CN100382892C - 高铬含钨复合抗磨辊圈的制造方法 - Google Patents

高铬含钨复合抗磨辊圈的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高铬含钨复合抗磨辊圈的制造方法，属高性能铸铁合金材料及其铸件的制造工艺技术领域。本发明方法由离心复合浇铸工艺和热处理工艺结合而成。其特点是复合辊圈外层为高铬含钨合金铸铁，内层为高强度普通球墨铸铁。高铬含钨合金铸铁的化学组成及其重量百分组成为：Cr 12～20%，W 1.0～3.0%，C 2.2～3.4%，Cu 0.6～1.5%，Mn 0.4～1.4%，稀土Ce 0.1%，Si≤0.7%，P≤0.1%，S≤0.06%，Fe余量。本发明方法制得的复合抗磨辊圈的优点是抗磨性能好、内应力小、韧性好、使用寿命较高、制造成本低。该辊圈适合用于制砖行业中煤矸石、礓土等硬质原料的粉碎或破碎。

Description

高铬含钨复合抗磨辊圈的制造方法
技术领域
本发明涉及一种高铬含钨复合抗磨辊圈的制造方法，属高性能铸铁合金材料及其铸件的制造工艺技术领域。
背景技术
用于煤矸石和礓石等硬质固体块料破碎或粉碎的机械设备双辊式粉碎机上的辊圈是一个重要部件，该辊圈的材料是具有一定要求的，要求其具有高抗磨性、低内应力、高韧性，并具有较高的使用寿命。
对于复合抗磨对辊辊圈外层的材料问题，有较多的材料可选，也可见之于专利文献资料。中国专利ZL94100942.4中曾报道过采用铬锰钼铸铁材料，其成分为：Cr11.0-14.5％，Mn 0.6-2.8％，Mo 1.0-1.9％，C 1.9-2.6％，Cu 0.9-1.5％，V 0.08-0.20％，稀土元素RE 0.01-0.02％，Fe余量。美国Climax公司提出的高铬钼铸铁成分为：Cr14-16％，Mo 1.9-2.2％，Cu 0.5-1.2％，Mn 0.6-0.9％，C 2.8-3.5％，Fe余量。前苏联耐磨铸铁成分为：Cr 12-15％，Mo 0.5-0.6％，Mn 3.3-3.9％，C 2.7-3.1％，Fe余量。
上述材料在性能方面有些尚不够理想，还有待提高和改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高抗磨性、低内应力、高韧性、高使用寿命，且具有较优性能价格比的复合抗磨辊圈的制造工艺方法。
本发明一种离心铸造高铬含钨复合抗磨辊圈的制造方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a.确定和设计复合抗磨辊圈的结构及材料的化学成分：复合抗磨辊圈的结构为内层和外层构成的复合结构；内层材料为球墨铸铁；外层材料为高铬含钨合金铸铁，高铬含钨合金铸铁的化学成分及其重量百分含量为：Cr 12～20％，W 1.0～3.0％，C2.2～3.4％，Cu 0.6～1.5％，Mn 0.4～1.4％，稀土Ce 0.1％，Si≤0.7％，P≤0.1％，S≤0.06％，Fe余量；
b.进行复合离心浇铸：用中频感应炉或电弧炉熔炼上述的高铬含钨合金铸铁和球墨铸铁；采用离心铸造工艺，开浇时模温为180～280℃，高铬含钨合金铸铁的开浇温度为1400～1500℃，高铬含钨合金铸铁浇入后加入保护渣，然后浇完全部高铬含钨合金铸铁；待其表面温度冷却到850～1000℃后浇入球墨铸铁；球墨铸铁的开浇温度为1300～1400℃；待球墨铸铁完全凝固后停机；
c.进行热处理：将上述制得的复合辊圈脱模，然后进行热处理。炉温预先升至900℃℃辊圈入炉后以每小时20～80℃的升温速度缓慢加热至980℃，并保温4小时后将辊圈由炉内取出，风冷至500℃；然后放入预热到400～500℃的回火炉中，随炉冷却；待辊圈在回火炉中冷却到80～120℃后，再以每小时20～50℃的升温速度缓慢加热到400～550℃，并保温2～4小时，然后随炉冷却至室温出炉。
本发明方法的特点是：复合辊圈的外层材料其化学成分与过去同类产品相比是不完全相同的，主要是采用钨代替了钼，不但降低了成本，而且改善了性能。钨的适量加入可提高制品的硬度，并细化碳化物和基体；高铬可提高制品中碳化物数量并改变其类型，从而提高抗磨铸铁的硬度和韧性。少量稀土Ce的加入可净化铁液，改善铁液的流动性，同时还能细化铸铁组织。
本发明方法通过两种金属复合铸造，解决了辊圈高抗磨性与高强韧性的矛盾。在我国砖瓦行业中该辊圈可用于硬质煤矸石的粉碎加工，且能保证砖瓦质量；同时提高了工艺装备的制造水平。
具体实施方式
现将本发明的实施例叙述于后。
实施例1
本实施例中，制造的对辊辊圈尺寸为：外径700mm，宽度500mm，厚度70mm；其中外层高铬含钨合金铸铁层厚35mm，内层球墨铸铁层厚35mm。
本实施例的复合抗磨辊圈制造方法的步骤如下：
(1)内层材料采用球墨铸铁，外层材料为高铬含钨合金铸铁；高铬含钨合金铸铁的化学成分及其重量百分含量为：Cr16％，W 2.0％，C 2.4％，Cu 0.6％，Mn 0.8％，稀土Ce 0.1％，Si 0.7％，P≤0.03％，S≤0.03％，Fe余量；
(2)进行复合离心浇铸：用电弧炉熔炼上述的高铬含钨合金铸铁和球墨铸铁；采用离心铸造工艺，开浇时模温为220℃，高铬含钨合金铸铁的开浇温度为1456℃，在浇入铁液后加入保护渣，然后浇完全部铁液；待其表面温度冷却到1000℃时，开始浇注球墨铸铁；球墨铸铁的开浇温度为1340℃；待球墨铸铁完全凝固后停机；
(3)进行热处理：将上述所制得的复合辊圈脱模，然后进行热处理。炉温预先升至900℃；辊圈入炉后以每小时40℃的升温速度缓慢加热至980℃，并保温4小时后将辊圈由炉内取出，风冷至500℃，然后放入预热到500℃的回火炉中，随炉冷却；待辊圈在回火炉中冷却到100℃后，再以每小时40℃的升温速度缓慢加热到550℃，并保温4小时，然后随炉冷却至室温出炉。最终制得高铬含钨复合抗磨辊圈。

Claims (1)

1.一种高铬含钨复合抗磨辊圈的制造方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a)确定和设计复合抗磨辊圈的结构及材料的化学成分：复合抗磨辊圈的结构为内层和外层构成的复合结构；内层材料为球墨铸铁；外层材料为高铬含钨合金铸铁，高铬含钨合金铸铁的化学成分及其重量百分含量为：Cr 12～20％，W 1.0～3.0％，C 2.2～3.4％，Cu 0.6～1.5％，Mn 0.4～1.4％，稀土Ce 0.1％，Si≤0.7％，P≤0.1％，S≤0.06％，Fe余量；
b)进行复合离心浇铸：用中频感应炉或电弧炉熔炼上述的高铬含钨合金铸铁和球墨铸铁；采用离心铸造工艺，开浇时模温为180～280℃，高铬含钨合金铸铁的开浇温度为1400～1500℃，高铬含钨合金铸铁浇入后加入保护渣，然后浇完全部高铬含钨合金铸铁；待其表面温度冷却到850～1000℃后浇入球墨铸铁；球墨铸铁的开浇温度为1300～1400℃；待球墨铸铁完全凝固后停机；
c)进行热处理：将上述制得的复合辊圈脱模，然后进行热处理，炉温预先升至900℃，辊圈入炉后以每小时20～80℃的升温速度缓慢加热至980℃，并保温4～8小时后将辊圈由炉内取出，风冷至500℃；然后放入预热到400～500℃的回火炉中，随炉冷却；待辊圈在回火炉中冷却到80～120℃后，再以每小时20～50℃的升温速度缓慢加热到400～550℃，并保温2～4小时，然后随炉冷却至室温出炉。
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