本发明属于冶金，具体涉及一种提高圆柱形工件使用寿命的方法。
背景技术：
1、轧辊，是轧机上使金属产生连续塑性变形的主要部件，通常轧辊的工作表面一旦受到磨损等而失效，将会导致整个轧辊报废，这必将造成巨大的材料浪费，其中辊身是实际参与轧制金属的轧辊中间部分，轧辊是轧制过程中最为关键的设备，直接影响轧机的生产效率、轧材的表面质量和轧制的生产成本，在轧辊制备领域，一般通过在轧辊表面熔覆高硬高耐磨工作层或进行废旧轧辊表面修复等两种方式来提高轧辊服役寿命或实现废旧轧辊的循环利用，实现绿色、低碳、循环发展。
2、中国专利cn102242361a公开了一种用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法和矿用不锈钢液压立柱，其使用激光束和送粉器输出的镍基合金粉末流束沿立柱本体的活柱的表面形成螺旋状扫描。在立柱本体的活柱上设置有一层把镍基合金粉末经过激光熔覆形成的厚度为0.4-0.7mm的激光熔覆层的矿用液压立柱；因此延长了立柱的使用寿命。激光熔覆虽然具有快速冷却凝固性能，但也存在生产效率低、熔覆用粉末制备成本高等不足。
3、因此，一种提高圆柱形工件使用寿命的方法亟待提出。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种提高圆柱形工件使用寿命的方法。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
3、本发明提供提高圆柱形工件使用寿命的方法，包括以下步骤：
4、s1、根据待修复或熔覆圆柱形工件的材质类型及其服役性能要求，确定待熔覆外层钢液及电渣冶金熔渣的合适成分；
5、s2、根据待修复或熔覆圆柱形工件的尺寸及所用水冷导电结晶器结构、尺寸，确定待熔覆外层钢液的重量及电渣冶金熔渣的所需重量；
6、s3、用一台中频感应炉熔炼待熔覆外层钢液，待钢液温度达到1550～1600℃时，倾斜中频感应炉，将钢液浇入感应加热中间包中；
7、s4、打开感应加热中间包电源，对所浇入钢液进行加热、保温，维持其温度为1550～1580℃；
8、s5、用另一台中频感应炉熔炼所需重量的电渣冶金熔渣，待渣温达到1500～1550℃时，将其浇入水冷导电结晶器构成的冷却组件与待修复或熔覆圆柱件所围成的空间；
9、s6、打开修复或熔覆工位交流电源，由交流电源、短网、水冷导电结晶器、待修复或熔覆圆柱件、石墨碳刷组件、短网组成闭合导电回路，通过电流流经电渣冶金熔渣产生的电阻热实现熔渣加热并对待熔覆圆柱件预热；当其表面预热至300～400℃时，通过感应中间包底部液压缸收缩，打开中间包滑动管与出液口连通，开始浇铸待熔覆外层钢液；
10、s7、当待熔覆外层钢液穿过电渣冶金熔渣时得以进一步精炼，随后，待熔覆外层钢液与已被预热的待熔覆圆柱件表面完成冶金复合并在底部弧形水冷结晶器的作用下迅速凝固；
11、s8、打开待熔覆圆柱件转动装置，调节驱动电机的参数，带动待熔覆圆柱件转动，开始抽锭，将表面已复合好的待熔覆圆柱件部分转出；
12、s9、直至待熔覆圆柱件表面完成周向复合，此时关闭驱动电机，停止转动抽锭，关闭感应加热中间包出液口，停止待熔覆外层钢液浇注，保持整个导电回路继续通电3～6min后断电，实现保温、补缩；
13、s10、断电3～5h后关闭冷却组件冷却水，待复合后的圆柱形工件完全冷却，取出复合圆柱坯从而完成整个修复过程。
14、优选的，所述步骤s3中熔炼待熔覆外层钢液时并用精炼保护渣覆盖以减少钢液氧化及吸气，所述精炼保护渣成分按质量比为cao 40％～70％，al2o330％～50％，sio2 5～20％，mgo 5～10％，caf2 0～5％。
15、优选的，所述步骤s6中用电参数根据待修复或熔覆圆柱件的尺寸而定。
16、优选的，所述步骤s6中待修复或熔覆圆柱件正上方装有红外测温仪，通过红外测温仪实时监测工件表面温度来判断其预热情况。
17、优选的，所述步骤s8中在完成待熔覆外层钢液与待熔覆圆柱件冶金复合的过程中，通过渣金液位检测模块监测冷却组件内渣金液面位置，通过调整待熔覆外层钢液浇注速度及抽锭速度，使之始终控制在上、下渣金液位检测仪高度范围内，保持熔覆或修复过程稳定。
18、优选的，所述步骤s6中在组成闭合导电回路之前，在待修复或熔覆圆柱件表面焊接一个与待熔覆外层钢液同一材质的钢片，表面打磨干净，另一端弧度与弧形水冷结晶器一致，弧形钢片上端与渣池接触，下端连接一个弧形水冷结晶器。
19、优选的，所述步骤s8中当待修复或熔覆圆柱形工件随着驱动电机转动60°后，底部可移动弧形水冷结晶器转出，在重力的作用下会与待修复或熔覆圆柱件脱离落在绝缘平台上；
20、当转动320°～330°左右，芯部提前焊接好的与待熔覆外层钢液同一材质的钢片会接触渣池，继续转动使钢片到达渣池高温区位置时，关闭驱动电机电源及中间包滑动水口，停止待修复或熔覆圆柱形工件转动及待熔覆外层钢液的浇注，实现高温电渣冶金熔渣对钢片的加热、熔化，消除钢片焊接引起的缺陷；
21、开启驱动电机电源及中间包滑动水口，继续启动待修复或熔覆圆柱形工件转动及待熔覆外层钢液的浇注，当转动至340°～350°后，关闭驱动电机电源及修复或熔覆工位交流电源，停止待修复或熔覆圆柱形工件转动及回路供电，以免继续浇注钢液引起短路；继续浇注待熔覆外层钢液，直至填充待熔覆圆柱件表面间隙、完成周向复合，此时关闭中间包出液口，停止修复或熔覆过程。
22、本发明相较于现有技术，具有以下有益效果：
23、本发明采用中频感应炉熔炼钢液并在圆柱形工件表面进行熔覆，熔覆前对圆柱形工件的辊芯进行预热，并且抽锭后导电回路继续通电设定时间后断电实现补缩，从而在圆柱形工件表面均匀熔覆外层钢液保护，能够有效的提高圆柱形工件的使用寿命，具备生产效率高的优点。
24、本发明先将对圆柱形工件的辊芯预热到合适的温度，可以实现浇铸钢液与待熔覆圆柱件表面形成良好的冶金结合，完成复合过程；抽锭后导电回路继续通电设定时间后断电实现补缩，可以减少停浇后立马断电引起的钢液凝固过程疏松、缩孔等缺陷产生，具有改善钢液充型及凝固质量的优点。
25、本发明采用的是中频感应炉冶炼钢液进行直接浇铸复合，对于某些材质，如高碳的铸铁等，材质硬、脆且可焊接性差，无法有效制备成自耗电极，采用中频炉熔炼并直接液态浇铸则无需制备电极及焊接，具有高效率、低成本、适用材料范围宽等优势；同时，通过中频炉熔化制备外层钢液，有利于废旧工件的回收再利用，体现了绿色、低碳，更符合国家双碳目标及循环经济发展。
26、本发明中待熔覆外层钢液浇注速度及浇铸量更容易控制，更容易实现外层钢液浇注与待修复或熔覆圆柱形工件转动的良好匹配，同时，钢液浇注会增强渣池内的流动，促进渣池温度均匀，进而增加待修复或熔覆圆柱形工件表面预热温度的均匀性，提高工件表面修复或熔覆性能，且便于进行更薄尺寸及不规则工件表面的修复或熔覆，使得修复的产品范围更广，市场前景更大。
27、本发明采用上、下双渣金液位检测仪则更有利于控制实际渣金液位处于某高度范围内，更能确保液态金属浇铸及已复合部分抽锭的良好匹配，保证熔覆或修复过程稳定。
28、本发明中水冷导电结晶器的分模块化更容易实现不同区域、不同冷却能力的控制，例如，梯形结晶器与高温渣池接触，则可以控制较小的冷却水流量、减小与之接触熔渣的冷却能力，从而减少渣池热量散失、提高能量利用率；而弧形结晶器与外层钢液熔池及已凝固复合外层接触，则可以控制较大的冷却水流量、提高与之接触钢液及凝固层的冷却能力，从而减少钢液凝固过程成分偏析、细化凝固组织、提高凝固质量，实现修复或熔覆工件综合性能提升。
29、本发明中，在侧部弧形水冷铜质结晶器前端镶嵌一石墨块，采用石墨与待修复或熔覆圆柱形工件表面接触，因石墨块冷却较弱则可以减少液渣在此处的凝固，减少凝固渣壳对圆柱形工件转动的摩擦阻碍，增加结晶器与圆柱形工件的润滑作用，保障圆柱形工件转动过程的平稳、顺行，促进整个工件表面修复或熔覆过程的顺行。
30、本发明采用一个与外层同材质的钢板(焊接在圆柱形工件上)作为引锭板，可以使所浇注外层钢液与此钢板牢固地结合在一起，并在圆柱形工件转动时带动其转动，实现引锭过程的顺行。
31、本发明中导电是通过石墨碳刷组件完成，整个圆柱形工件表面熔覆或修复过程中，导电回路只需通电、断电一次，在轴类工件转动的过程中，能始终确保导电回路通电稳定。
1.一种提高圆柱形工件使用寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高圆柱形工件使用寿命的方法，其特征在于，所述步骤s3中熔炼待熔覆外层钢液时并用精炼保护渣覆盖以减少钢液氧化及吸气，所述精炼保护渣成分按质量比为cao 40％～70％，al2o3 30％～50％，sio25～20％，mgo 5～10％，caf2 0～5％。
3.根据权利要求1所述的提高圆柱形工件使用寿命的方法，其特征在于，所述步骤s6中用电参数根据待修复或熔覆圆柱件的尺寸而定。
4.根据权利要求1所述的提高圆柱形工件使用寿命的方法，其特征在于，所述步骤s6中待修复或熔覆圆柱件正上方装有红外测温仪，通过红外测温仪实时监测工件表面温度来判断其预热情况。
5.根据权利要求1所述的提高圆柱形工件使用寿命的方法，其特征在于，所述步骤s8中在完成待熔覆外层钢液与待熔覆圆柱件冶金复合的过程中，通过渣金液位检测模块监测冷却组件内渣金液面位置，通过调整待熔覆外层钢液浇注速度及抽锭速度，使之始终控制在上、下渣金液位检测仪高度范围内，保持熔覆或修复过程稳定。
6.根据权利要求1所述的提高圆柱形工件使用寿命的方法，其特征在于，所述步骤s6中在组成闭合导电回路之前，在待修复或熔覆圆柱件表面焊接一个与待熔覆外层钢液同一材质的钢片，表面打磨干净，另一端弧度与弧形水冷结晶器一致，弧形钢片上端与渣池接触，下端连接一个弧形水冷结晶器。
7.根据权利要求6所述的提高圆柱形工件使用寿命的方法，其特征在于，所述步骤s8中当待修复或熔覆圆柱形工件随着驱动电机转动60°后，底部可移动弧形水冷结晶器转出，在重力的作用下会与待修复或熔覆圆柱件脱离落在绝缘平台上；
