CN108500237A - 一种金属陶瓷复合辊子的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属陶瓷复合辊子的制作方法，属于耐磨辊制造技术领域。该制作方法，选用一金属冷型管，将具有一定长度的陶瓷体固定在管壁上，然后将固定有陶瓷体的金属冷型管通过浇铸工艺使金属冷型管在钢水中熔化形成金属陶瓷复合辊子。本发明通过将陶瓷柱体固定在冷型管上通过浇铸工艺浇铸为辊子，浇铸后成型的辊子表面上均匀的分布着扎在金属基体一定深度的陶瓷柱体，得到的辊子在各种场合使用性能优越，寿命是传统辊子寿命8‑12倍，应用到生产实践中大大降低了辊子的成本，提高了开机率。

Description

一种金属陶瓷复合辊子的制作方法
技术领域
本发明涉及一种辊子的制作方法，特别涉及一种金属陶瓷复合辊子的制作方法，属于耐磨辊制造技术领域。
背景技术
在冶金矿业发电水泥等行业中，耐磨辊子的需求量很大，如冶金连铸中的拉矫辊、矿山上使用的破碎辊、发电厂使用的碎煤辊等，对这些辊子共同使用特性要求是耐高温、耐磨损、少变形、耐冲击，传统结构应用中上述辊子一般采用下列几种形式：一是堆焊辊，即以普碳钢为基体在表面堆焊硬质合金；二是高合金辊和不锈钢辊，如常用的1Cr18Ni9Ti或0Cr17Ni4CuMoV，采用整体铸锻而成；三是复合辊，即以42CrMo为基体，在表面浇铸上厚度为5-10mm的高合金层，使之形成外硬里韧的状态，但上述三种形式均有各自的弊端，堆焊辊的表面堆焊层的硬度在HRC50-55，由于硬质合金在大电流的高温熔化下才能进行焊接，产生的热变形很大，矫直很困难，使用效果不好，表面堆焊层易龟裂，耗费工时较长，在使用中一个月就需要更换一次，更换一次至少需要4个小时，即影响生产又耗费人力；而高合金辊的成本太高，经济性较差；复合辊在使用中易脱裂形成“两张皮”，工作状况不稳定，且复合辊浇铸成品率低，造成了制造成本高，在上述行业中需要一种质量优异、成本低的耐磨辊。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有耐磨辊的存在的问题，提供一种金属陶瓷复合辊子的制作方法。
为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：一种金属陶瓷复合辊子的制作方法，选用一金属冷型管，将具有一定长度的陶瓷体固定在管壁上，然后将固定有陶瓷体的金属冷型管通过浇铸工艺使金属冷型管在钢水中熔化形成金属陶瓷复合辊子，进一步的，所述的金属冷型管的外径小于金属陶瓷复合辊子的目标直径，陶瓷体的外端部位于金属陶瓷复合辊子的目标直径之外，进一步的，所述的陶瓷体为圆柱体，在金属冷型管壁上开设有沉孔，陶瓷体紧配合插设在沉孔中，所述的陶瓷体在金属冷型管表面均匀分布，进一步的，所述的金属冷型管上开设有钢水导流槽，所述的钢水导流槽包括开设在金属冷型管壁上的轴向的不连续的长孔以及周向不连续的弧形长孔，进一步的，所述的陶瓷体的外端部位于陶瓷复合辊子的目标直径之外的3mm之内，进一步的，在所述的浇铸工艺中，将固定好陶瓷体的金属冷型管与辊子本体一起造型并进入烘干室烘干，烘干温度在350-450℃，烘干时间至少两个小时。
本发明的积极有益技术效果为：本发明通过将陶瓷柱体固定在冷型管上通过浇铸工艺浇铸为辊子，浇铸后成型的辊子表面上均匀的分布着扎在金属基体一定深度的陶瓷柱体，冷型管经浇铸后与钢水成为一体，所以本发明的陶瓷体在辊子内分布均匀，由于采用浇铸工艺制作。陶瓷体与辊子的金属基体之间结合良好，接触处应力小，由于陶瓷良好的耐磨性、自润滑性、耐高温性能，所以本发明所提供的方法得到的辊子在各种场合使用性能优越，寿命是传统辊子寿命8-12倍，应用到生产实践中大大降低了辊子的成本，提高了开机率。
附图说明
图1是本发明金属冷型管上固定好陶瓷体的截面示意图。
图2是本发明金属冷型管展开的示意图。
图3是本发明浇铸时钢水、金属冷型管共存时的状态示意图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
结合附图对本发明做进一步详细的阐述，附图中各标记所示为：1：金属冷型管；2：陶瓷体；3：沉孔小径部；4：沉孔大径部；5：周向流槽；6：轴向流槽；7：芯部钢水；8：金属冷型管外部的钢水；9：陶瓷体加工余量；10：辊子目标直径线。需要说明的是，附图3是一个在浇铸时理想的状态图，是为了更好的解释本发明而使用的，在实际施行中，冷型管会与浇铸的钢水一起熔化为一体，没有分界线，而陶瓷体被熔化的钢水包围在其在冷型管上的固定部位。
一种金属陶瓷复合辊子的制作方法，选用一金属冷型管，金属冷型管的外径小于金属陶瓷复合辊子的目标直径，将具有一定长度的陶瓷体固定在管壁上，在金属冷型管壁上开设有沉孔陶瓷体为圆柱体，陶瓷体紧配合插设在沉孔中，陶瓷体的外端部位于金属陶瓷复合辊子的目标直径之外，陶瓷体在金属冷型管表面均匀分布，金属冷型管上开设有钢水导流槽，钢水导流槽包括开设在金属冷型管壁上的轴向的不连续的长孔以及周向不连续的弧形长孔，然后将固定有陶瓷体的金属冷型管通过浇铸工艺使金属冷型管在钢水中熔化形成金属陶瓷复合辊子，在浇铸工艺中，将固定好陶瓷体的金属冷型管与辊子本体一起造型并进入烘干室烘干，烘干温度在350-450℃，烘干时间至少两个小时。
以下结合实例来详细说明，首先是陶瓷体，陶瓷体材料选用以氮化硅为主的材料在氢化炉中焙烧为柱体，这种陶瓷体的熔点在2450℃，硬度HRC65，抗压强度大于等于780MPa，摩擦系数小于等于0.06，相对耐磨系数大于等于6，热膨胀系数低于6×10-6/℃，是钢膨胀系数的三分之一，具有良好的自润滑性能和耐酸碱腐蚀功能。该陶瓷材料的优越性能为行业公知并在多行业取得了广泛的应用，在耐磨辊子上的应用难题是如何使陶瓷体与金属基体辊更为紧固可靠的结合，传统的靠机械或粘接的方式陶瓷体紧固效果非常不好，由于辊子在工作过程中受力复杂，因此要想在这方面大规模应用，解决陶瓷体如何固化在辊子基体上的问题是一个关键难题，采用与辊子一起铸造可以使陶瓷体与金属基体之间结合良好，再则固化时如何能使陶瓷体均匀的分布在辊子上也是一个技术难题，本申请的技术方案提供了针对以上难题的一个良好解决方案，本申请的技术方案使陶瓷体与金属基体一起铸造成型，并采用了金属冷型管固定陶瓷体的技术方案，使陶瓷体在铸造使能够按照设计方案均匀规律的分布定位在砂型内。选择金属冷型管，本实施例中，选用金属冷型管的内径为104mm，外径为116mm，长度为510mm，目标辊子直径130mm，10所示为辊子目标直径线，以上得知金属冷型管1壁厚为6mm，在金属冷型管上均匀的开设沉孔，沉孔大径部4直径为13mm，深度为4mm，沉孔的小径部3直径为8mm，深度为2mm，将直径为13mm、长度为13mm的陶瓷体插入到沉孔大径部中，可采用粘接剂固定，陶瓷体2位于金属冷型管以外的长度为9mm，其中2mm为陶瓷体加工余量，如9所示，开设沉孔的数量把握在使陶瓷体占整个面积的30%左右，在金属冷型管壁上开设有周向流槽和轴向流槽，如图中5、6所示，钢水可以通过流槽进入金属冷型管芯部或从芯部流出来，由于在金属冷型管上开设有面积较大的流槽，金属冷型管实际的体积已经比较少，而且在浇铸时沉孔小径部也可以进钢水，以上设计使在浇铸金属冷型管在高温钢水的作用下比较容易熔化，为了保证金属冷型管在与钢水浇铸中不因高温氧化而产生气孔，最好先对金属冷型管进行酸洗处理，以去除表面氧化物，同时为了避免在金属冷型管与钢水一起浇铸过程中钢水温度过多降低问题，采用将金属冷型管放入砂箱内与辊子本体一起造型并进入烘干室烘干，烘干温度在350-450℃，烘干时间2-4小时，金属冷型管在浇铸时的定位采用支钉即可完成。浇铸时，钢水通过冷型管上的流槽到达各个部位，金属冷型管在钢水的高温下雨钢水熔化为一体形成辊子的金属基体，图3为浇铸时的一种状态示意图，图中7为芯部钢水、8为金属冷型管外部的钢水；因为陶瓷体的熔点在2450℃，所以陶瓷体不会熔化，由于其在铸造中在金属冷型管上固定定位，浇铸成型后的金属基体辊子表面就会非常均匀的分布排列着陶瓷柱，这种方式使陶瓷柱体紧密的结合在金属基体上，经过试验，熔合后的金属陶瓷复合辊子中陶瓷体与金属之间的结合部分无间隙，结合非常牢固，陶瓷体根部不会脱落掉出，有效的解决了陶瓷体与金属之间的结合问题，而且分布均匀，这种方法制作的辊子非常耐磨、耐高温、自润滑性能好。
在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (6)

1.一种金属陶瓷复合辊子的制作方法，其特征在于：选用一金属冷型管，将具有一定长度的陶瓷体固定在管壁上，然后将固定有陶瓷体的金属冷型管通过浇铸工艺使金属冷型管在钢水中熔化形成金属陶瓷复合辊子。
2.根据权利要求1所述的一种金属陶瓷复合辊子的制作方法，其特征在于：所述的金属冷型管的外径小于金属陶瓷复合辊子的目标直径，陶瓷体的外端部位于金属陶瓷复合辊子的目标直径之外。
3.根据权利要求1所述的一种金属陶瓷复合辊子的制作方法，其特征在于：所述的陶瓷体为圆柱体，在金属冷型管壁上开设有沉孔，陶瓷体紧配合插设在沉孔中，所述的陶瓷体在金属冷型管表面均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种金属陶瓷复合辊子的制作方法，其特征在于：所述的金属冷型管上开设有钢水导流槽，所述的钢水导流槽包括开设在金属冷型管壁上的轴向的不连续的长孔以及周向不连续的弧形长孔。
5.根据权利要求2所述的一种金属陶瓷复合辊子的制作方法，其特征在于：所述的陶瓷体的外端部位于陶瓷复合辊子的目标直径之外的3mm之内。
6.根据权利要求1所述的一种金属陶瓷复合辊子的制作方法，其特征在于：在所述的浇铸工艺中，将固定好陶瓷体的金属冷型管与辊子本体一起造型并进入烘干室烘干，烘干温度在350-450℃，烘干时间至少两个小时。
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