CN102703896A

CN102703896A - 熔覆合金强化耐磨滑板生产工艺

Info

Publication number: CN102703896A
Application number: CN2012101844925A
Authority: CN
Inventors: 侯贵敏; 安跃良; 倪成功
Original assignee: ANYANG FEILONG METALLURGICAL EQUIPMENT MANUFACTURING CO LTD
Current assignee: ANYANG FEILONG METALLURGICAL EQUIPMENT MANUFACTURING CO LTD
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明涉及冶金设备、采掘业设备、矿山设备、石油钻机设备等行业的熔覆合金强化耐磨滑板、滑块、衬板。其生产工艺为：1)对滑板的基体钢板气割下料，清理气割残渣；2)基体调质处理；3)对基体粗加工；4)去应力退火；5)粗研磨基体工作平面，清理表面油污；6)熔覆工作表面；7)高温回火；8)校正；9)机械加工；10)去应力退火；11)对熔覆层进行粗磨、精磨，制成熔覆合金强化耐磨滑板。本发明耐磨性好，硬度可达55HRC以上；硬度层与基体永远结合，不脱层；韧性好，不易变形；产品可修复利用，能大大降低材料成本。

Description

熔覆合金强化耐磨滑板生产工艺

技术领域

本发明涉及冶金设备、采掘业设备、矿山设备、石油钻机设备等行业的重载滑动副耐磨件，尤其指熔覆合金强化耐磨滑板、滑块、衬板，诸如冶金行业使用的轧辊，输送辊，导卫板，夹送辊等。

背景技术

轧机滑板、滑块、衬板对轧机精度起着关键性作用，轧机精度与滑板偶件的间隙控制又直接对产品质量起着决定性的作用。因此轧机滑板的选择对轧钢企业的产品质量起着至关重要的作用。

目前国内轧钢机使用的滑板、滑块、衬板(为叙述方便均使用“滑板”，下面不再使用“滑板、滑块、衬板”)有两种：一种是国内制造的滑板；另一种是进口国外滑板。

两种滑板代表着不同的工艺水平，其产品各有其优缺点，下面简要阐述两种不同产品的工艺、性能及使用情况。

一、目前国产滑板的工艺、性能及使用情况

目前国内滑板的生产工艺采用45、3Cr13钢等材料将其整体进行热处理的方式使其表面硬化，滑板的表面硬度能达到45HRC左右，这是国内普遍采用的制造方式，价格低廉(每吨约4万元)但使用寿命极短，在使用频率高的位置上使用的滑板寿命仅为3个月左右，在使用频率低的位置上使用的滑板寿命最多不超过1年的时间。经过使用，证明这种滑板不能满足设备的长期稳定运行要求，主要表现为：1、磨损快，造成滑板偶件间隙增大，超出使用范围，使得设备不稳定，设备震动大，产品质量难以保证，事故增加；2、由于磨损严重，滑板偶件间隙超出使用范围，现场需要反复和经常地更换滑板，由于滑板安装位置不易更换，造成设备不能连续运转；3、维修设备时间长，维修费用大。因此该产品大大降低了设备使用效率，增加了企业运行成本，其性价比低。因此大多数钢铁企业生产使用滑板主要依靠进口(见图1)。

二、进口国外滑板的性能及使用情况

进口滑板多是德国、意大利等国产品，其产品工艺是复合制造方式，即依靠碾压方式将滑板制成两层，底层为常规材料，使用层为耐磨材料(厚度2mm以内)，其硬度为46～54HRC。通过使用效果看，根据滑板的使用位置，在使用频率高的位置上，滑板的使用寿命为7个月，在使用频率低的位置上，滑板的使用寿命为3年；从使用时间对比不难看出进口滑板要远远超过国产滑板的使用寿命。但该滑板的缺点有以下几点：1、该种滑板在使用过程中底层和使用层(耐磨层)由于不仅要抵抗冷热交变疲劳应力作用，又要抵抗冷却循环水的腐蚀和气蚀的影响，使得滑板较早的出现剥落脱层现象，一旦脱层，滑板将导致直接性一次报废，并需立即停机，尽快更换滑板，否则将造成人身安全和设备事故；2、当使用层(耐磨层)磨损完后，不可修复；3、第3条也是最重要的，进口滑板费用极高，每吨价格高达几十万人民币。

发明内容

本发明熔覆合金强化耐磨滑板的强化技术目的在于：提供一种国内制造的熔覆合金强化滑板，采用冶金结合技术，有效地防止脱层事故，并可以根据使用条件加厚耐磨层，增加使用周期，达到降低使用费用的目的。

本发明熔覆合金强化耐磨滑板的目的是这样实现的：

基体选用38CrMoAl和42CrMo钢板，不得有夹渣、裂纹、褶皱等缺陷，采用冶金结合，强化技术，将硬质合金熔覆到基体材料上面，硬面熔覆层应具有高强度、高硬度、高耐磨、高耐热、抗冷热交变疲劳、性能优良的熔覆材料。将熔覆金属的含碳量控制在0.27～1.00％之间的较低范围内，既有较高的硬度又有良好的抗冷热疲劳性能。加入适量的Ni进行韧化处理，并加入微量的Re、Ti、Zr进行变质处理，进一步提高了熔覆金属的韧性，使堆敷金属焊态为55HRC以上。

本发明熔覆合金强化耐磨滑板的生产工艺，其步骤如下：

1)、对熔覆合金强化耐磨滑板的基体钢板气割下料，清理气割残渣；

2)、基体调质处理：将基体加热，淬火，高温回火，保温，用以保证230-250HBW；然后降至室温；

3)、对调质处理后的基体粗加工：刨铣工作平面及四边，去掉黑皮为止；

4)、去应力退火；

5)、粗研磨基体工作平面，清理表面油污；

6)、熔覆工作表面；

7)、高温回火：加热，保温，随炉冷却出炉空冷；

8)、校正经高温回火的产品；

9)、机械加工：对熔覆表面刨铣；

10)、去应力退火；

11)、对熔覆层进行粗磨、精磨，制成熔覆合金强化耐磨滑板。

我公司研发生产的熔覆合金强化耐磨滑板进行过多次试验证明，在产品使用性能上已经达到或超过进口产品：1、滑板硬度可达55HRC以上；2、通过几年来在钢铁企业轧机生产线试验，我公司滑板在使用频率高位置上使用寿命可达1年以上，在使用频率低位置上使用寿命可达4年左右；3、该滑板可修复利用，节约材料；4、其产品售价与进口相比能节约50％以上。

通过三种产品的对比不难看出，我公司发明的产品其性价比远远高于进口和国内现有滑板产品。

我国是一个钢铁生产大国，该产品的生产应用将为我国打破西方国家的技术壁垒，完全替代进口轧机滑板奠定了技术基础，将极大提高我国钢铁企业的竞争能力，填补了国内一项空白。

本发明熔覆合金强化耐磨滑板的优点：

1.耐磨性好，硬度可达55HRC以上；

2.采用冶金结合技术，使硬度层与基体永远结合，不脱层；

3.加入微量稀有金属如：Co、Re等成分，并高温回火，消除内应力，使之韧性好，不易变形；

4、产品可修复利用，能大大降低材料成本。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明熔覆合金强化耐磨滑板的生产工艺作进一步的详细说明：

实施例：

1)、对38CrMoAl或42CrMo钢板气割下料，其长度130mm，宽度100mm，厚度36mm，清理气割残渣；

2)、基体调质处理230-250HBW：把处理后的钢板加热到Ac₃以上30-50℃的温度，淬火，淬火介质为油；高温回火到600℃，保温1个小时，用以保证230-250HBW；然后降至室温。调质处理是因为该滑板是在重载交变负荷下工作，需要提高基体的综合机械性能，同时调质能起到均匀组织的作用；

3)、基体粗加工：刨铣工作平面及四边，去掉黑皮为止；

4)、基体去应力退火：将基体加热到A₁线以下100-200℃的温度，保温至使基体表面和基体心部温度均匀一致时，随炉冷至200-300℃时出炉空冷，消除切削应力和残余应力；

5)、粗研磨基体工作平面，清理待熔覆表面油污；

6)、熔覆工作表面，即激光熔覆粗研磨后的基体表面，熔覆合金粉末材料成分以质量份数计为，C：0.27-0.80，Ni：0.50-4.50，Cr：13.00-25.00，Mo：1.20-1.80，并加入合计为0.10、之间用量为任意比例的Co、Mg、Re、Ti、Zr，；密排熔覆其表面，使其表面均匀、致密、无皱褶等熔覆缺陷；加入适量的Ni可以细化晶粒，提高强度和韧性，加入微量元素，对其进行变质处理，可以提高形核能力，进一步细化晶粒，其熔覆金属的强度和韧性又进一步的得到提高。熔覆温度取其基体材料和熔覆材料两者的最高熔点以上50-100℃，在此温度范围内，尽可能使熔覆材料加热到较低的温度，避免出现熔覆材料的烧损和蒸发；由于高功率密度的激光束穿透能力极强，几乎同时将基体材料和熔覆合金粉末同时熔融，又由于激光束离开时依靠基体材料自身的冷却速度快，凝固时基体材料和熔覆材料实现冶金结合而且具有稀释率低的特点，达到工艺厚度要求熔覆层3mm或根据客户要求增加熔覆厚度；

7)、将熔覆过的产品进行高温回火：将熔覆后的产品装入箱式炉，以80-90℃/h的速度加热至600℃，保温8小时后，随炉缓冷至200℃时出炉空冷；在高温回火消除内应力的过程中析出了多种合金碳化物TiC、Mo2C、Cr₇C₃等，起到了弥散强化作用，提高组织稳定性，获得硬度为60HRC左右的综合性能优良的堆敷金属；

8)、校正经高温回火的产品；

9)、机械加工：对熔覆表面刨铣，使其达到工艺要求。由于熔覆表面硬度高，耐磨性好，刨铣的刀具选用陶瓷刀具，便于切削加工；

10)、对经机械加工后的产品进行去应力退火：将该产品加热至A₁线以下100-200℃，保温2小时后随炉缓冷至200-300℃时出炉空冷，用以消除因校正滑板和切削加工出现的应力，减少工序中的变形；

11)、对熔覆层粗磨、精磨，达到图纸要求，制成熔覆合金强化耐磨滑板。其夹具选用电磁浮动吸盘，防止变形。

本发明熔覆合金强化耐磨滑板在熔覆过程中以冶金的方式将熔覆材料与滑板基体材料38CrMoAl有机的熔为一体。它的机制在于，在熔覆的过程中熔覆材料与基体材料表面几乎同时达到熔融状态，随着对能量的不断的吸收，熔融表面不断地向四周扩大，向深度扩展，形成一个熔融区域；在熔融区，熔覆材料一侧的碳化物和金属粒子向基体材料一侧的方向扩散，而基体材料一侧的粒子同时也向熔覆材料方向一侧扩散，这样相互扩散，相互渗透，从而形成一个成分既不同于熔覆材料又不同于基体材料的互溶区；当系统温度下降到互熔区结晶温度时，互熔区金属液全部结晶凝固。这样，在熔覆材料与基体材料界面上形成冶金结合的过渡区，也就是所说的结合层(见图2)；正是两种材料的组分互相扩散和渗透，各组分呈梯度分布，在结合层形成冶金状态，使得两种材料牢固的结合。

正是在高温回火过程中，析出了多种合金碳化物，起到了弥散强化作用，因此，熔覆合金强化耐磨滑板获得硬度为60HRC左右的既耐高温又耐磨，而且综合性能优良的强化滑板。

Claims

1.熔覆合金强化耐磨滑板的生产工艺，其步骤如下：

4)、基体去应力退火；

5)、粗研磨基体工作平面，清理表面油污；

6)、熔覆工作表面；

7)、高温回火：加热，保温，随炉冷却出炉空冷；

8)、校正经高温回火的产品；

9)、机械加工：对熔覆表面刨铣；

10)、对经机械加工后的产品进行去应力退火；

2.根据权利要求1所述的生产工艺，所述步骤2)中：把处理后的钢板加热到Ac₃以上30-50℃的温度，淬火，淬火介质为油；高温回火到600℃，保温1个小时，用以保证230-250HBW；然后降至室温。

3.根据权利要求1所述的生产工艺，所述步骤4)中：将基体加热到A₁线以下100-200℃的温度，保温至使基体表面和基体心部温度均匀一致时，随炉冷至200-300℃时出炉空冷，消除切削应力和残余应力。

4.根据权利要求1所述的生产工艺，所述步骤6)中：激光熔覆经粗研磨后的基体表面，熔覆合金粉末材料成分以质量份数计为：C：0.27-0.80，Ni：0.50-4.50，Cr：13.00-25.00，Mo：1.20-1.80，并加入合计为0.10、之间用量为任意比例的Co、Mg、Re、Ti、Zr，；密排熔覆其表面；熔覆温度取其基体材料和熔覆材料两者的最高熔点以上50-100℃，在此温度范围内，尽可能使熔覆材料加热到较低的温度。

5.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于：激光熔覆基体表面后，达到熔覆层3mm或根据客户要求增加熔覆厚度。

6.根据权利要求1所述的生产工艺，所述步骤7)中，将熔覆后的产品以80-90℃/h的速度加热至600℃，保温8小时后，随炉缓冷至200℃时出炉空冷。

7.根据权利要求1所述的生产工艺，所述步骤9)中，刨铣的刀具选用陶瓷刀具，便于切削加工。

8.根据权利要求1所述的生产工艺，所述步骤10)中，将该产品加热至A₁线以下100-200℃，保温2小时后随炉缓冷至200-300℃时出炉空冷，用以消除因校正滑板和切削加工出现的应力。