CN111187961B - 一种热镀产线锌锅辊用整体轴套及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于带钢热镀生产装备技术领域，具体涉及一种热镀产线锌锅辊用整体轴套及其制造方法，适用于冷轧薄带热镀机组，所述轴套设有与锌锅辊端部相适配的开口结构，用于将轴套套设于锌锅辊；所述开口结构处设有连接部，用于将轴套固定于锌锅辊；所述轴套采用碳化钛硬质合金材质，所述碳化钛硬质合金材料成分包括碳化钛和金属组，并通过所述碳化钛与金属组混合烧结制成；通过粉末冶金烧结工艺烧制成形，之后经热处理、探伤、机加工等方法制造获得；本发明具有碳化钛硬质合金轴套，具有高温韧性和高温耐磨性的双重优点.适合热度产线长时间高速通板的目的优点。

Description

一种热镀产线锌锅辊用整体轴套及其制造方法
技术领域
本发明属于带钢热镀生产装备技术领域，具体涉及一种热镀产线锌锅辊用整体轴套及其制造方法。
背景技术
热镀产线，根据镀层的种类不同，液态金属的成分和工作温度也不同。典型的有三种，其一，纯锌和锌铁合金镀层，液态金属的组成是99％以上的锌和少量的铝和铁，温度在440-470℃范围，其二，铝锌合金镀层，液态金属的组成是55％铝-45％锌，温度在600-620℃范围，其三，铝硅合金镀层，液态金属的组成是89％铝，9％硅和2％铁，温度在680-700℃范围。上述液态金属对常见的钢材均具有强腐蚀性，另外液态金属中有金属化合物形态的渣，其是一种硬质颗粒。上述工况也说明了，浸没在高温液态金属中的轴承，往往只用滑动轴承。且工况条件对滑动轴承的结构、材质有很高的要求，简而言之，液态金属锌锅用的轴套轴瓦须具备高的耐磨损，耐腐蚀性，和高温下的性能热稳定性。且不同温度和不同液态金属下，对轴套轴瓦的技术要求也不同，总体而言，温度越高，要求越苛刻。
如图1所示，其中，带钢1自退火炉出来后，进入锌锅2中。锌锅2中是高温液态金属3。锌锅中通常有三根辊子，即沉没辊4，矫正辊5和稳定辊6。带钢1经由锌锅辊系垂直向上离开锌锅，完成镀层过程。通常，沉没辊4实现带钢的转向，因此辊径较大，矫正辊5在实际生产中，可以前后移动，以实现带钢的张紧功能，防止带钢2和辊系打滑，稳定辊的位置通常固定，起到固定带钢上行通板轨迹线的目的。由于沉没辊4，矫正辊5和稳定辊6整体浸入到锌锅中，这些辊子的两端均安装在辊架上。辊架是悬臂梁结构。辊子在辊架的安装通过滑动轴承付来实现。锌锅辊系滑动轴承副的运转精度和使用寿命是锌锅区域制约生产的主要因素。通常轴承外圈固定在辊臂上，轴承内圈安装在辊子的轴端。滑动轴承的摩擦副中，内圈称为轴套，外圈称为轴瓦。
实际生产中，锌锅辊系的轴套轴瓦是关键部件，其对生产线的产量和质量有直接影响。因此，行业对耐高温，耐磨损，耐腐蚀的高性能轴套轴瓦有现实需求。总体来说，行业对该轴套轴瓦有以下两类要求：其一，在一个上机使用周期内，要求灵活转动，无卡阻现象，上机使用周期越长越好。其二：摩擦副内不易进锌渣，或者锌渣造成的磨粒磨损小，对安装精度有一定的容忍度，如能尽可能适应自定心作用，以减小辊臂热变形等因素和安装偏差等导致辊子和通道线不平行的问题。
现有技术的轴套的材料选型和结构设计，有单一结构的，如不锈钢316L、钴基合金系列，如司太立合金等、也有复合结构，如不锈钢316L上通过热喷涂或者激光熔覆的方式加工钴基碳化钨层，或316L基体上镶嵌金属陶瓷的方法来提供轴套的耐磨性。上述技术在工业实践中，普遍存在使用寿命短、或者成本高的不足。
为解决上述问题，本申请中提出一种热镀产线锌锅辊用整体轴套及其制造方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种热镀产线锌锅辊用整体轴套及其制造方法，该轴套具有热韧性和耐磨性兼顾的特点，利于热镀机组生产高表面要求镀层产品，实现镀层机组高速，高通板量生产的基础。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明一方面提出了一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，适用于冷轧薄带热镀机组，所述轴套设有与锌锅辊端部相适配的开口结构，用于将轴套套设于锌锅辊；所述开口结构处设有连接部，用于将轴套固定于锌锅辊；
所述轴套采用碳化钛硬质合金材质，所述碳化钛硬质合金材料成分包括碳化钛和金属组，并通过所述碳化钛与金属组混合烧结制成。
作为优选的，所述碳化钛硬质合金组成按重量百分比包括碳化钛粉末40-80％，金属组粉末20-60％。
作为优选的，所述金属组粉末组成按重量百分比包括钴0-20％、钨0-50％、铬0-50％、镍0-50％、钼0-50％中的至少一种。
作为优选的，所述金属组粉末组成按重量百分比包括钴10％、钨5％、铬30％、镍45％、钼10％。
作为优选的，所述连接部与轴套一体成型，由轴套边缘折弯形成。
作为优选的，所述轴套连接部一侧设有环形槽。
作为优选的，所述轴套端部设置成曲面。
本发明另一方面提出了一种热镀产线锌锅辊用整体轴套的制造方法，按如下步骤执行：
步骤S1，选择材料；按重量份百分比选取碳化钛粉末40-80％和金属组粉末20-60％。
步骤S2，高温烧结；将上述步骤S1中选取的碳化钛粉末与金属组粉末混合后，再经粉末冶金法烧结整体轴套；
步骤S3，探伤；将上诉步骤S3中烧制好的工件采用探伤仪器进行探伤，用以获得无内部缺陷的轴套工件；
步骤S4，机加工；将上述步骤S3中获得的轴套摩擦副表面精加工；
步骤S5，检验,将上述步骤S4加工过的轴套工件进行硬度、断裂韧性以及摩擦副工作面表面粗糙度的检测。
作为优选的，所述步骤S3中采用超声波探伤。
进一步的，所述步骤S5中：若检测后的轴套同时满足硬度＝HRC 62、断裂韧性≥17.8MPa m1/2以及摩擦副工作面表面粗糙度＝1.6微米，则判断该轴套工件合格；反之则判定为不合格。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明具有碳化钛硬质合金轴套，具有高温韧性和高温耐磨性的双重优点.适合热度产线长时间高速通板的目的优点。
附图说明
图1为热镀锌产线锌锅典型布置图；
图2为锌锅辊系滑动轴承典型结构示意图；
图3为本发明整体轴套结构示意图；
图4为本发明整体轴套的一实施例示意图。
附图标记：
1、带钢；2、锌锅；3、高温液态金属；4、沉没辊；5、矫正辊；6、稳定辊；7、啮合区；8、轴瓦；9、轴套B；10、轴头；10a、锌锅轴；11、轴套；12、开口结构；13、连接部；14、环形槽；15、曲面；16、盖体。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
为了更好的理解本发明，如图2锌锅辊系滑动轴承典型结构示意图所示，其中7、啮合区，8、轴瓦，9、轴套B，10、轴头；轴套B可以是整体合金浇铸的，如司太立系列合金，也可以是在不锈钢316L之上通过热喷涂或者激光熔覆等加工方法得到的表面耐磨层。轴瓦3可以是陶瓷材料，如氧化锆，氧化铝等，也可以是金属材料，如司太立系列合金。
上述技术在工业实践中，普遍存在使用寿命短、或者成本高的不足的问题，故而，本申请提出一种热镀产线锌锅辊用整体轴套及其制造方法。下面结合附图描述本发明的具体实施例。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
实施例1
一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，可以理解为，该整体轴套适用于冷轧薄带热镀机组，参照图3、图4所示，所述轴套11设有与锌锅辊10a端部相适配的开口结构12，用于将轴套11套设于锌锅辊10a；所述开口结构12处设有连接部13，用于将轴套11固定于锌锅辊10a；
在本实施例中，由于锌锅辊10a的端部呈轴体结构，故而开口结构12应是与该轴体结构相适配的圆槽体结构，以使得锌锅辊10a的端部轴体结构可以插入该圆槽体内；
进一步的是，为了使得轴套11稳定的装配于锌锅辊10a的端部，故而在轴套11设有连接部13。优选的是，该连接部13是与轴套11一体成型，由轴套11的开口处边缘折弯形成。
再通过盖体16将连接部13与锌锅辊10a端部固定。
需要说明的是，在一个可选的实施方式中，在锌锅辊10a端部设置与盖体16相适配的螺纹，套上盖体16后通过螺纹拧紧盖体16，就可将轴套11通过连接部13固定与锌锅辊10a端部。在某些实施方式中，也可以是通过螺丝固定的方式将轴套11通过连接部13固定于锌锅辊10a，例如，在连接部13上与锌锅辊10a上开设对应的螺孔利用螺丝进行固定。
在一个可选的实施例中，所述轴套连接部13一侧设有环形槽14。
在一个可选的实施例中，所述轴套10a端部设置成曲面15。
在本发明中，所述轴套10a采用碳化钛硬质合金材质，所述碳化钛硬质合金材料成分包括碳化钛和金属组，并通过所述碳化钛与金属组混合烧结制成。
一种热镀产线锌锅辊用整体轴套的制造方法，按如下步骤执行：
步骤S1，选择材料；按重量份百分比选取碳化钛粉末40和金属组粉末60％；所述金属组粉末组成按重量百分比包括钴5％、钨10％、铬20％、镍35％、钼30％。
步骤S2，高温烧结；将上述步骤S1中选取的碳化钛粉末与金属组粉末混合后，再经粉末冶金法烧结整体轴套；
步骤S3，探伤；将上诉步骤S3中烧制好的工件采用探伤仪器进行探伤，用以获得无内部缺陷的轴套工件；
步骤S4，机加工；将上述步骤S3中获得的轴套摩擦副表面精加工；
步骤S5，检验,将上述步骤S4加工过的轴套工件进行硬度、断裂韧性以及摩擦副工作面表面粗糙度的检测
优选的，所述步骤S3中采用超声波探伤。
所述步骤S5中：若检测后的轴套同时满足硬度＝HRC 62、断裂韧性≥17.8MPa m1/2以及摩擦副工作面表面粗糙度＝1.6微米，则判断该轴套工件合格；反之则判定为不合格。
采用本实施例所制造出的轴套，以100件本申请轴套与普通轴套为例，为期1个半月的实验中，在一条实际生产线上使用，本申请的轴套使用寿命25天，普通轴套实用寿命为20天。
实施例2
与实施例1不同的是：其步骤S1中，选择材料；按重量份百分比选取碳化钛粉末50和金属组粉末50％；所述金属组粉末组成按重量百分比包括钴10％、钨5％、铬30％、镍45％、钼10％。其他制造步骤相同。其制造出来的轴套与不同轴套，各取100件进行实验，采用本申请制造出的轴套实用寿命为31天，普通轴套20天。
故而，本申请制造的轴套相比于普通轴套具有高温韧性和高温耐磨性的双重优点。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，适用于冷轧薄带热镀机组，其特征在于，所述轴套(11)设有与锌锅辊(10a)端部相适配的开口结构(12)，用于将轴套(11)套设于锌锅辊(10a)；所述开口结构(12)处设有连接部(13)，用于将轴套(11)固定于锌锅辊(10a)；
所述轴套采用碳化钛硬质合金材质，所述碳化钛硬质合金材料成分包括碳化钛和金属组，所述金属组包括金属组粉末，所述金属组粉末中按重量百分比包括钴0-20％、钨0-50％中的至少一种，并通过所述碳化钛与金属组混合烧结制成。
2.根据权利要求1所述的一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，其特征在于，所述碳化钛硬质合金组成按重量百分比包括碳化钛粉末40-80％，金属组粉末20-60％。
3.根据权利要求2所述的一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，其特征在于，所述金属组粉末组成按重量百分比包括铬0-50％、镍0-50％、钼0-50％中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，其特征在于，所述金属组粉末组成按重量百分比包括钴10％、钨5％、铬30％、镍45％、钼10％。
5.根据权利要求1所述的一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，其特征在于，所述连接部(13)与轴套(11)一体成型，由轴套(11)边缘折弯形成。
6.根据权利要求1所述的一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，其特征在于，所述轴套连接部(13)一侧设有环形槽(14)。
7.根据权利要求1所述的一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，其特征在于，所述轴套(11)端部设置成曲面(15)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种热镀产线锌锅辊用整体轴套的制造方法，其特征在于，按如下步骤执行：
步骤S1，选择材料；按重量份百分比选取碳化钛粉末40-80％和金属组粉末20-60％；
步骤S2，高温烧结；将上述步骤S1中选取的碳化钛粉末与金属组粉末混合后，再经粉末冶金法烧结整体轴套；
步骤S3，探伤；将上诉步骤S3中烧制好的工件采用探伤仪器进行探伤，用以获得无内部缺陷的轴套工件；
步骤S4，机加工；将上述步骤S3中获得的轴套摩擦副表面精加工；
步骤S5，检验,将上述步骤S4加工过的轴套工件进行硬度、断裂韧性以及摩擦副工作面表面粗糙度的检测。
9.根据权利要求8所述的一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，其特征在于，所述步骤S3中采用超声波探伤。
10.根据权利要求6所述的一种热镀产线锌锅辊用整体轴套，其特征在于，所述步骤S5中：若检测后的轴套同时满足硬度＝HRC 62、断裂韧性≥17.8MPa m1/2以及摩擦副工作面表面粗糙度＝1.6微米，则判断该轴套工件合格；反之则判定为不合格。
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