CN104384861A - 一种耐高温腐蚀和耐磨损传送辊制造方法 - Google Patents

一种耐高温腐蚀和耐磨损传送辊制造方法 Download PDF

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黄兆海
陶庆
陈正
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张永
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
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Abstract

一种耐高温腐蚀和耐磨损传送辊制造方法，属于轧钢热轧传送辊制造方法。所述的耐高温耐磨损传送辊由中碳钢辊子本体和金属陶瓷辊子工作面两种材料制造成型。辊子本体由中碳钢厚壁钢管与安装辊芯焊接而成，提供辊体转动、支撑、传送等性能；辊子工作面处于传送辊的两个端头，在直径方向为2～6mm的NiCrMo-WC合金，通过超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂成型。NiCrMo-WC合金由4.0～5.5％C、10.5～15.5％Ni、1.5～15.0％Cr、1.0～2.0％Mo、0.5～1.5％Fe、余为W组成，NiCrMo-WC通过真空熔炼、气雾化成型球状颗粒粉末材料。优点：具有耐高温腐蚀、耐磨损性能，使用寿命长久。

Description

一种耐高温腐蚀和耐磨损传送辊制造方法
技术领域
本发明涉及一种轧钢热轧传送辊制造方法，特别是一种耐高温腐蚀和耐磨损传送辊制造方法。
背景技术
高品质传送辊正在成为影响轧钢型材表面质量的主要影响因素，由于磨损和腐蚀使传送辊表面出现矩形沟槽或“V”型沟槽或腐蚀麻坑等缺陷，使其在传送热轧型钢时，导致型钢表面出现微凸起、裂纹、单位长度质量增加等质量缺陷。传送辊转动时其工作面长期、持续不断与热轧型钢接触，依靠摩擦力输送型钢，传送辊工作面常常因表面腐蚀、磨损出现过早局部损坏而引起失效或报废，不仅影响型钢的输送效率，同时影响型钢的表面质量，严重时整台套设备生产线停产检修。
高铬铸铁和硬质合金成为轧钢传送辊的新表面强化方法。各类堆焊多种高铬铸铁的传送辊，由于受到高铬铸铁堆焊表面裂纹限制，堆焊层硬度不能提高很多，其耐磨性提高有限。等离子堆焊Ni60、Ni55等合金虽然使表面硬度和耐腐蚀性获得一定程度提高，但其表面裂纹依然存在。
公开号为103194749的中国发明专利申请给出的《一种制备输送辊道表面抗热耐磨合金涂层的方法》，该方法是在钢铁输送辊表面激光熔敷Ni15+WC混合粉末，WC20～30％、Ni15为70～80％，激光熔敷涂层厚度0.2～2.0mm。
超音速火焰喷涂或等离子喷涂Ni基WC、Co基WC和NiCr基WC材料。Ni基WC主要为Ni、Cr、B、Si等合金粉末与WC粉末形成的混合粉末或冶金粉末；Co基WC主要为Co、Cr、Mo，含有一定数量的Ni、和少量Nb、Ti、Ta等合金粉末与WC粉末形成的混合粉末或冶金粉末；NiCr基WC主要为Ni、Cr、Co、Mo、Fe、Al等合金粉末与WC粉末形成的混合粉末或冶金粉末。
当前热轧传送辊强化材料主要为高铬铸铁、镍基自熔性合金、或镍基合金自熔性加碳化物混合粉末，通过堆焊、喷焊、激光熔敷等方式制备表面耐磨涂层，均取得一定使用效果，但是也存在表面裂纹缺陷。超音速喷涂和等离子喷涂这些材料形成的涂层受到结合力和涂层脆性影响也很少获得应用。
发明内容
本发明的目的是要提供一种工艺简单、由两种材料制造的耐高温腐蚀和耐磨损传送辊制造方法。
本发明的目的是这样实现的：该传送辊由中碳钢辊子本体和金属陶瓷辊子工作面两种材料制造成型；辊子本体由中碳钢厚壁钢管与安装辊芯焊接而成，提供辊体转动、支撑、传送；金属陶瓷辊子工作面处于传送辊的两个端头，通过超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂成型；
具体工艺步骤：
(1)传送辊本体制造：
低碳Q345厚壁钢管与辊芯通过CO2气体保护焊接成为传送辊本体；
(2)传送辊工作面成型制造：
在传送辊本体两个端头的厚壁钢管半径方向车削，并对该区域进行表面毛化处理；
辊子工作面由超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂NiCrMo-WC合金成型，NiCrMo-WC合金厚度2～6mm，与辊子本体呈无缝结合；辊子工作面分布在辊子的两个端头；
工作面喷涂NiCrMo-WC合金，喷涂NiCrMo-WC合金粉末为真空熔炼、气雾化球形颗粒，粉末粒径为200～300目；
(3)传送辊表面成型加工：
磨削加工传送辊外表面，采用立方BN砂轮对传送辊工作面进行磨削加工，完成耐磨损传送辊的成型制造过程；
获得传送辊工作面硬度HV1100～1200。
所述的NiCrMo-WC合金成分为4.0～5.5％C、10.5～15.5％Ni、1.5～15.0％Cr、1.0～2.0％Mo、0.5～1.5％Fe、余为W。
有益效果及优点：
1.NiCrMo-WC合金材料设计多元合金作为WC的粘结相，提高合金的相容性，使其喷涂层裂纹敏感性降低，耐高温腐蚀性能好，耐磨损性能优良。
2.本发明传送辊由中碳钢辊子本体和NiCrMo-WC合金两种材料制造，很好集中两种材料性能满足传送辊的用途，克服一种材料性能无法满足的不足，获得高性能热轧钢传送辊产品。
3.本发明传送辊生产制造工艺简单，适用于传送辊新产品成型制造和旧件的修复成型加工；还可以应用于相类似的产品制造。
4.本发明传送辊采用立方氮化硼磨削加工，减少工作面的应力产生和集中，提高表面质量。
5.本发明传送辊设计双端头工作面，双金属合金制造，传送辊使用寿命高。
具体实施方式
实施例1：该传送辊由中碳钢辊子本体和金属陶瓷辊子工作面两种材料制造成型；辊子本体由中碳钢厚壁钢管与安装辊芯焊接而成，提供辊体转动、支撑、传送；金属陶瓷辊子工作面处于传送辊的两个端头，在直径方向为2～6mm的NiCrMo-WC合金，通过超音速火焰喷涂成型；NiCrMo-WC通过真空熔炼、气雾化成型球状颗粒粉末材料；
具体工艺步骤：
(1)传送辊本体制造：
低碳Q345厚壁钢管与辊芯通过CO2气体保护焊接成为传送辊本体；
(2)传送辊工作面成型制造：
在传送辊本体两个端头的厚壁钢管半径方向车削2mm，长度70mm，并对该区域进行表面毛化处理，在表面清洁度达到Sa3级基础上在延长25％毛化时间，获得表面粗糙度Rz30～65μm，几何棱角的毛化表面；
辊子工作面由超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂NiCrMo-WC合金成型，NiCrMo-WC合金厚度2～6mm，与辊子本体呈无缝结合；辊子工作面分布在辊子的两个端头，方便辊子一端失效后更换另外一端继续使用，延长传送辊的使用寿命；
工作面喷涂NiCrMo-WC合金，NiCrMo-WC合金成分为4.0～5.5％C、10.5～15.5％Ni、1.5～15.0％Cr、1.0～2.0％Mo、0.5～1.5％Fe、余为W组成，喷涂NiCrMo-WC合金粉末为真空熔炼、气雾化球形颗粒，粉末粒径为200～300目；
喷涂时航空煤油为燃料，氧气为助燃气，喷涂工艺参数为：燃料压力0.79～1.4MPa，流量21L/h，氧气压力1.65MPa，流量40m3/h，送粉流量10.27kg/h，送粉气体为氮气，喷涂距离350mm；
(3)传送辊表面成型加工：
磨削加工传送辊外表面，采用立方BN砂轮对传送辊工作面进行磨削加工，从而完成耐磨损传送辊的成型制造过程；砂轮进刀深度0.001～0.005mm，砂轮旋转深度2000转/min；
获得传送辊工作面硬度HV1100～1200。
实施例2：传送辊由中碳钢辊子本体和金属陶瓷辊子工作面两种材料制造成型；辊子本体由中碳钢厚壁钢管与安装辊芯焊接而成，提供辊体转动、支撑、传送；金属陶瓷辊子工作面处于传送辊的两个端头，在直径方向为2～6mm的NiCrMo-WC合金，通过超音速等离子喷涂成型；NiCrMo-WC通过真空熔炼、气雾化成型球状颗粒粉末材料；
具体工艺步骤：
(1)传送辊本体制造：
低碳Q345厚壁钢管与辊芯通过CO2气体保护焊接成为传送辊本体；
(2)传送辊工作面成型制造：
在传送辊本体两个端头的厚壁钢管半径方向车削2mm，长度70mm，并对该区域进行表面毛化处理，在表面清洁度达到Sa3级基础上在延长25％毛化时间，获得表面粗糙度Rz30～65μm，几何棱角的毛化表面；
辊子工作面由超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂NiCrMo-WC合金成型，NiCrMo-WC合金厚度2～6mm，与辊子本体呈无缝结合；辊子工作面分布在辊子的两个端头，方便辊子一端失效后更换另外一端继续使用，延长传送辊的使用寿命；
工作面喷涂NiCrMo-WC合金，NiCrMo-WC合金成分为4.0～5.5％C、10.5～15.5％Ni、1.5～15.0％Cr、1.0～2.0％Mo、0.5～1.5％Fe、余为W组成，喷涂NiCrMo-WC合金粉末为真空熔炼、气雾化球形颗粒，粉末粒径为200～300目；
喷涂功率60～65kw，喷涂电压125～160v，喷涂电流360～400A，喷涂粒子飞行速度600～620m/s，主气体为Ar，流量为3.0～3.6m3/h，次气体为H2,流量为3.0～3.6m3/h，送粉速度为25～30g/min，喷枪移动速度40m/min；
(3)传送辊表面成型加工：
磨削加工传送辊外表面，采用立方BN砂轮对传送辊工作面进行磨削加工，从而完成耐磨损传送辊的成型制造过程；砂轮进刀深度0.001～0.005mm，砂轮旋转深度2000转/min；
获得传送辊工作面硬度HV1100～1200。

Claims (2)

1.一种耐高温腐蚀和耐磨损传送辊制造方法，其特征是：该传送辊由中碳钢辊子本体和金属陶瓷辊子工作面两种材料制造成型；辊子本体由中碳钢厚壁钢管与安装辊芯焊接而成，提供辊体转动、支撑、传送；金属陶瓷辊子工作面处于传送辊的两个端头，通过超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂成型；
具体工艺步骤：
（1）传送辊本体制造：
低碳Q345厚壁钢管与辊芯通过CO2气体保护焊接成为传送辊本体；
（2）传送辊工作面成型制造：
在传送辊本体两个端头的厚壁钢管半径方向车削，并对该区域进行表面毛化处理；
辊子工作面由超音速火焰喷涂或超音速等离子喷涂NiCrMo-WC合金成型，NiCrMo-WC合金厚度2～6mm，与辊子本体呈无缝结合；辊子工作面分布在辊子的两个端头；
工作面喷涂NiCrMo-WC合金，喷涂NiCrMo-WC合金粉末为真空熔炼、气雾化球形颗粒，粉末粒径为200～300目；
（3）传送辊表面成型加工
磨削加工传送辊外表面，采用立方BN砂轮对传送辊工作面进行磨削加工，完成耐磨损传送辊的成型制造过程； 
获得传送辊工作面硬度HV1100～1200。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温腐蚀和耐磨损传送辊制造方法，其特征在于：所述的NiCrMo-WC合金成分为4.0～5.5%C、10.5～15.5%Ni、1.5～15.0%Cr、1.0～2.0%Mo、0.5～1.5%Fe、余为W。
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