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1、最新双电渣轧辊表面复合技术可行性研究报告汇编“双电渣轧辊表面复合技术”可行性报告一、选题的必要性 1、项目所处技术领域的产业政策钢铁是国民经济的重要支柱产业。轧辊是轧钢轧机的重要部件，是金属变形的重要工具和大宗消耗件，年消耗量达4050万吨。为了提高轧材的表面质量和轧机的效率，降低成本，开发出许多新的轧制技术，随着轧钢生产的技术进步，如何提高轧辊的性能和使用寿命，是当前轧钢企业的一个重要课题，因此近年来欧美、日本和我国都积极开发新的复合轧辊制造方法，以使轧辊的强韧性和耐磨都得到显著提高。 2、项目所处技术领域的技术发展现状 目前生产复合轧辊的制造厂艺主要有如下几种： (1)、离心铸造法：离心铸
2、造法是将液态外层材料和芯材以一定的时间间隔浇入铸型内，通过离心旋转制造出复合轧辊。离心铸造法的主要特点是设备简单、成本较低，但其外层材料存在一定的不均匀性。 (2)、连续浇铸复合铸造法（CPC法）：连续浇铸复合铸造法是把作为轧辊外层材质的钢水浇到垂直竖立的芯棒和水冷铸型间的空隙里，在钢水逐渐与芯棒熔敷的同时，依次使其凝固并向下拉拔，制成复合轧辊。（3）、旋转电渣熔铸法：旋转电渣熔铸法是把辊芯与辊颈的锻钢轴放入水冷结晶器中间，两者同心；半高速钢制成的管状电极插入锻钢轴与结晶器中间，它熔化后形成复合轧辊的外层；管状电极重熔的同时，锻钢轴与结晶器同步旋转，二者之间的空隙不断被重熔的半高速钢液充满，钢
3、液将锻钢轴表面重熔使钢水凝固后与锻钢轴形成治金结合；随着钢液不断注入不断凝固，结晶器不断向上移动，制成复合轧辊。 （4）、喷射沉积成形工艺（Ospray）：用喷射沉积成形工艺（Ospray）制造高速钢复合轧辊已引起人们的重视，现在英国美国均开展了用Ospray工艺生产高速钢复合轧辊的研究，所生产的高速钢复合轧辊，其组织细微，边界层结合良好，轧辊的疲劳性能提高，使用寿命延长。（5）、热等静压工艺（HIP）：HIP工艺制造高速钢复合轧辊，是用铸造或锻钢材料制成辊芯，在辊芯外填充辊身外层所用的高速钢粉末，抽真空后在1000度以上高温和100Mpa以上压力下烧结成轧辊。 3、项目技术的先进性，对相关领
4、域技术进步的推动作用1、电渣加热装置的渣池中可获得温度分布均衡的温度场，被复合金属表面升温速度快。2、复合金属在独立的电渣熔炼炉中熔炼，自耗电极下面的高温带不会对加热装置发生干扰。3、复合金属经电渣熔炼其组织纯净，复合后经结晶器凝固，组织致密，产品质量优良。4、结构简单，熔化与复合易实现精确定量和自动控制。5、适用范围广，可对板材、矩形、园柱形等多种形状的工件进行复合，也可根据性能要求，在被复合工件上，复合纯金属、合金甚至是复合材料。6、经济效益显著（1）、可节省合金钢用材（2）、可节省能源（3）、可大大提高轧辊的使用寿命（4）、可大大提高废旧轧辊的回收使用率 4、产品需求情况及对当地经济社会
5、发展的促进作用 江西的钢铁企业很多如新喻的江钢、南昌的南钢、洪都钢厂、萍乡的萍钢等在江西国民经济中占有重要地位，轧材是江西的钢铁企的主导产品，提高轧材的内在质量和精度、降低成本是当今轧钢领域的重要课题，各类轧制技术的关键是提高轧辊的性能特别是提高轧辊的耐磨性、强度和韧性，双电渣轧辊表面复合技术，可制造出符合上述要求的各类轧辊，从而满足我省钢铁企业时高性能复合轧辊的需求，因此，双电渣轧辊表面复合技术的应用对推进我省钢铁企业的技术进步，推动我省经济的发展，具有重要意义。该项技术对全国钢铁企业和国民经济的发展同样具有重要意义。二、技术方案的论证 1、项目的技术关键和创新点“双电渣轧辊表面复合技术”项
6、目的技术关键和创新点是设计出一种新的金属材料表面加热技术和复合系统，该系统可在电渣的作用下在渣池中形成均衡的温度场，使金属材料表面被快速均衡加热，与此同时匀速注入经电渣精炼后的另一材质的金属液，并使该金属快速复合到被电渣加热的金属材料表面，从而获得优质低耗的双金属或多金属复合材料。本项目总的技术方案是：建立一个由电渣作用对金属材料表面快速均衡加热的装置对辊芯进行加热和另一个由电渣作用对金属进行熔化的装置，并用一个联通器将上述加热的装置和熔化的装置连通，使电渣熔化的金属均匀进入加热的装置，从而实现对二种金属材料的复合。复合后的轧辊经水冷结晶器，由连续抽出的装置匀速抽出，从而制造出双金属复合轧辊
7、。 2、项目的技术方案的论证（1）、硬件开发的工艺流程A、搜集资料、技术调研B、双电渣轧辊表面复合装置总体设计C、双电渣轧辊表面复合装置技术设计（A）、电渣加热装置的设计（B）、电渣熔化装置的设计（C）、连续抽出装置的设计（D）金属液位自动检测系统的设计（E）、双电渣轧辊表面复合装置自动控制系统的设计 （D）、双电渣轧辊表面复合装置的加工制造 （E）、双电渣轧辊表面复合装置的安装调试 （F）、双电渣轧辊表面复合装置的试生产 （G）、复合轧辊的技术检测 （H）、技术鉴定 （2）、主要技术参数A、双电渣轧辊表面复合装置的总功率：800千伏安B、电渣加热装置的被复合芯棒直径：300毫米C、电渣熔化装
8、置的自耗电极直径：100毫米 3、项目质量指标的控制 轧辊外层材质与芯棒完全熔敷 4、项目阶段性指标D、2007.12. 完成双电渣轧辊表面复合装置的加工制造G、2008.12. 技术鉴定 5、经费予算 A、设备、仪器购置费 12.0万元B、材料、样机加工 15.0万元C、土建、安装调试 5.0万元D、资料、技术调研、 2.0万元E、鉴定费 1.5万元F、技术协作（检测费） 3.0万元G、其它 3.0万元 共计 45.0万元三、项目实施的支持条件 1、项目来源 轧辊是轧钢轧机的重要部件，随着轧钢生产的技术进步，对提高轧辊的性能和使用寿命提出了更高的要求，轧辊是轧钢生产的大宗消耗件，市场需求巨大
9、。 2、项目实验和检测条件南昌大学： （1）建立了南昌大学电渣熔铸试验基地，该试验基地包括设计制作 了160千伏安电力系统，冷却水系统，空压机动力系统，自动电渣熔铸试验机，化渣炉及其它实验设备等，为开展工艺试验奠定基础。（2）已成功研制出：电渣熔铸钢水液位自动检测系统；自耗电极自动进给、功率自动调节、计算机自动控制系统；大型曲轴水冷结晶器设计制造及质量控制研究；自动电渣熔铸试验机（3）仪器设备：A、大型电子显微镜B、大型卧式光学显微镜及金相组织分析系统C、GDA 750辉光放电光谱仪南昌核星电渣冶金机械厂 A、电渣熔铸动力系统、熔化设备、冷却水系统 B、轧辊热处理系统 C、轧辊机械加工设备 D
10、、生产车间厂房 3、人才情况主 要 研 制 人 员 名 单序号姓 名性别出生年月技术职称文化程度工 作 单 位承担工作1耿茂鹏男1939.6教授大学南昌大学课题负责、设备设计制造2课题负责3饶 磊男1971.6.讲师博士南昌大学工艺试验、计算机模拟4徐万里男1966.6.高级工程师博士南昌大学工艺试验、计算机模拟5孙达昕男1935.6.教授大学南昌大学工艺试验、计算机模拟6張 莹女1970.3.讲师博士南昌大学工艺试验、计算机模拟7刘小文男1968.3.付教授博士南昌大学工艺试验、捡测8赵 准男1982.5.研究生硕士南昌大学工艺试验、捡测9張颂阳男1976.6.讲师博士南昌大学工艺试验、捡测
11、彭 玲女1960.3.高级实验师大学南昌大学计算机模拟10耿小牧女1970.2.实验师大学南昌大学南昌大学 4、企业实力四、项目予期的经济效益、社会效益和环境效益1、市场要求 随着轧钢生产的技术进步，如何提高轧辊的性能和使用寿命，是当前轧钢企业的一个重要课题，江西的钢铁企业很多如新喻的江钢、南昌的南钢、洪都钢厂、萍乡萍钢等在江西国民经济中占有重要地位，轧材是江西的钢铁企的主导产品，轧辊是轧钢轧机的重要部件，是金属变形的重要工具和大宗消耗件，年消耗量达4050万吨。为了提高轧材的表面质量和轧机的效率，降低成本，迫切需要提高轧辊的性能特别是提高轧辊的耐磨性、强度和韧性，双电渣轧辊表面复合技术，可制
12、造出符合上述要求的各类轧辊，从而满足我省以至全国钢铁企业时高性能复合轧辊的需求，因此，开发高性能复合轧辊，方场前景十分广阔。 2、经济分析，予计的社会效益、环境效益和盈利水平（1）、可以节省合金钢用材50%以上，高性能复合轧辊的辊芯与辊颈一般多为高韧性的锻钢、铸钢、球铁等材料，而表面为高合金材质，如高速钢是由大量W、Mo、Cr、V、Co等合金元素组成的高合金钢，因此，高性能复合轧辊可以节省大量合金钢用材。（2）、可节省能源50%以上，由于高性能复合轧辊只需在辊芯表面复合一层高合金材质，并不要重熔整个轧辊，特别是修复废旧轧辊，只需在旧轧辊上复合一层高合金材质，就整修成一个新轧辊了，因此可节大量省
13、能源。（3）、可大大提高轧辊的使用寿命，减少换辊修辊次数，因此可大大提高轧钢企业的经济效益。（4）、可大大提高废旧轧辊的回收使用率，提高对资源的利用，其社会效益和环境效益显著。 3、产业化前景 “双电渣轧辊表面复合技术”项目，可以在现有的轧辊企业、电渣冶金企业经技术改造实现产业化，也可在轧钢企业建立复合轧辊分厂实现产业化，因此，产业化前景十分广阔。 4、项目实施的风险分析 南昌大学巳完成了国家863计划电渣熔铸曲轴一步整体成形及应用开发，建立南昌大学电渣熔铸试验基地，取得了自动电渣熔铸试验机、电渣熔铸钢水液位自动检测系统、自耗电极自动进给、功率自动调节、计算机自动控制系统等多项成果，对电渣轧辊表面复合技术已研究多年，已为该项目的完成奠定了基础。南昌核星电渣冶金机械厂是生产电渣轧辊的专业化企业，有电渣冶金的技术基础和轧辊的销售市场，所以不存在项目实施的风险。5、人才培养通过本项目的实施，可培养博士生二名，硕士生三名，本科生多名。也可为企业培养专业技术人才多名。在项目实现产业化后，还可为企业培养专业技术人才，使该项目顺利发展。五、查新报告
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