CN104148651B - 一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，包括如下步骤：将TiC硬质合金材料与粘结剂混合均匀得混合物；将上述混合物填充于压机模具型腔内成型脱模、烧结冷却出炉得TiC硬质合金预制件；将预制件进行喷砂处理、预热，合模后，将耐磨合金熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由耐磨合金与TiC硬质合金表面呈冶金结合的复合耐磨衬板；将上述复合耐磨衬板预热后，周向均布固定在磨辊铸型型腔的表面，合模后，将母体材料熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到TiC硬质合金复合磨辊。本发明复合磨辊母体材料韧性较好；复合耐磨衬板采用燕尾式结构，能够与母体牢固的结合起来，既能保证磨辊母体良好的韧性，又能保证复合衬板的高耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及一种TiC硬质合金复合磨辊及其制备方法，特别适用于电力、水泥、冶金、矿山等行业各种立磨的磨辊。
背景技术
在电力、水泥、冶金、矿山等行业，制粉系统使用大量的磨辊，它作为主要的耐磨件，其质量的优劣，特别是耐磨性能直接影响到制粉的作业率、煤粉质量、磨辊消耗和生产成本。由于任何磨辊材料，在制粉工况条件下，都有较为严重的磨损，磨辊在一定程度的磨损范围内，仍能正常工作，当磨损达到某一限度后，外圆过小即报废。目前火力发电厂所用的磨辊主要为整体铸造的高铬铸铁，使用磨损后在其上面反复堆焊耐磨合金层，来提高磨辊的使用寿命，但整体铸造铸出的毛坯，对后续的机械加工造成困难，另外，煤质较差时磨损后容易出现断裂。堆焊能提高使用寿命，但堆焊设备昂贵，堆焊一次，其寿命增加不大，同时电厂频繁的停机检修磨辊造成了极大的经济损失。中国发明专利（CN101073786A）采用碳化钨颗粒增强金属基复合材料耐磨磨辊，该磨辊由母体、复合层、外钢圈三部分组成，复合层由镍基合金和碳化钨颗粒烧结而成，该工艺提高了磨辊母体的韧性，辊套内外容易加工，但制作工艺复杂，碳化钨颗粒价格昂贵，不易于大批量产业化。中国发明专利（CN201404823Y）涉及了一种耐磨磨辊，该磨辊工艺是在磨辊本体外表面周向均布镶嵌硬质合金块，磨辊本体采用韧性较好的中低合金钢，硬质合金块为六方体柱或圆柱体，且有一定的锥度。但这种磨辊在磨粉过程中磨辊表面低合金钢区域耐磨性差，硬质合金块会凸出在辊体表面，当受到煤矸石时受冲击挤压发生断裂。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种TiC硬质合金复合磨辊及其制备方法。采用该方法制备的复合磨辊由母体、耐磨合金层、TiC硬质合金层三部分组成。
技术方案：本发明所述的一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将粒径为60～200目的TiC硬质合金材料与粘结剂混合均匀得混合物，其中，TiC硬质合金材料各成分质量含量为：碳化钛：50-70%，Mn：5-7%，Ni：1-2%，Mo：0.6-1.5%，Cr：2-4%，余量为铁，粘结剂：1-6%；
（2）将上述混合物填充于压机模具型腔内，混合物所受压机压强为50-70MPa，成型脱模，然后将预制件素坯放入真空炉温度为1150℃-1450℃、真空度为0.2～0.4Pa下烧结保温120-180分钟后，冷却出炉得TiC硬质合金预制件；
（3）将预制件进行喷砂处理、预热后，固定在衬板铸型型腔的端面，合模后，将耐磨合金熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由耐磨合金与TiC硬质合金表面呈冶金结合的复合耐磨衬板；
（4）将上述复合耐磨衬板预热后，周向均布固定在磨辊铸型型腔的表面，合模后，将母体材料熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由母体层、耐磨合金层、TiC硬质合金层三部分组成的TiC硬质合金复合磨辊。
作为优选，所述粘结剂为环氧树脂、乙醇、聚乙烯醇、硅酸钠。
作为优选，所述预热的温度范围为500-900℃。
作为优选，所述预制件设计的形状为多孔形。
作为优选，所述耐磨合金的材料为铁基自熔性合金、镍基自熔性合金、高铬合金、高锰合金中的一种。
作为优选，所述复合耐磨衬板采用燕尾式结构。
作为优选，所述母体材料为韧性较好的球墨铸铁、中低合金钢。
有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：
第一，复合磨辊由三部分组成，母体材料韧性较好，工作层全部为高耐磨材料，即TiC硬质合金与耐磨合金；
第二，采用压机压制的预制件致密度高，浇注时不容易冲散，且可以制成各种所需形状的预制件，适用范围广；
第三，和以往铸渗、负压浇铸等工艺相比，本工艺更简单、方便；
第四，预制件在高温下与耐磨合金材料能够产生良好的冶金结合，在磨料过程中，预制件不会脱落；
第五，复合耐磨衬板采用燕尾式结构，能够与母体牢固的结合起来，既能保证磨辊母体良好的韧性，又能保证复合衬板的高耐磨性，和现有技术相比，寿命是原来的2倍以上；
第六，TiC硬质合金层、耐磨合金层磨损以后，磨辊母体材料可以循环使用，再制备成复合磨辊，实现了循环再利用，节约了大量的材料，降低了成本。
附图说明
图1是本发明一个实施例的预制件示意图。
图2是发明一个实施例的复合耐磨衬板示意图。
图3是发明一个实施例的TiC硬质合金复合磨辊示意图。
具体实施方式
实施例1
一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将粒径为60～200目的TiC硬质合金材料与粘结剂混合均匀得混合物，其中，各成分质量含量为：碳化钛：50%，Mn：7%，Ni：2%，Mo：1.5%，Cr：4%，余量为铁，粘结剂：6%；
（2）将上述混合物填充于压机模具型腔内，混合物所受压机压强为50MPa，成型脱模，然后将预制件素坯放入真空炉温度为1450℃、真空度为0.2～0.4Pa下烧结保温180分钟后，冷却出炉得TiC硬质合金预制件（如图1所示）；
（3）将预制件进行喷砂处理、预热后，固定在衬板铸型型腔的端面，合模后，将铁基自熔性合金熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由铁基自熔性合金与TiC硬质合金表面呈冶金结合的复合耐磨衬板（如图2所示）；
（4）将上述复合耐磨衬板预热后，周向均布固定在磨辊铸型型腔的表面，合模后，将球墨铸铁熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由球墨铸铁层、铁基自熔性合金层、TiC硬质合金层三部分组成的TiC硬质合金复合磨辊（如图3所示）。
实施例2
一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将粒径为60～200目的TiC硬质合金材料与粘结剂混合均匀得混合物，其中，各成分质量含量为：碳化钛：70%，Mn：5%，Ni：1%，Mo：0.6%，Cr：2%，余量为铁，粘结剂：1%；
（2）将上述混合物填充于压机模具型腔内，混合物所受压机压强为70MPa，成型脱模，然后将预制件素坯放入真空炉温度为1350℃、真空度为0.2～0.4Pa下烧结保温120分钟后，冷却出炉得TiC硬质合金预制件；
（3）将预制件进行喷砂处理、预热后，固定在衬板铸型型腔的端面，合模后，将镍基自熔性合金熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由镍基自熔性合金与TiC硬质合金表面呈冶金结合的复合耐磨衬板；
（4）将上述复合耐磨衬板预热后，周向均布固定在磨辊铸型型腔的表面，合模后，将35CrMo熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由35CrMo层、镍基自熔性合金层、TiC硬质合金层三部分组成的TiC硬质合金复合磨辊。
实施例3
一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将粒径为60～200目的TiC硬质合金材料与粘结剂混合均匀得混合物，其中，各成分质量含量为：碳化钛：60%，Mn：6%，Ni：1.5%，Mo：1%，Cr：3%，余量为铁，粘结剂：1%；
（2）将上述混合物填充于压机模具型腔内，混合物所受压机压强为60MPa，成型脱模，然后将预制件素坯放入真空炉温度为1150℃、真空度为0.2～0.4Pa下烧结保温150分钟后，冷却出炉得TiC硬质合金预制件；
（3）将预制件进行喷砂处理、预热后，固定在衬板铸型型腔的端面，合模后，将高铬合金熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由高铬合金与TiC硬质合金表面呈冶金结合的复合耐磨衬板；
（4）将上述复合耐磨衬板预热后，周向均布固定在磨辊铸型型腔的表面，合模后，将低锰钢熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由低锰钢层、高铬合金层、TiC硬质合金层三部分组成的TiC硬质合金复合磨辊。
下表是本发明的各个实施例与对比例的硬度和耐磨性对比：
| 实施例 | 硬度 | 相对耐磨性 |
| 对比例 | HRC62 | 1 |
| 实施例1 | HRC64 | 1.5 |
| 实施例2 | HRC66 | 2.0 |
| 实施例3 | HRC67 | 2.5 |
Claims (7)
1.一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将粒径为60～200目的TiC硬质合金材料与粘结剂混合均匀得混合物，其中，TiC硬质合金材料各成分质量含量为：碳化钛：50-70％，Mn：5-7％，Ni：1-2％，Mo：0.6-1.5％，Cr：2-4％，余量为铁，粘结剂：1-6％；
(2)将上述混合物填充于压机模具型腔内，混合物所受压机压强为50-70MPa，成型脱模，然后将预制件素坯放入真空炉温度为1150℃-1450℃、真空度为0.2～0.4Pa下烧结保温120-180分钟后，冷却出炉得TiC硬质合金预制件；
(3)将预制件进行喷砂处理、预热后，固定在衬板铸型型腔的端面，合模后，将耐磨合金熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由耐磨合金与TiC硬质合金表面呈冶金结合的复合耐磨衬板；
(4)将上述复合耐磨衬板预热后，周向均布固定在磨辊铸型型腔的表面，合模后，将母体材料熔液浇注到铸型型腔中，冷却后得到由母体层、耐磨合金层、TiC硬质合金层三部分组成的TiC硬质合金复合磨辊。
2.根据权利要求1所述的一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为环氧树脂、聚乙烯醇、硅酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：所述预热的温度范围为500-900℃。
4.根据权利要求1所述的一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：所述预制件设计的形状为多孔形。
5.根据权利要求1所述的一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：所述耐磨合金的材料为铁基自熔性合金、镍基自熔性合金、高铬合金、高锰合金中的一种，且硬度为HRC58-64。
6.根据权利要求1所述的一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：所述复合耐磨衬板采用燕尾式结构。
7.根据权利要求1所述的一种TiC硬质合金复合磨辊的制备方法，其特征在于：所述母体材料为韧性较好的球墨铸铁、中低合金钢。
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Denomination of invention: A preparation method of TiC cemented carbide composite grinding roller Effective date of registration: 20201127 Granted publication date: 20160413 Pledgee: Nantong Jiangsu rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: NANTONG GAOXIN WEARABLE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020980008594 |
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