虑产品形状和树脂液飞失等 因素.如果要改变操作距离,则需调整喷枪夹角 以保证树脂在靠近成型面处交集混合.
6.喷雾压力
要能保证两组分树脂均匀混合. 压力太小,混合不均匀;压力太大,树脂流失过多. 适宜的压力同胶液黏度有关,若黏度在0.2Pa.s
气泡的防治
1 加强脱泡作业,使脱泡工序标准化 2 增添消泡剂 3 降低纤维含量 4 模具做成深颜色的,以便观察脱泡效果
喷射成型工艺要点
8 喷枪移动速度均匀,不允许漏喷,不能走弧线.相 邻两个行程间重叠宽度应为前一行程宽度的 1/3,以得到均匀连续的涂层.前后涂层走向应 交叉或垂直,以便均匀覆盖.
9 每个喷射面喷射完后,立即用压辊滚压,要特别 注意凹凸表面.压平表面,修整毛刺,排出气泡, 然后再喷出第二层.
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， ： 作者简介 ： 徐 轶（ 男， 博士生 ； １ ９ ８ ０—） ａ ｉ ｌ ｘ ｂ ｗ ｂ ｗ ｔ ｕ． ｃ ｎ； ２ ０ １ １ ０ ３ ０ ｊ ｊ
·２·
３卷 钢 铁 研 究 学 报 第 ２
） 基金项目 ： 国家高技术研究发展计划项目 （ ２ ０ ０ ７ ＡＡ ０ ３ Ｚ ５ ０ ２
型现代化轧钢 设 备 的 迅 猛 发 展 ， 高合金化是轧辊材 质的发展趋势 。
１ 世界轧辊行业发展现状
世界轧辊材质发展的一个明显趋势是广泛使用 合金元素以及不断提高合金化程度 。 轧辊材质的研 究主要包括两 个 方 面 ： 一是传统制造材料通过合金 化提高轧辊性 能 ； 二是新型合金化材料在轧辊制造
喷射成形制备高速钢复合轧辊的发展及应用
， 徐 轶１， 葛昌纯１ ２， 张文君３， 郭志家２， 张 宇２
（ １．西南交通大学材料学院 ，四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ １； ０ ０ ０ ８ ３； ２．北京科技大学材料学院 ，北京 １ ） ３．江苏共昌轧辊有限公司 ，江苏 宜兴 ２ １ ４ ２ ５ ３ 摘 要： 综述了轧辊发展历程和目前国内外轧辊研究和应用现状 。 随着中国中低档次及常规轧辊需求不断减 少 ， 高性能 、 高品质轧辊的需求量逐步增 大 ， 中国轧辊制造业已面临必须加快结构调整、 加 速 结 构 优 化 的 紧 迫 要 求。 ） 重点介绍了高速钢 （ 复合轧辊制造技术研究进展及面临的技术问题 ； 根据近年喷射成形技术创 新 及 发 展 ， 提 Ｈ Ｓ Ｓ 阐述了喷射成形制备高速钢复合轧辊关键技术与装 置 、 出采用改进型喷射成形技术是制备复合轧辊的重要方向 ； 工艺优化 、 试验方法以及关键技术问题的解决途径 ， 提出大力加强喷射成形高速钢复合轧辊制备研究非常必要 。 关键词 ： 高速钢 ； 复合轧辊 ； 喷射成形 （ ） 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ ０ ９ ６ ３ ２ ０ １ １ １ ０ ０ ０ ０ １ ０ ８ － － －
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ Ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｈ Ｓ Ｓ Ｃ ｏ ｍ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ Ｒ ｏ ｌ ｌ ｓ ｐ ｐ ｐ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ Ｓ ｒ ａ Ｕ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ － ｙ ｐ ｙ ｐ
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第２ ３ 卷第 １ ０期 ２ ０ １ １年１ ０月
钢 铁 研 究 学 报 ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｊ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ３，Ｎ ｏ ． １ ０ Ｏ ｃ ｔ ｏ ｂ ｅ ｒ ０ １ １ ２
有色金属材料等产生塑性变形 轧辊是使 钢 材 、 从而轧制成型 的 关 键 工 具 ， 也是轧钢生产中的主要 迄 今 为 止， 世界上３ 消耗备 件 之 一 ， ０ ０ ０多种钢材产 品， 几乎全是通 过 轧 制 产 生 的 。 轧 辊 质 量 不 仅 关 系 到轧钢生产成 本 和 轧 机 生 产 作 业 率 ， 还在很大程度 上影响轧材质 量 。 纵 观 世 界 钢 铁 业 的 发 展 ， 随着钢 材品种及轧制 技 术 的 不 断 发 展 ， 对轧辊提出了越来 越高的要求 。 随 着 世 界 高 速 、 连续化轧钢技术和大
中的应用 。 高合金复合轧辊是当今世界现代化轧制 代表着世界先进的轧制技术水平 ， 大量 的主导产品 ， 用于钢铁 、 有色金属的大型现代化轧机 、 大型万能轧 机、 连铸连轧 、 高速轧制 、 高精密轧制 ， 也大量用于塑 料橡胶 、 粮油 、 造纸 、 矿山等轧制领域 。 低合 发达国家 轧 辊 品 种 经 历 了 由 低 合 金 铸 铁 、 金铸钢到目前的 高 镍 铬 、 高 铬 铸 铁， 及 高 速 钢、 高铬 钢、 热工具钢 、 高 钨 钢、 硬质合金等高合金材质的发 展过程 。 特别是 ２ ０世纪３ ０、 ４ ０年代随着欧美等发 达国家大型现 代 化 板 带 轧 机 相 继 问 世 及 广 泛 使 用 ， 美国和日本于 ２ ０ 世纪 ６ ０ 年代研发出了离心铸造轧 辊技术 。 该项技 术 的 推 广 应 用 ， 为高合金轧辊成熟 生产 、 降低成本 以 及 不 断 开 发 新 品 种 奠 定 了 极 好 的 基础 。 美国 、 日本 于 ２ ０世纪７ ０年代首先研发了高 镍铬 、 高 铬 铸 铁 复 合 轧 辊， 于８ ０ 年 代 末、 ９ ０年代初 开发了高速钢轧辊 ， 同时高镍铬 、 高铬铸铁轧辊已发 展成为第 ３ 代增强型轧辊 。 高速钢已 在 欧 美 等 发 达 国 家 得 到 了 广 泛 应 用 。 国外高速钢轧辊已开发出了第 ３ 代 、 第 ４ 代品种 ， 甚 第 ６ 代的高速钢轧辊品种 。 至目前还在研发第 ５ 代 、 、 高速 钢 轧 辊 是 由 高 碳 （ 钨、 钒、 铬、 １ ． ０％ ～２ ． ５％ ） 钼、 钴等元素组 成 的 高 合 金 成 分 外 层 钢 水 和 芯 部 复 合而成 ， 工作层组织中的碳化物呈弥散颗粒状分布 ， 辊身硬度可达到 Ｈ 并且在高温下仍能保持较 Ｓ Ｄ ８ ５， 美国 、 日本和韩国等世界先进国 高的硬度 。 在欧洲 、 家中 ， 大型热轧 带 钢 精 轧 前 道 机 架 已 经 大 量 使 用 该 以取 代 高 铬 铁 品 种 轧 辊 。 现 也 有 部 分 精 品种轧辊 ， 轧后道机架开 始 用 其 代 替 高 镍 铬 复 合 轧 辊 。 同 时 ， 高速钢还 广 泛 用 于 冷 轧 板 带 、 高 速 线 材、 钢管以及 “ 型钢 等 轧 制 领 域 。 另 外 ， 半高速钢轧辊作为高 Ｈ” 速钢轧辊材质 的 扩 展 延 伸 ， 也已大量使用于大型热 以取代高铬钢 、 合金半钢等轧辊 轧带钢的粗轧机架 ， 品种 。