CN103028719A - 一种离心复合高耐磨锥式立磨辊套及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离心复合高耐磨锥式立磨辊套及其制备方法，包括内表面和外表面均为锥形的辊套本体，所述的辊套本体是内层为高韧性层外层为高耐磨层的双层结构。本发明公开的离心复合高耐磨锥式立磨辊套，在了矿山、水泥、冶金、煤化工、玻璃等行业应用使用寿命比堆焊辊套寿命提高2.5倍以上。该离心复合高耐磨锥式立磨辊套实现了外强内韧，显著提高辊套的抗事故能力。在离心力作用下充分的冶金结合，杜绝了裂纹、夹杂、气孔等铸造缺陷的产生。彻底消除了由于外层堆焊微裂纹带来的掉块、剥落等失效形式，可以做到终身免维护；复合铸造的方法降低了辊套制作成本、缩短了生产周期，并解决了堆焊辊套使用过程中易掉块、剥落、断裂等问题。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域，具体涉及一种离心复合高耐磨锥式立磨辊套及其制作方法。
背景技术
现有技术中辊压辊套的结构是采用高Cr铁材质。制作方式为：整体静态铸造。存在技术问题：
1、 整体为高Cr铁材质，硬度高，加工难度大；
2、 单一材质制作，内层韧性差。使用过程中轴向开裂、掉块；
3、 使用周期短，造价高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离心复合高耐磨锥式立磨辊套。
本发明的另一目的在于一种离心复合高耐磨锥式立磨辊套的制作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种离心复合高耐磨锥式立磨辊套，它包括内表面和外表面均为锥形的辊套本体，所述的辊套本体是内层为高韧性层外层为高耐磨层的双层结构。
所述高耐磨层的材料为高耐磨性高碳合金钢，高韧性层的材料为高韧性低碳合金钢。
所述高耐磨性高碳合金钢的主要元素为：C 1.6%~2.0%、Si 0.3%~0.8%、Mn 0.4%~1.2%、Cr 3.0%~5.0%、Mo 3.0%~6.0%、W 1.0%~4.0%、V 2.0%~4.0%和Nb 1.0%~1.5%；主要元素的合金总量控制在12.3%~24.5%。
所述高韧性低碳合金钢的主要元素为：C 0.2%~0.4%、Si 0.5%~1.2%和Mn 0.6%~1.0%；主要元素的合金总量控制在1.3%~2.6%。
上述的离心复合高耐磨锥式立磨辊套，其在于采用以下方法制备：
（1）制作金属型：
（2）离心复合浇注：将外层钢水、内层钢水分别熔炼后，首先将外层钢水浇入旋转的铸造金属型内，在离心力的作用下外层钢水迅速形成厚度均一的液体空心锥体，当外层钢水的内表面温度达到液相线时，再浇入内层钢水，并保持金属型的旋转，在离心力的作用下内层钢水形成液体空心锥体，钢水的温度降低，凝固成内外成分不一样具有双层结构的辊套；
（3）开箱：浇注完的辊套降温至200℃~300℃后，从金属型内取出；
（4）退火：将取出的辊套进行去应力回火，回火温度控制在500℃~520℃，并保温16~30小时，随后冷却至温度不超过100℃；上述回火过程循环操作2~3次，将残余奥氏体控制在不超过5%的范围内（即将残余奥氏体控制在5%或5%以下）；
（5）检验及精加工：将退火完毕的辊套检验硬度合格后，按图加工两端面和内孔至要求。
上述的离心复合高耐磨锥式立磨辊套，其在于步骤（2）中金属型的旋转速度为200~350转/分钟。
上述的离心复合高耐磨锥式立磨辊套的制备方法，包括以下步骤：
（1）制作金属型：
（2）离心复合浇注：将外层钢水、内层钢水分别熔炼后，首先将外层钢水浇入旋转的铸造金属型内，在离心力的作用下外层钢水迅速形成厚度均一的液体空心锥体，当外层钢水的内表面温度达到液相线时，再浇入内层钢水，并保持金属型的旋转，在离心力的作用下内层钢水形成液体空心锥体，钢水的温度降低，凝固成内外成分不一样具有双层结构的辊套；
（3）开箱：浇注完的辊套降温至200℃~300℃后，从金属型内取出；
（4）退火：将取出的辊套进行去应力回火，回火温度控制在500℃~520℃，并保温16~30小时，随后冷却至温度不超过100℃；上述回火过程循环操作2~3次，将残余奥氏体控制在不超过5%的范围内；
（5）检验及精加工：将退火完毕的辊套检验硬度合格后，按图加工两端面和内孔至要求。
上述的离心复合高耐磨锥式立磨辊套的制备方法，其在于步骤（2）中金属型的旋转速度为200~350转/分钟。
本发明公开的离心复合高耐磨锥式立磨辊套，在了矿山、水泥、冶金、煤化工、玻璃等行业应用使用寿命比堆焊辊套寿命提高2.5倍以上。该离心复合高耐磨锥式立磨辊套的制作方法采用“离心复合铸造”技术，实现辊套外层高耐磨、内层高韧性的要求。
外层采用高耐磨的高碳高合金铸钢，内层采用高韧性的低碳钢。实现了“外强内韧”，显著提高辊套的抗事故能力。
本发明的有益效果：
本方法制作的辊压辊套具有以下特点：1、 在离心力的作用下，辊套致密度高，并充分实现内外层的冶金结合，过渡区平缓；2、 通过对铸后热处理的组织进行控制，在确保外层极高耐磨性和芯部高韧性的同时，使外层的抗冲击能力提高；3、 在离心力作用下充分的冶金结合，杜绝了裂纹、夹杂、气孔等铸造缺陷的产生。彻底消除了由于外层堆焊微裂纹带来的掉块、剥落等失效形式，可以做到终身免维护；4、 复合铸造的方法降低了辊套制作成本、缩短了生产周期，并解决了整体铸造辊套使用过程中易掉块、剥落、断裂等问题；5、 生产周期短，可规模化生产。
附图说明
图1为本发明离心复合高耐磨锥式立磨辊套轴向剖面图。
图2为本发明制作的离心复合高耐磨锥式立磨辊套的径向截面图。
具体实施方式
实施例1
如图1图2所示，一种离心复合高耐磨锥式立磨辊套，它包括内表面和外表面均为锥形的辊套本体，所述的辊套本体是内层为高韧性层2，外层为高耐磨层1的双层结构。所述高耐磨层1的材料为高耐磨性高碳合金钢，高韧性层2的材料为高韧性低碳合金钢。
该高耐磨性高碳合金钢和高韧性低碳合金钢的成分为自行设计。其中外层高耐磨性高碳合金钢和内层高韧性低碳合金钢的主要元素如表1：
表1 外层高耐磨性高碳合金钢和内层高韧性低碳合金钢的主要元素
| 主要元素 | C | Si | Mn | Cr | Mo | W | V | Nb |
| 外层 | 1.6~2.0 | 0.3~0.8 | 0.4~1.2 | 3.0~5.0 | 3.0~6.0 | 1.0~4.0 | 2.0~4.0 | 1.0~1.5 |
| 内层 | 0.2~0.4 | 0.5~1.2 | 0.6~1.0 | -- | -- | -- | -- | -- |
制作工艺为：
（1）制作金属型：金属型采用静态铸造，材质为灰口铁。按图纸要求加工并制作出内外表面均为锥式且壁厚均匀的金属型。
（2）离心复合浇注：采用中频冶炼炉将外层钢水、内层钢水分别熔炼至符合成分要求，首先将外层钢水浇入旋转速度为320转/分钟的铸造金属型内，在离心力的作用下外层钢水迅速形成厚度均一的液体空心锥体，随后由于金属型的吸热并将热量导出至空气，使外层钢水由外向里顺序凝固。当外层钢水的内表面温度达到液相线时，再将内层钢水浇入，并保持金属型的旋转，在离心力的作用下内层钢水形成液体空心锥体，这样内外层钢水实现了冶金结合，随着热量通过金属型释放出，钢水的温度降低，凝固成内外成分不一样具有双层结构的辊套；
（3）开箱：浇注完的辊套随着时间的推移在旋转的金属型内温度逐渐降低，当辊套的温度在240℃~260℃范围内，将辊套从金属型内取出；
（4）退火：将取出的辊套及时装入热处理回火炉中进行去应力回火。回火温度控制在510℃~515℃，并保温25小时，随后空冷至100℃。上述回火过程循环操作2次，将残余奥氏体控制在5%以下；
（5）检验及精加工：将退火完毕的钢套检硬度合格后，按图加工两端面和内孔至要求。
实施例1制作的辊压辊套使用性能：
1、 外层硬度：HRC56~63、内层硬度：HB220~260
2、 终身免缺陷维护。使用寿命比堆焊辊套寿命提高2.5倍以上。
Claims (7)
1.一种离心复合高耐磨锥式立磨辊套，其特征在于它包括内表面和外表面均为锥形的辊套本体，所述的辊套本体是内层为高韧性层，外层为高耐磨层的双层结构。
2.根据权利要求1所述的离心复合高耐磨锥式立磨辊套，其特征在于高耐磨层的材料为高耐磨性高碳合金钢，高韧性层的材料为高韧性低碳合金钢。
3.根据权利要求2所述的离心复合高耐磨锥式立磨辊套，其特征在于所述高耐磨性高碳合金钢的主要元素为：C 1.6%~2.0%、Si 0.3%~0.8%、Mn 0.4%~1.2%、Cr 3.0%~5.0%、Mo 3.0%~6.0%、W 1.0%~4.0%、V2.0%~4.0%和Nb 1.0%~1.5%；所述高韧性低碳合金钢的主要元素为：C 0.2%~0.4%、Si 0.5%~1.2%和Mn 0.6%~1.0%。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的离心复合高耐磨锥式立磨辊套，其特征在于采用以下方法制备：
（1）制作金属型：
（2）离心复合浇注：将外层钢水、内层钢水分别熔炼后，首先将外层钢水浇入旋转的铸造金属型内，在离心力的作用下外层钢水迅速形成厚度均一的液体空心锥体，当外层钢水的内表面温度达到液相线时，再浇入内层钢水，并保持金属型的旋转，在离心力的作用下内层钢水形成液体空心锥体，钢水的温度降低，凝固成内外成分不一样具有双层结构的辊套；
（3）开箱：浇注完的辊套降温至200℃~300℃后，从金属型内取出；
（4）退火：将取出的辊套进行去应力回火，回火温度控制在500℃~520℃，并保温16~30小时，随后冷却至温度不超过100℃；上述回火过程循环操作2~3次，将残余奥氏体控制在不超过5%的范围内；
（5）检验及精加工：将退火完毕的辊套检验硬度合格后，按图加工两端面和内孔至要求。
5.根据权利要求4所述的离心复合高耐磨锥式立磨辊套，其特征在于步骤（2）中金属型的旋转速度为200~350转/分钟。
6.权利要求1-3中任意一项所述的离心复合高耐磨锥式立磨辊套的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）制作金属型：
（2）离心复合浇注：将外层钢水、内层钢水分别熔炼后，首先将外层钢水浇入旋转的铸造金属型内，在离心力的作用下外层钢水迅速形成厚度均一的液体空心锥体，当外层钢水的内表面温度达到液相线时，再浇入内层钢水，并保持金属型的旋转，在离心力的作用下内层钢水形成液体空心锥体，钢水的温度降低，凝固成内外成分不一样具有双层结构的辊套；
（3）开箱：浇注完的辊套降温至200℃~300℃后，从金属型内取出；
（4）退火：将取出的辊套进行去应力回火，回火温度控制在500℃~520℃，并保温16~30小时，随后冷却至温度不超过100℃；上述回火过程循环操作2~3次，将残余奥氏体控制在不超过5%的范围内；
（5）检验及精加工：将退火完毕的辊套检验硬度合格后，按图加工两端面和内孔至要求。
7.根据权利要求6所述的离心复合高耐磨锥式立磨辊套的制备方法，其特征在于步骤（2）中金属型的旋转速度为200~350转/分钟。
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Owner name: HEBEI MODAOSHAN GRINDING EQUIPMENT CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: HEBEI HUAYU FALAN MANUFACTURING CO., LTD. Effective date: 20130802 |
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Effective date of registration: 20130802 Address after: 055450, Hebei, Xingtai, Baixiang County, west section of Jianshe Road northbound Applicant after: HEBEI MODAOSHAN GRINDING EQUIPMENT Co.,Ltd. Address before: 055450 Jianshe West Road, Baixiang County, Xingtai, Hebei Applicant before: Hebei Huayu Falan Manufacturing Co.,Ltd. |
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Owner name: HEBEI HUAYU WEARABLE MATERIAL CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: HEBEI MODAOSHAN GRINDING EQUIPMENT CO., LTD. Effective date: 20141023 |
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Effective date of registration: 20141023 Address after: 055450, Baixiang County, Xingtai City, Jianshe Road Province, west section of Hebei Patentee after: Hebei Huayu abrasion resistant material Limited by Share Ltd. Address before: 055450, Hebei, Xingtai, Baixiang County, west section of Jianshe Road northbound Patentee before: HEBEI MODAOSHAN GRINDING EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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