CN100473856C - 一种锌锅辊子用轴套、轴瓦及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢铁冶金领域内连续热浸镀锌生产线中锌锅辊子用轴套、轴瓦及其制造方法，采用氧-燃气喷焊或等离子喷焊或激光熔覆方法，将钴基或镍基线材或粉末喷焊或熔覆在轴套、轴瓦的配合面形成厚度为2-5mm表面强化层。本发明方法制造的轴套、轴瓦，大大提高了耐锌或锌铝腐蚀和耐磨损性能，并且结合性能好，不易脱落，延长了其使用寿命。该方法可适用于厚涂层的制备，并且简单方便，成本较低，可直接降低企业的使用成本和生产成本。该方法还可作为类似服役于锌或锌铝熔液腐蚀环境中相互接触并存在相对运动的部件的加工方法来延长其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢铁冶金领域内连续热浸镀锌生产线中锌锅辊子用轴套、轴瓦及其制造方法。该方法还可作为类似服役于锌或锌铝熔液腐蚀环境中相互接触并存在相对运动的部件的加工方法来延长其使用寿命。
背景技术
连续热浸镀锌生产线锌锅构件包括一根沉没辊、两根稳定辊以及装配于这些辊子两端的轴承和用于支撑它们的支撑臂，所有这些构件均浸没于充满熔融锌或锌铝合金熔液的锌锅中，并服役在470℃左右的工作温度下。上述轴承由轴套和轴瓦组成，其耐磨性能相对其它构件低，如不及时更换将致使通过沉没辊和稳定辊的钢带振动加大，降低钢带表面镀锌或锌铝层的质量。因此，轴套、轴瓦的寿命决定了生产线停机更换部件的频率。
同样是在熔融锌或锌铝熔液中服役的沉没辊和稳定辊其表面通常采用碳化物金属陶瓷材料制备涂覆层而有效提高了耐磨性能，相对于经过这些辊子表面的钢带，碳化物金属陶瓷材料制备的涂层硬度更高，而考虑更多的是如何添加其它元素来提高涂层的抗熔融锌或锌铝的腐蚀性能，防止涂层表面硬质金属间化合物形成导致浸镀钢带表面质量的下降。轴套、轴瓦作为一对摩擦副，在承受熔融锌或锌铝腐蚀的同时，还需要承受辊子对它的作用力，更容易产生严重磨损。目前，国内很多钢铁企业直接使用耐锌或锌铝熔液腐蚀的不锈钢加工的轴套、轴瓦，寿命约为7天。也有部分企业使用进口的用钴基合金整体离心铸造而成的轴套、轴瓦，寿命可达14-21天，但价格高昂。
为提高轴套、轴瓦的使用寿命，开始出现在轴套、轴瓦的工作表面覆盖强化层的技术。如中国专利00123692.公开了一种自熔性合金粉末的喷涂材料，将该材料喷涂在轴套、轴瓦表面形成涂层，来提高轴套、轴瓦的寿命。但该方法不利于厚涂层的制备，受沉积效率的影响，喷涂过程中浪费的原材料较高。
发明内容
本发明提供一种改进的轴套、轴瓦及其制造方法，目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，使轴套、轴瓦具有稳定的耐腐蚀和耐磨损性能，提高其使用寿命，且成本相对低廉。
实现本发明目的的锌锅辊子用轴套、轴瓦制造方法的技术方案是：
步骤一、采用耐锌或锌铝熔液腐蚀性能优良的不锈钢材料加工轴套与轴瓦，轴套内圆面保留与沉没辊、稳定辊两端轴安装时所需的过盈配合公差，轴套与轴瓦配合面分别加工保留用于制备表面强化层的余量；
步骤二、采用氧-燃气喷焊或等离子喷焊或激光熔覆方法，将强化层材料喷焊或熔覆在轴套、轴瓦表面，从而制备表面强化层，上述强化层材料为钴基或镍基线材或粉末；
步骤三、将轴套、轴瓦整体置于大气或保护气氛或真空热处理炉中进行后热处理；
步骤四、将轴套、轴瓦经车削和磨削加工至设备所需尺寸和表面光洁度。
步骤二中所述的氧-燃气喷焊方法为乙炔或丙烷喷焊。
步骤二中所述钴基材料的化学成分组成为：0.06-1.8％C、8-30％Cr、1.0-3.5％Si、0-9％W、1.5-3.0％Fe、1.0-30％Mo、1.5-3.0％Ni、其它为Co，上述化学成分组成是按照重量百分比计算。
步骤二中所述镍基材料的化学成分组成为：0.03-0.8％C、4.0-16％Cr、3.2-4.0％Si、0-3.0％W、1.2-15％Fe、0.1-33.0％Mo、0-3.5％B，其它为Ni，上述化学成分组成是按照重量百分比计算。
通过步骤二制备的表面强化层的厚度为2.0-5.0mm，优选为3.0-4.5mm。
步骤三中所述的热处理温度范围为400-900℃，处理时间为1-10小时，优选热处理温度500-800℃，处理时间1-5小时。
依据上述方法制造的一种锌锅辊子用轴套、轴瓦，其技术方案是：
一种锌锅辊子用轴套、轴瓦，其基体为耐锌或锌铝熔液腐蚀的不锈钢材料，轴套、轴瓦配合面有表面强化层，该表面强化层是采用氧-燃气喷焊或等离子喷焊或激光熔覆方法，将强化层材料喷焊或熔覆在轴套、轴瓦表面而形成的，强化层材料为钴基或镍基线材或粉末。
上述的钴基材料的化学成分组成为：0.06-1.8％C、8-30％Cr、1.0-3.5％Si、0-9％W、1.5-3.0％Fe、1.0-30％Mo、1.5-3.0％Ni、其它为Co，上述化学成分组成是按照重量百分比计算。
上述的镍基材料的化学成分组成为：0.03-0.8％C、4.0-16％Cr、3.2-4.0％Si、0-3.0％W、1.2-15％Fe、0-33.0％Mo、0-3.5％B，其它为Ni，上述化学成分组成是按照重量百分比计算。
上述的表面强化层的厚度为2.0-5.0mm，优选为3.0-4.5mm。
本发明的有益效果在于：由于轴套、轴瓦的工作面上覆盖有一层用钴基或镍基制备的表面强化层，将大大提高其耐腐蚀和耐磨损性能，其寿命远高于不锈钢为材料的轴套、轴瓦，达到甚至超过用钴基合金整体离心铸造的轴套、轴瓦；本发明的表面强化层是通过喷焊或激光熔覆方法与轴套、轴瓦的基体结合，可适用于厚涂层的制备，并且不易脱落。本发明将直接降低企业50％的使用成本，如考虑停机换件频率的减少，将更大幅度降低企业的生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例中对Co基和Ni基合金分别选用了如表1和表2所列的三种组分：
表2
实施例方案如下：
| 制备方法 | 选用材料 | 后处理温度和时间 | 强化层厚度 | 表面光洁度 | |
| 实施例1 | 激光熔覆 | Co基-1 | 500-800℃×1-5小时 | 4.5mm | Ra1.25 |
| 实施例2 | 氧乙炔喷焊 | Co基-2 | 500-800℃×1-5小时 | 4.2mm | Ra1.23 |
| 实施例3 | 等离子喷焊 | Co基-3 | 500-800℃×1-5小时 | 3.8mm | Ra1.3 |
| 实施例4 | 氧乙炔喷焊 | Ni基-1 | 500-800℃×1-5小时 | 4.35mm | Ra1.28 |
| 实施例5 | 等离子喷焊 | Ni基-2 | 500-800℃×1-5小时 | 3.96mm | Ra1.4 |
| 实施例6 | 激光熔覆 | Ni基-3 | 500-800℃×1-5小时 | 4.02mm | Ra1.33 |
经上述实施例处理的轴套、轴瓦，在连续热浸镀锌机组上试验表明，所得到的轴套、轴瓦寿命均达到不锈钢为材料的寿命的3-5倍。
本发明还可以作为其它服役于锌或锌铝熔液腐蚀环境中相互接触并存在相对运动部件的加工，从而达到延长使用寿命的目的。
Claims (10)
1、一种锌锅辊子用轴套、轴瓦制造方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、采用耐锌或锌铝熔液腐蚀性能优良的不锈钢材料加工轴套与轴瓦，轴套内圆面保留与沉没辊、稳定辊两端轴安装时所需的过盈配合公差，轴套与轴瓦配合面分别加工保留用于制备表面强化层的余量；
步骤二、采用氧-燃气喷焊、等离子喷焊或激光熔覆方法，将强化层材料喷焊或熔覆在轴套、轴瓦表面，从而制备表面强化层，上述强化层材料为钴基或镍基线材或粉末；
步骤三、将轴套、轴瓦整体置于大气或保护气氛或真空热处理炉中进行后热处理；
步骤四、将轴套、轴瓦经车削和磨削加工至设备所需尺寸和表面光洁度。
2、根据权利要求1所述的一种锌锅辊子用轴套、轴瓦制造方法，其特征在于：所述钴基材料的化学成分组成为：0.06-1.8％C、8-30％Cr、1.0-3.5％Si、0-9％W、1.5-3.0％Fe、1.0-30％Mo、1.5-3.0％Ni、其它为Co，上述化学成分组成按重量百分比计算。
3、根据权利要求1所述的一种锌锅辊子用轴套、轴瓦制造方法，其特征在于：所述镍基材料的化学成分组成为：0.03-0.8％C、4.0-16％Cr、3.2-4.0％Si、0-3.0％W、1.2-15％Fe、0-33.0％Mo、0-3.5％B，其它为Ni，上述化学成分组成按重量百分比计算。
4、根据权利要求2或3所述的一种锌锅辊子用轴套、轴瓦制造方法，其特征在于：制备的表面强化层的厚度为2.0-5.0mm。
5、根据权利要求1所述的一种锌锅辊子用轴套、轴瓦制造方法，其特征在于：所述的热处理温度范围为400-900℃，处理时间为1-10小时。
6、根据权利要求5所述的一种锌锅辊子用轴套、轴瓦制造方法，其特征在于：所述的热处理温度范围为500-800℃，处理时间为1-5小时。
7、根据权利要求1的方法制造的一种锌锅辊子用轴套、轴瓦，其基体为耐锌或锌铝溶液腐蚀的不锈钢材料，其特征在于轴套、轴瓦配合面有表面强化层，该表面强化层是采用氧-燃气喷焊或等离子喷焊或激光熔覆方法，将强化层材料喷焊或熔覆在轴套、轴瓦表面而形成的，强化层材料为钴基或镍基线材或粉末。
8、根据权利要求7所述的一种锌锅辊子用轴套、轴瓦，其特征在于：所述的钴基材料的化学成分组成为：0.06-1.8％C、8-30％Cr、1.0-3.5％Si、0-9％W、1.5-3.0％Fe、1.0-30％Mc、1.5-3.0％Ni、其它为Co，上述化学成分组成按重量百分比计算。
9、根据权利要求7所述的一种锌锅辊子用轴套、轴瓦，其特征在于所述的镍基材料的化学成分组成为：0.03-0.8％C、4.0-16％Cr、3.2-4.0％Si、0-3.0％W、1.2-15％Fe、0-33.0％Mo、0-3.5％B，其它为Ni，上述化学成分组成按重量百分比计算。
10、根据权利要求8或9所述的一种锌锅辊子用轴套、轴瓦，其特征在于所述的表面强化层的厚度为2.0-5.0mm。
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