CN110449559A - 双金属雷蒙机磨辊/磨环及其双液离心铸造方法 - Google Patents
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Abstract
一种双金属雷蒙机磨辊/磨环及其双液离心铸造方法，磨辊/磨环为圆筒状，由工作层和基体构成，工作层与基体冶金结合构成一体结构；工作层厚度10～50mm；铸造方法为：(1)分别熔炼工作层钢水和基体钢水；(2)模具预热后安装到离心机上；(3)启动离心机；(4)向模具中浇入基体/工作层钢水，加入防氧化剂；(5)然后浇入工作层/基体钢水，继续离心至凝固；(6)毛坯进行退火、淬火和回火处理。本发明的产品在使用中不出现磨出坑、沟的情况，硬度高，耐磨性好。
Description
技术领域
本发明属于金属铸造加工技术领域，特别涉及一种双金属雷蒙机磨辊/磨环及其双液离心铸造方法。
背景技术
雷蒙机是目前常用的一种磨粉设备，主要应用在耐火材料，滑石粉，硅钙粉，石墨粉，膨润土金矿粉碎等行业；磨辊，磨环是其主要工作部件，也是易损件；现有的都是采用ZGMn13材料铸造，使用时间一般在7天～3个月之间，消耗很大，有些粉料纯度要求极高，不能有铁类等杂质，ZGMn13用磁选的方法不能将其吸出；还有的磨辊，磨环的工作层用耐磨焊条，焊薄一层，厚度在5～10mm之间，有裂纹，使用中极易脱落，致使工件报废。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种双金属雷蒙机磨辊/磨环及其双液离心铸造方法，以高铬抗磨铸铁或高钒高速钢作为工作层材料，以球墨铸铁或低碳钢为内层材料，采用离心铸造方法制成双金属雷蒙机磨辊\磨环，使其既有很好的耐磨性，又有极好的强韧性。
本发明的双金属雷蒙机磨辊为圆筒状，由工作层和基体构成，圆筒状的工作层内壁与圆筒状的基体外壁冶金结合，构成一体结构；其中工作层的材质为高铬抗磨铸铁或高钒高速钢，基体的材质为球墨铸铁或低碳钢；工作层的厚度10～50mm。
本发明的双金属雷蒙机磨环为圆筒状，由工作层和基体构成，圆筒状的工作层外壁与圆筒状的基体内壁冶金结合，构成一体结构；其中工作层的材质为高铬抗磨铸铁或高钒高速钢，基体的材质为球墨铸铁或低碳钢；工作层的厚度10～50mm。
上述的双金属雷蒙机磨辊和双金属雷蒙机磨环的工作层的表面硬度HRC＝58～64。
上述的高铬抗磨铸铁选用牌号为KmTBGr9Ni5、KmTBGr12、KmTBCr15Mo、KmTBCr8、KmTBCr20Mo或KmTBNi4Cr2；高钒高速钢选用牌号为W6Mo5Cr4V2A、W18Gr4V、W6Mo5Cr4V2,、W6Mo5Cr4V3、W10MoCr4Val或W6Mo5Gr4V1A1。
上述的球墨铸铁或低碳钢选用牌号为ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640、QT400-15、QT450、QT500-7或QT600。
本发明的双金属雷蒙机磨辊的铸造方法按以下步骤进行：
1、采用中频炉按高铬抗磨铸铁或高钒高速钢成分熔炼工作层钢水；采用中频炉按球墨铸铁或低碳钢成分熔炼基体钢水；
2、将模具预热至200～300℃，保温2～4h；将预热后的模具安装到离心机上；所述的模具内壁表面预先涂覆有锆粉耐火涂料，厚度1～1.5mm；
3、启动离心机，离心机转速200～1200rpm；
4、向模具中浇入工作层钢水，在离心作用下，工作层钢水形成圆筒状；当模具中的工作层钢水占全部工作层钢水总质量的1/3～1/2时，向模具中加入防氧化剂O型渣，加入量按防氧化剂占全部工作层钢水总质量的3～5％，然后继续浇入剩余的工作层钢水；
5、当全部工作层钢水浇入模具后，继续离心20～100s，然后浇入基体钢水，继续离心直至模具内的物料全部凝固，制成双金属雷蒙机磨辊毛坯；
6、将双金属雷蒙机磨辊毛坯进行退火处理，然后进行内孔机械加工，再进行淬火和回火处理，制成双金属雷蒙机磨辊。
本发明的双金属雷蒙机磨环的铸造方法按以下步骤进行：
1、采用中频炉按高铬抗磨铸铁或高钒高速钢成分熔炼工作层钢水；采用中频炉按球墨铸铁或低碳钢成分熔炼基体钢水；
2、将模具预热至200～300℃，保温2～4h；将预热后的模具安装到离心机上；所述的模具内壁表面预先涂覆有锆粉耐火涂料，厚度1～1.5mm；
3、启动离心机，离心机转速200～1200rpm；
4、向模具中浇入基体钢水，在离心作用下，基体钢水形成圆筒状；当模具中的基体钢水占全部基体钢水总质量的1/3～1/2时，向模具中加入防氧化剂O型渣，加入量按防氧化剂占全部基体钢水总质量的3～5％，然后继续浇入剩余的基体钢水；
5、当全部基体钢水浇入模具后，继续离心20～100s，然后浇入工作层钢水，继续离心直至模具内的物料全部凝固，制成双金属雷蒙机磨环毛坯；
6、将双金属雷蒙机磨环毛坯进行退火处理，然后进行切削和表面机械加工，再进行淬火和回火处理，制成双金属雷蒙机磨环。
上述的模具材质选用ZG35CrMo钢。
上述两种方法中，退火处理的温度为980±5℃，时间4～6h，用以消除应力；淬火处理是加热至810～830℃，保温6～8h，然后水淬至常温；回火处理是加热至630～710℃，保温6～8h，后空冷至常温。
上述两种方法中，模具的尺寸根据双金属雷蒙机磨辊/磨环的尺寸确定。
本发明的雷蒙机磨辊\磨环具有如下优点：
1、工作层耐磨，在使用中不出现磨出坑、沟的情况，硬度高，HRC在58～64之间，耐磨性是ZGMn13的3～5倍以上；
2、机械强度高，非工作层是采用低碳合金钢或球墨铸铁材料，其力学性能好；
3、本发明的磨辊，磨环可用磁选的方法，去除粉料中的铁类杂质。
附图说明
图1为本发明实施例1中的双金属雷蒙机磨辊毛坯外观照片图；
图2为本发明实施例1中的双金属雷蒙机磨环毛坯外观照片图。
具体实施方式
本发明实施例中采用的O型渣为市购产品。
本发明实施例中采用的锆粉耐火涂料是依据《铸造手册》第6卷的记载。
本发明实施例中的KmTBGr12、KmTBCr15Mo、KmTBCr26Mo、KmTBNi4Cr2-GT和KmTBNiCr2-DT的成分复合国标GB/T8263-1999。
本发明实施例中采用的高铬抗磨铸铁的示例成分按质量百分比如表1所示；
表1
本发明实施例中采用的球磨铸铁示例成分按质量百分比如表2所示‘
表2
本发明实施例中采用的低碳钢的示例成分按质量百分比如表3所示；
表3
本发明实施例中双金属雷蒙机磨辊的外径320～555mm，内孔直径100～383mm，内孔锥度1:(7～10)，高度160～270mm。
本发明实施例中双金属雷蒙机磨环的外径为1073～1870mm，内径为960～1720mm，外圆锥度1:(7～10)，高度为160～260mm。
本发明实施例中O型渣在使用前烘干去除水分，烘干温度200±5℃时间8小时以上。
本发明实施例中硬度测试采用的标准为GB/T 3505—2000。
本发明实施例中进行机械加工采用的标准为GB/T 1800.2—1998。
本发明实施例中双金属雷蒙机磨辊/磨环的工作层的表面硬度HRC＝58～64。
实施例1
双金属雷蒙机磨辊为4R雷蒙机磨辊，工作层的材质为KmTBGr12，基体的材质为ZG270-500；工作层的厚度40mm；外径320mm，内径100mm，高160mm，内孔锥度1:10；工作层(外层)重量42Kg，基体重量45Kg；
双金属雷蒙机磨环为4R雷蒙机磨环，工作层的材质为KmTBGr12，基体的材质为ZG270-500；工作层的厚度30mm；外径1073mm，内径960mm，高160mm，外圆锥度1:10；工作层(内层)重量92Kg，基体重量112Kg；
磨辊的铸造方法为：
1、采用中频炉熔炼工作层钢水；采用中频炉按熔炼基体钢水；
2、模具材质选用ZG35CrMo钢，将模具预热至250℃，保温3h；将预热后的模具安装到离心机上；所述的模具内壁表面预先涂覆有锆粉耐火涂料，厚度1mm；
3、启动离心机，离心机转速1100rpm；
4、向模具中浇入工作层钢水，在离心作用下，工作层钢水形成圆筒状；当模具中的工作层钢水占全部工作层钢水总质量的1/2时，向模具中加入防氧化剂O型渣，加入量按防氧化剂占全部工作层钢水总质量的5％，然后继续浇入剩余的工作层钢水；
5、当全部工作层钢水浇入模具后，继续离心20～100s，然后浇入基体钢水，继续离心直至模具内的物料全部凝固，制成双金属雷蒙机磨辊毛坯；
6、将双金属雷蒙机磨辊毛坯进行退火处理，然后进行内孔机械加工，再进行淬火和回火处理，制成双金属雷蒙机磨辊；
磨环的铸造方法为：
1、采用中频炉熔炼工作层钢水；采用中频炉熔炼基体钢水；
2、模具材质选用ZG35CrMo钢，将模具预热至250℃，保温3h；将预热后的模具安装到离心机上；所述的模具内壁表面预先涂覆有锆粉耐火涂料，厚度1mm；
3、启动离心机，离心机转速1100rpm；
4、向模具中浇入基体钢水，在离心作用下，基体钢水形成圆筒状；当模具中的基体钢水占全部基体钢水总质量的1/2时，向模具中加入防氧化剂O型渣，加入量按防氧化剂占全部基体钢水总质量的5％，然后继续浇入剩余的基体钢水；
5、当全部基体钢水浇入模具后，继续离心20～100s，然后浇入工作层钢水，继续离心直至模具内的物料全部凝固，制成双金属雷蒙机磨环毛坯；
6、将双金属雷蒙机磨环毛坯进行退火处理，然后进行切削和表面机械加工，再进行淬火和回火处理，制成双金属雷蒙机磨环；
上述的退火处理的温度980±5℃，时间4h；淬火处理是加热至810℃，保温8h，然后水淬至常温；回火处理是加热至630℃，保温8h，然后空冷至常温。
实施例2
双金属雷蒙机磨辊为5R雷蒙机磨辊，工作层的材质为KmTBCr15Mo，基体的材质为ZG310-570；工作层的厚度30mm；外径406mm，内径150mm，高度190mm，内孔锥度1:10，工作层(外层)重量65Kg，基体重量110Kg；
双金属雷蒙机磨环为5R雷蒙机磨环，工作层的材质为KmTBCr15Mo，基体的材质为ZG310-570；工作层的厚度50mm；外径1385mm，内径1260mm，高度190mm，外圆锥度1:8，工作层(内层)重量120Kg，基体重量220Kg；
磨辊铸造方法同实施例1，不同点在于：
(1)模具预热至200℃，保温4h；锆粉耐火涂料厚度1.5mm；
(2)离心机转速900rpm；
(3)当模具中的工作层钢水占全部工作层钢水总质量的1/3时，加入防氧化剂O型渣，防氧化剂占全部工作层钢水总质量的3％，
(4)继续离心时间20～100s；
磨环铸造方法同实施例1，不同点在于：
(1)模具预热至200℃，保温4h；锆粉耐火涂料厚度1.5mm；
(2)离心机转速900rpm；
(3)当模具中的工作层钢水占全部工作层钢水总质量的1/3时，加入防氧化剂O型渣，防氧化剂占全部工作层钢水总质量的3％，
(4)继续离心时间20～100s；
磨辊/磨环的退火处理时间5h；淬火处理温度830℃，时间6h，回火处理温度710℃，时间6h。
实施例3
双金属雷蒙机磨辊为6R雷蒙机磨辊，工作层的材质为KmTBNiCr2-DT，基体的材质为QT500-7；外径555mm，内径383mm，高度270mm，内孔锥度1:10，工作层的厚度25mm；工作层(外层)重量129Kg，基体重量148Kg；
双金属雷蒙机磨环为6R雷蒙机磨环，工作层的材质为KmTBNiCr2-DT，基体的材质为QT500-7；外径1870mm，内径1720mm，高度260mm，外圆锥度1:7；工作层的厚度35mm；工作层(内层)重量120Kg，基体重量220Kg；
磨辊铸造方法同实施例1，不同点在于：
(1)模具预热至300℃，保温2h；锆粉耐火涂料厚度1.2mm；
(2)离心机转速400rpm；
(3)当模具中的工作层钢水占全部工作层钢水总质量的1/3时，加入防氧化剂O型渣，防氧化剂占全部工作层钢水总质量的4％，
(4)继续离心时间20～100s；
磨环铸造方法同实施例1，不同点在于：
(1)模具预热至300℃，保温2h；锆粉耐火涂料厚度1.2mm；
(2)离心机转速400rpm；
(3)当模具中的工作层钢水占全部工作层钢水总质量的1/3时，加入防氧化剂O型渣，防氧化剂占全部工作层钢水总质量的4％，
(4)继续离心时间20～100s；
磨辊/磨环的退火处理时间6h；淬火处理温度820℃，时间7h，回火处理温度670℃，时间7h。
实施例4
双金属雷蒙机磨辊/磨环同实施例1，不同点在于：
进行2组平行试验，工作层材质分别为KmTBGr9Ni5、KmTBCr8和KmTBCr20Mo，基体材质分别为QT400、QT450和QT600；
方法同实施例1，不同点在于：
退火处理时间4.5h；淬火处理温度820℃，时间7.5h，回火处理温度680℃，时间6.5h。
实施例5
双金属雷蒙机磨辊/磨环同实施例2，不同点在于：
进行2组平行试验，工作层材质为KmTBCr26，基体材质分别为ZG230-450和ZG340-640；
方法同实施例2，不同点在于：
退火处理时间5.5h；淬火处理温度810℃，回火处理温度660℃。
Claims (9)
1.一种双金属雷蒙机磨辊，为圆筒状，由工作层和基体构成，其特征在于：圆筒状的工作层内壁与圆筒状的基体外壁冶金结合，构成一体结构；其中工作层的材质为高铬抗磨铸铁或高钒高速钢，基体的材质为球墨铸铁或低碳钢；工作层的厚度10～50mm。
2.一种双金属雷蒙机磨环，为圆筒状，由工作层和基体构成，其特征在于：圆筒状的工作层外壁与圆筒状的基体内壁冶金结合，构成一体结构；其中工作层的材质为高铬抗磨铸铁或高钒高速钢，基体的材质为球墨铸铁或低碳钢；工作层的厚度10～50mm。
3.根据权利要求1所述的一种双金属雷蒙机磨辊，或权利要求2所述的一种双金属雷蒙机磨环，其特征在于所述的工作层的表面硬度HRC＝58～64。
4.根据权利要求1所述的一种双金属雷蒙机磨辊，或权利要求2所述的一种双金属雷蒙机磨环，其特征在于所述的高铬抗磨铸铁选用牌号为KmTBGr9Ni5、KmTBGr12、KmTBCr15Mo、KmTBCr8、KmTBCr20Mo或KmTBNi4Cr2；高钒高速钢选用牌号为W6Mo5Cr4V2A、W18Gr4V、W6Mo5Cr4V2,、W6Mo5Cr4V3、W10MoCr4Val或W6Mo5Gr4V1A1。
5.根据权利要求1所述的一种双金属雷蒙机磨辊，或权利要求2所述的一种双金属雷蒙机磨环，其特征在于所述的球墨铸铁或低碳钢选用牌号为ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640、QT400-15、QT450、QT500-7或QT600。
6.一种权利要求1所述的双金属雷蒙机磨辊的铸造方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)采用中频炉按高铬抗磨铸铁或高钒高速钢成分熔炼工作层钢水；采用中频炉按球墨铸铁或低碳钢成分熔炼基体钢水；
(2)将模具预热至200～300℃，保温2～4h；将预热后的模具安装到离心机上；所述的模具内壁表面预先涂覆有锆粉耐火涂料，厚度1～1.5mm；
(3)启动离心机，离心机转速200～1200rpm；
(4)向模具中浇入工作层钢水，在离心作用下，工作层钢水形成圆筒状；当模具中的工作层钢水占全部工作层钢水总质量的1/3～1/2时，向模具中加入防氧化剂O型渣，加入量按防氧化剂占全部工作层钢水总质量的3～5％，然后继续浇入剩余的工作层钢水；
(5)当全部工作层钢水浇入模具后，继续离心20～100s，然后浇入基体钢水，继续离心直至模具内的物料全部凝固，制成双金属雷蒙机磨辊毛坯；
(6)将双金属雷蒙机磨辊毛坯进行退火处理，然后进行内孔机械加工，再进行淬火和回火处理，制成双金属雷蒙机磨辊。
7.一种权利要求2所述的双金属雷蒙机磨环的铸造方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)采用中频炉按高铬抗磨铸铁或高钒高速钢成分熔炼工作层钢水；采用中频炉按球墨铸铁或低碳钢成分熔炼基体钢水；
(2)将模具预热至200～300℃，保温2～4h；将预热后的模具安装到离心机上；所述的模具内壁表面预先涂覆有锆粉耐火涂料，厚度1～1.5mm；
(3)启动离心机，离心机转速200～1200rpm；
(4)向模具中浇入基体钢水，在离心作用下，基体钢水形成圆筒状；当模具中的基体钢水占全部基体钢水总质量的1/3～1/2时，向模具中加入防氧化剂O型渣，加入量按防氧化剂占全部基体钢水总质量的3～5％，然后继续浇入剩余的基体钢水；
(5)当全部基体钢水浇入模具后，继续离心20～100s，然后浇入工作层钢水，继续离心直至模具内的物料全部凝固，制成双金属雷蒙机磨环毛坯；
(6)将双金属雷蒙机磨环毛坯进行退火处理，然后进行切削和表面机械加工，再进行淬火和回火处理，制成双金属雷蒙机磨环。
8.根据权利要求6所述的双金属雷蒙机磨辊的铸造方法，或权利要求7所述的双金属雷蒙机磨环的铸造方法，其特征在于所述的模具材质选用ZG35CrMo钢。
9.根据权利要求6所述的双金属雷蒙机磨辊的铸造方法，或权利要求7所述的双金属雷蒙机磨环的铸造方法，其特征在于所述的退退火处理的温度为980±5℃，时间4～6h，用以消除应力；淬火处理是加热至810～830℃，保温6～8h，然后水淬至常温；回火处理是加热至630～710℃，保温6～8h，后空冷至常温。
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