CN104630610B - 超级耐磨复合立磨辊套及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种超级耐磨复合立磨辊套，包括超耐磨的外层和高韧性的内层的双层结构，外层为冶金铸造的含量大于35％的碳化物质点的超耐磨铸铁，内层为高韧性中碳低合金钢，超耐磨外层与高韧性内层冶金结合在一起,所述耐磨铸铁为具有超常规含量的碳元素和超高含量的多种合金元素的超高耐磨铸铁。本发明在静压力的作用下，将工作层铁水紧紧与加热至930℃的内层包围，在铁水的冲刷下，将带有2mm深尖纹的内层套外表面形成边界熔化，随温度降低外层与内层冶金结合在一起；本发明彻底消除了由于焊接微裂纹带来的掉块、剥落等失效形式，可以做到终身免维护。

Description

超级耐磨复合立磨辊套及其制作方法

技术领域

本发明属于铸造领域，具体涉及超级耐磨复合立磨辊套及其制作方法。

背景技术

现有立磨辊套多为“铸造中碳钢+外堆焊耐磨层”的结构。其制备方法包括以下步骤：

1、首先采用中碳钢制作立磨辊套体；

2、然后进行辊套体正火热处理；

3、再粗加工辊套体；

4、在辊套体的外表面上堆焊厚度为15～50mm左右的耐磨层。

现有立磨辊套的结构和制备方法存在问题：

1、堆焊层厚度薄耐磨性较差，辊套一次使用寿命短。一次使用一般在2000小时左右；

2、有剥落掉块现象。由于焊接过程产生应力和渣点，使焊层出现微裂纹和孔洞。立磨辊套在使用过程中裂纹扩展，当达到一定程度后出现掉块、剥落。

3、维护费用高。当堆焊耐磨层磨损至15mm左右或出现掉块、剥落现象，需停产进行堆焊修复。

因此，如何克服现有技术中立磨辊套存在的各种缺陷，成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种超级耐磨复合立磨辊套及其该立磨辊套的制作方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种超级耐磨复合立磨辊套，其特征在于：所述立磨辊套为包括超耐磨的外层和高韧性的内层的双层结构，所述外层为冶金铸造的超耐磨铸铁，所述外层中具有含量大于35％的碳化物质点，所述内层为高韧性中碳低合金钢。

优选地，所述碳化物质点弥散在所述超耐磨铸铁中。

优选地，所述的超耐磨外层与高韧性内层冶金结合在一起。

优选地，所述耐磨铸铁为具有超常规含量的碳元素和超高含量的多种合金元素的超高耐磨铸铁。

其中，所述超高耐磨铸铁包含的合金元素为：C3.0％～4.5％、Si≤1％、Mo0.5％～2％、V7～10％、W5～8％、Nb0.5～2％，所述高韧性中碳低合金钢的主要元素为：C0.4％～0.6％、Cr0.5％～1.2％。

本发明还公开了一种超级耐磨复合立磨辊套的制备方法，包括如下步骤：

步骤1.制作金属型模具，其中所述金属型模具采用静态铸造，按图纸要求加工制作出金属型；

步骤2.制作内层：采用高韧性中碳低合金钢作为内层材质，内层的外表面加工带有2mm尖纹，并将内层加热至930℃，保温3小时；

步骤3.合箱：将内壁均匀喷涂涂料的金属型放置在底座上，并将加热好的内层快速安放在预设的位置上，在上端放置上盖，在下端放置下盖，然后再安装上浇注系统和冒口系统；

步骤4.静态复合浇注：将外层铁水熔炼后进行浇注，铁水将包围加热的内层，内层表面在铁水的冲刷下，尖纹发生边界熔化，随着铁水的温度降低并凝固，与内层形成冶金结合，得到内外不同成分的立磨辊套毛坯；

步骤5.开箱：浇注完毕后，当外层温度降低至950℃后，热切冒口及浇道，开箱取出毛坯，并空冷至400℃～450℃；

步骤6.回火：将取出的辊套毛坯进行回火，回火温度控制在560℃～570℃，并保温10～20小时，然后缓冷至温度350℃，出炉空冷至室温。此步骤进行三次；

步骤7.检验及精加工：将回火后的辊套进行探伤、硬度的检测，合格后按要求加工，得到合格的超高耐磨复合辊套。

优选地，在步骤4中，所述外层铁水中的合金元素为：C3.0％～4.5％、Si≤1％、Mo0.5％～2％、V7～10％、W5～8％、Nb0.5～2％；在步骤2中，所述高韧性中碳低合金钢的主要元素为：C0.4％～0.6％、Cr0.5％～1.2％。

优选地，步骤3具体为，在金属型与内层上端安装冒口系统，在下端面预设浇道并安装浇注系统，冒口位于上盖上，防止钢水的渗出，浇注系统位于中间，浇道在下盖上。

优选地，所述金属型模具分上半金属型和下半金属型。

本发明的辊套具有如下特点：

(1)在静压力的作用下，将工作层铁水紧紧与加热至930℃的内层包围，在铁水的冲刷下，将带有2mm深尖纹的内层套外表面形成边界熔化，随温度降低外层与内层冶金结合在一起；

(2)外层为冶金铸造的含量大于35％的碳化物质点(硬度≥HV2700)弥散在具有一定耐磨性的耐磨铸铁，具有超高的耐磨性；

(3)采用静态复合铸造，彻底消除了由于焊接微裂纹带来的掉块、剥落等失效形式，可以做到终身免维护；

(4)生产周期短，可规模化生产。

附图说明

图1为根据本发明具体实施例的超级耐磨复合立磨辊套的截面图；

图2为根据本发明另一个具体实施例的超级耐磨复合立磨辊套的制作方法的流程图；

图3为根据本发明另一个具体实施例的制作超级耐磨复合立磨辊套的浇注系统的示意图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

1、外层；2、内层；11、上半金属型；12、下半金属型；13、上盖；14、下盖；15、冒口系统；16、浇道系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例1：

如图1所示，示出了根据本发明具体实施例的超级耐磨复合立磨辊套的截面图，所述超级耐磨复合立磨辊套为包括超耐磨的外层1和高韧性的内层2的双层结构，所述外层为冶金铸造的超耐磨铸铁，所述外层中具有含量大于35％的碳化物质点，所述内层为高韧性中碳低合金钢。即外层为耐磨层，内层为高韧性层。

其中，所述碳化物质点为合金元素形成的点状碳化物，所述碳化物质点的平均显微硬度≥HV2700。

优选的，所述碳化物质点弥散在所述超耐磨铸铁中。

进一步优选的，所述的超耐磨外层与高韧性内层冶金结合在一起。

其中，所述耐磨铸铁为具有超常规含量的碳元素和超高含量的多种合金元素的超高耐磨铸铁。

进一步优选地，所述超高耐磨铸铁包含的合金元素为：C3.0％～4.5％、Si≤1％、Mo0.5％～2％、V7～10％、W5～8％、Nb0.5～2％。所述内层高韧性中碳低合金钢可以为国标钢铁牌号，或者优选的，所述高韧性中碳低合金钢的主要元素为：C0.4％～0.6％、Cr0.5％～1.2％。

实施例2：

在本实施例中，本发明还公开了可以用于制造实施例1中所述的超级耐磨复合立磨辊套的制备方法。参见图2，示出了超级耐磨复合立磨辊套的制备方法的流程图，参见图3，示出了制作超级耐磨复合立磨辊套的浇注系统的示意图。

所述制备方法包括如下步骤：

步骤1.制作金属型模具，其中所述金属型模具采用静态铸造，材质为灰口铁。按图纸要求加工制作出金属型；

步骤2.制作内层：采用高韧性中碳低合金钢作为内层材质，内层的外表面加工带有2mm尖纹，并将内层加热至930℃，保温3小时；

步骤3.合箱：将内壁均匀喷涂涂料的金属型放置在底座上，并将加热好的内层快速安放在预设的位置上，在上端放置上盖13，在下端放置下盖14，然后再安装上浇注系统16和冒口系统15。

步骤4.静态复合浇注：将外层铁水熔炼后进行浇注，铁水将包围加热的内层，内层表面在铁水的冲刷下，尖纹发生边界熔化，随着铁水的温度降低并凝固，与内层形成冶金结合，得到内外不同成分的立磨辊套毛坯；

步骤5.开箱：浇注完毕后，当外层温度降低至950℃后，热切冒口及浇道，开箱取出毛坯，并空冷至400℃～450℃；

步骤6.回火：将取出的辊套毛坯进行回火，回火温度控制在560℃～570℃，并保温10～20小时，然后缓冷至温度350℃，出炉空冷至室温。此步骤进行三次；

步骤7.检验及精加工：将回火后的辊套进行探伤、硬度的检测，合格后按要求加工，得到合格的超高耐磨复合辊套。

进一步优选的，在步骤1中，所述金属型模具分上半金属型11和下半金属型12，，以便产品制作完成后方便拆卸，所述上下两半金属型通过子口咬合配合。

进一步优选的，在步骤3中，在金属型与内层上端安装冒口系统15，在下端面预设浇道并安装浇注系统16。冒口位于上盖13上，防止钢水的渗出；浇注系统位于中间，浇道在下盖14上。在浇注过程中产生静压，使毛坯杜绝气孔、缩孔等缺陷，同时下盖具备防钢水渗透的功能。

在步骤4中，所述外层铁水中的合金元素为：C3.0％～4.5％、Si≤1％、Mo0.5％～2％、V7～10％、W5～8％、Nb0.5～2％；在步骤2中，所述高韧性中碳低合金钢的主要元素为：C0.4％～0.6％、Cr0.5％～1.2％。

由于在静压力的作用下，将工作层铁水紧紧与加热至930。℃的内层包围，在铁水的冲刷下，将带有2mm深尖纹的内层套外表面形成边界熔化，随温度降低外层与内层冶金结合在一起。

通过实施例1和实施例2所制备的立磨辊套耐磨工作层硬度：HRC62～65、内层硬度：HB220～260；终身免缺陷维护。使用寿命比堆焊辊套寿命提高5倍以上。

实施例2的方法的优点在于：

(1)采用金属型铸造，使产品在铸造过程中耐磨层获得细小的碳化物和基体组织；

(2)采用固体作为内层，并通过预加热手段，实现“固-液”静态铸造并冶金结合，提高产品的抗事故能力；

(3)耐磨层材质成分，属新的元素配比方式，填补国内空白金属材料的空白。

本发明的辊套及其制造方法具有如下特点：

(1)在静压力的作用下，将工作层铁水紧紧与加热至930℃的内层包围，在铁水的冲刷下，将带有2mm深尖纹的内层套外表面形成边界熔化，随温度降低外层与内层冶金结合在一起；

(2)外层为冶金铸造的含量大于35％的碳化物质点(碳化物质点的平均显微硬度硬度≥HV2700)弥散在具有一定耐磨性的耐磨铸铁，具有超高的耐磨性；

(3)采用静态复合铸造，彻底消除了由于焊接微裂纹带来的掉块、剥落等失效形式，可以做到终身免维护；

(4)生产周期短，可规模化生产。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (8)

1.一种超级耐磨复合立磨辊套的制备方法，包括如下步骤：

步骤1.制作金属型模具，其中所述金属型模具采用静态铸造，按图纸要求加工制作出金属型；

步骤2.制作内层：采用高韧性中碳低合金钢作为内层材质，内层的外表面加工带有2mm尖纹，并将内层加热至930℃，保温3小时；

步骤3.合箱：将内壁均匀喷涂涂料的金属型放置在底座上，并将加热好的内层快速安放在预设的位置上，在上端放置上盖，在下端放置下盖，然后再安装上浇注系统和冒口系统；

步骤4.静态复合浇注：将外层铁水熔炼后进行浇注，铁水将包围加热的内层，内层表面在铁水的冲刷下，尖纹发生边界熔化，随着铁水的温度降低并凝固，与内层形成冶金结合，得到内外不同成分的立磨辊套毛坯；

步骤5.开箱：浇注完毕后，当外层温度降低至950℃后，热切冒口及浇道，开箱取出毛坯，并空冷至400℃～450℃；

步骤6.回火：将取出的辊套毛坯进行回火，回火温度控制在560℃～570℃，并保温10～20小时，然后缓冷至温度350℃，出炉空冷至室温，此步骤进行三次；

步骤7.检验及精加工：将回火后的辊套进行探伤、硬度的检测，合格后按要求加工，得到合格的超高耐磨复合辊套。

2.根据权利要求1所述复合立磨辊套的制备方法，其特征在于：

在步骤4中，所述外层铁水中的合金元素为：C3.0％～4.5％、Si≤1％、Mo0.5％～2％、V7～10％、W5～8％、Nb0.5～2％；在步骤2中，所述高韧性中碳低合金钢的主要元素为：C0.4％～0.6％、Cr0.5％～1.2％。

3.根据权利要求1或2所述复合立磨辊套的制备方法，其特征在于：

步骤3具体为，在金属型与内层上端安装冒口系统，在下端面预设浇道并安装浇注系统，冒口位于上盖上，防止钢水的渗出，浇注系统位于中间，浇道在下盖上。

4.根据权利要求3所述复合立磨辊套的制备方法，其特征在于：

所述金属型模具分上半金属型和下半金属型。

5.一种根据权利要求1所述的超级耐磨复合立磨辊套的制备方法制备的超级耐磨复合立磨辊套，其特征在于：所述立磨辊套为包括超耐磨的外层和高韧性的内层的双层结构，所述外层为冶金铸造的超耐磨铸铁，所述外层中具有含量大于35％的碳化物质点，所述内层为高韧性中碳低合金钢。

6.根据权利要求5所述的复合立磨辊套，其特征在于：

所述碳化物质点弥散在所述超耐磨铸铁中。

7.根据权利要求5所述的复合立磨辊套，其特征在于：

所述的超耐磨外层与高韧性内层冶金结合在一起。

8.根据权利要求5所述的复合立磨辊套，其特征在于：

所述超高耐磨铸铁包含的合金元素为：C3.0％～4.5％、Si≤1％、Mo0.5％～2％、V7～10％、W5～8％、Nb0.5～2％，所述高韧性中碳低合金钢的主要元素为：C0.4％～0.6％、Cr0.5％～1.2％。