CN111702294B - 一种高铬合金复合耐磨钢板及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高铬合金复合耐磨钢板，包括：基板，基板采用钢材制成，且基板具有上表面以及下表面；高铬合金复合耐磨层，高铬合金复合耐磨层覆盖在基板的上表面上，基板的厚度为5‑15cm，高铬合金复合耐磨层的厚度为4‑30cm，钢材为Q235普通碳素钢或者Q345普通碳素钢或者不锈钢，高铬合金复合耐磨层由非金属元素和金属元素组成。本发明，其制备的高铬合金复合耐磨层表面平整光滑无裂纹，耐高温、耐腐蚀、耐磨性是目前国内明弧焊接工艺复合耐磨板的2倍以上，能够满足港口、电厂、矿山、冶金等行业的使用要求，可以广泛应用于港口、电厂、矿山、冶金等行业、弥补了国内一些重要工程机械建设项目依赖进口耐磨钢板的局面。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨钢板技术领域，更具体地说，它涉及一种高铬合金复合耐磨钢板及其生产工艺。
背景技术
埋弧焊机是一种利用电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的焊接机器。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱钢结构等制作中的主要焊接机器。近年来，虽然先后出现了许多种高效、优质的新型焊接机器，但埋弧焊机的应用领域依然未受任何影响。从各种熔焊机器的熔敷金属重量所占份额的角度来看，埋弧焊机约占10％左右，且多年来一直变化不大。
目前国内厂家所生产的复合耐磨钢板是在基板为普通碳钢Q235或Q345及少数为不锈钢表面用药蕊焊丝以电弧焊方式堆焊(属于明弧焊接工艺)而成，表面粗糙，形成焊道，表面遍布裂纹，在物料输送过程中由于表面粗糙有裂纹容易形成积料，耐高温、耐腐蚀、耐磨的性能均不理想，在生产使用中存在遇到较大冲击力时会造成复合耐磨钢板表面耐磨层脱落的现象，从而导致复合耐磨钢板容易损坏，进而导致了用户使用成本居高不下，更为严重的是，目前国内厂家所生产的复合耐磨钢板，达不到港口、电厂、矿山、冶金等行业的使用要求，从而造成了国内港口、电厂、矿山、冶金等行业的一些重要工程机械建设项目大都依赖进口耐磨钢板的局面。
为此，提出一种高铬合金复合耐磨钢板及其生产工艺来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高铬合金复合耐磨钢板及其生产工艺，其制备的高铬合金复合耐磨层表面平整光滑无裂纹，耐高温、耐腐蚀、耐磨性是目前国内明弧焊接工艺复合耐磨板的2倍以上，能够满足港口、电厂、矿山、冶金等行业的使用要求，可以广泛应用于港口、电厂、矿山、冶金等行业、弥补了国内一些重要工程机械建设项目依赖进口耐磨钢板的局面，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高铬合金复合耐磨钢板，包括：
基板，所述基板采用钢材制成，且所述基板具有上表面以及下表面；
高铬合金复合耐磨层，所述高铬合金复合耐磨层覆盖在所述基板的上表面上。
进一步的，所述基板的厚度为5-15cm，所述高铬合金复合耐磨层的厚度为4-30cm。
进一步的，所述钢材为Q235普通碳素钢或者Q345普通碳素钢或者不锈钢。
进一步的，所述高铬合金复合耐磨层由非金属元素和金属元素组成。
进一步的，所述非金属元素包括硼元素，所述金属元素包括锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素。
进一步的，所述硼元素、所述锰元素、所述铬元素、所述钨元素、所述钼元素、所述铌元素、所述钒元素、所述铝元素、所述钛元素以及所述铁元素的重量比为10：12：35：8：9：5：5：8：10：8。
进一步的，所述硼元素、所述锰元素、所述铬元素、所述钨元素、所述钼元素、所述铌元素、所述钒元素、所述铝元素、所述钛元素以及所述铁元素的重量比为8：10：40：6：8：5：5：8：9：9。
进一步的，所述硼元素、所述锰元素、所述铬元素、所述钨元素、所述钼元素、所述铌元素、所述钒元素、所述铝元素、所述钛元素以及所述铁元素的重量比为7：8：38：8：10：7：9：6：8：7。
进一步的，所述硼元素、所述锰元素、所述铬元素、所述钨元素、所述钼元素、所述铌元素、所述钒元素、所述铝元素、所述钛元素以及所述铁元素的重量比为10：8：45：9：10：5：5：10：8：6。
本发明还提出一种高铬合金复合耐磨钢板的生产工艺，包括如下步骤：
S1、喷砂：将基板的上表面进行喷砂处理，使得基板的上表面无锈迹，且保证基板的上表面的粗糙度为Ra5-7；
S2、清洗：按照每200L清水中添加1L中性清洗剂的比例，利用清水和中性清洗剂将基板的上表面清洗干净，并利用风机吹干；
S3、称取原料：按照重量比称取硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素，并将上述称取的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素加入搅拌机中搅拌均匀；
S4、制备高铬合金复合耐磨层：将步骤S2中清洗干净的基板水平安装在半自动埋弧焊机的工位台上，将步骤S3中搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素加入半自动埋弧焊机的焊剂盒中，一手握住焊剂盒侧部的手把操作焊剂盒将搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素供应到基板的上表面上，同时利用碳棒进行引弧，引弧埋在搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素的内部底部，引弧的瞬间产生的高温将搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素熔融焊接在基板的上表面上，在焊接的过程中必须保证碳棒只能朝同一方向匀速移动，避免制备的高铬合金复合耐磨层出现断层或者裂纹，半自动埋弧焊机使用完毕后及时关机并做清洁处理。
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
1、本发明，提出的高铬合金复合耐磨钢板是通过在Q235普通碳素钢或者Q345普通碳素钢或者不锈钢表面覆盖由锰、铬、钨、钼、铌、硼、钒、铝、铁多种元素形成的高铬合金复合耐磨层而制成，并通过用碳棒引弧瞬间引起高温将搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素熔融焊接在基板的上表面，制备的高铬合金复合耐磨层表面平整光滑无裂纹，耐高温、耐腐蚀、耐磨性是目前国内明弧焊接工艺复合耐磨板的2倍以上；
2、本发明，制备的高铬合金复合耐磨层的抗冲击性较强，在遇到较大冲击力时不会造成基板表面高铬合金复合耐磨层发生脱落的现象，使得该高铬合金复合耐磨钢板不易损坏，进而有效降低了用户的使用成本，能够满足港口、电厂、矿山、冶金等行业的使用要求，可以广泛应用于港口、电厂、矿山、冶金等行业、弥补了国内一些重要工程机械建设项目依赖进口耐磨钢板的局面；
3、本发明，采用碳棒引弧，避免传统埋弧焊用HO8焊丝引弧造成断弧现象，避免使基板表面造成凹坑及融合处有断层出现，制备的高铬合金复合耐磨层内部的Cr7C3析出量能达到75-80％，比传统的埋弧焊耐磨层内部的化合物Cr7C3析出量只达到60％左右更加优异，并且具有马氏体-贝氏体的复相组织，使高铬合金复合耐磨层更耐磨，细晶强化、相变强化表面硬度和强度急剧提高，而且高铬合金复合耐磨层的底部与表面的耐磨性表里如一，杜绝传统埋弧焊生产过程中，耐磨层表面硬度高、底部硬度低的不均匀的现象发生。
附图说明
图1为一种实施方式的高铬合金复合耐磨钢板的结构示意图。
图中：1、基板；2、高铬合金复合耐磨层。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种高铬合金复合耐磨钢板，如图1所示，包括基板1以及高铬合金复合耐磨层2，所述基板1采用钢材制成，且所述基板1具有上表面以及下表面；所述高铬合金复合耐磨层2覆盖在所述基板1的上表面上；
其中，所述基板1的厚度为10cm，所述高铬合金复合耐磨层2的厚度为20cm。
其中，所述钢材为Q235普通碳素钢。
其中，所述高铬合金复合耐磨层2由非金属元素和金属元素组成。
其中，所述非金属元素包括硼元素，所述金属元素包括锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素。
其中，所述硼元素、所述锰元素、所述铬元素、所述钨元素、所述钼元素、所述铌元素、所述钒元素、所述铝元素、所述钛元素以及所述铁元素的重量比为10：12：35：8：9：5：5：8：10。
上述高铬合金复合耐磨钢板的生产工艺，包括如下步骤：
S1、喷砂：将基板1的上表面进行喷砂处理，使得基板1的上表面无锈迹，且保证基板1的上表面的粗糙度为Ra6；
S2、清洗：按照每200L清水中添加1L中性清洗剂的比例，利用清水和中性清洗剂将基板1的上表面清洗干净，并利用风机吹干；
S3、称取原料：按照重量比10：12：35：8：9：5：5：8：10，称取硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素，并将上述称取的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素加入搅拌机中搅拌均匀；
S4、制备高铬合金复合耐磨层：将步骤S2中清洗干净的基板1水平安装在半自动埋弧焊机的工位台上，将步骤S3中搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素加入半自动埋弧焊机的焊剂盒中，一手握住焊剂盒侧部的手把操作焊剂盒将搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素供应到基板1的上表面上，同时利用碳棒进行引弧，引弧埋在搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素的内部底部，引弧的瞬间产生的高温将搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素熔融焊接在基板1的上表面上，在焊接的过程中必须保证碳棒只能朝同一方向匀速移动，避免制备的高铬合金复合耐磨层出现断层或者裂纹，半自动埋弧焊机使用完毕后及时关机并做清洁处理。
实施例2
与实施例1的不同之处在于所述硼元素、所述锰元素、所述铬元素、所述钨元素、所述钼元素、所述铌元素、所述钒元素、所述铝元素、所述钛元素以及所述铁元素的重量比为8：10：40：6：8：5：5：8：9。
实施例3
与实施例1的不同之处在于所述硼元素、所述锰元素、所述铬元素、所述钨元素、所述钼元素、所述铌元素、所述钒元素、所述铝元素、所述钛元素以及所述铁元素的重量比为7：8：38：8：10：7：9：6：8。
实施例4
与实施例1的不同之处在于所述硼元素、所述锰元素、所述铬元素、所述钨元素、所述钼元素、所述铌元素、所述钒元素、所述铝元素、所述钛元素以及所述铁元素的重量比为10：8：45：9：10：5：5：10：8。
实施例5
与实施例4的不同之处在于所述钢材为Q345普通碳素钢。
实施例6
与实施例4的不同之处在于所述钢材为不锈钢。
对实施例1-4中的制备的高铬合金复合耐磨层的硬度进行测试结果如下表：
从上表测试结果比较可知，实施例5中的高铬合金复合耐磨层的硬度最高，因此，可以认为实施例5为最优实施例。
综上所述:
本发明，提出的高铬合金复合耐磨钢板是通过在Q235普通碳素钢或者Q345普通碳素钢或者不锈钢表面覆盖由锰、铬、钨、钼、铌、硼、钒、铝、铁多种元素形成的高铬合金复合耐磨层而制成，并通过用碳棒引弧瞬间引起高温将搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素熔融焊接在基板1的上表面，制备的高铬合金复合耐磨层表面平整光滑无裂纹，耐高温、耐腐蚀、耐磨性是目前国内明弧焊接工艺复合耐磨板的2倍以上；
制备的高铬合金复合耐磨层的抗冲击性较强，在遇到较大冲击力时不会造成基板表面高铬合金复合耐磨层发生脱落的现象，使得该高铬合金复合耐磨钢板不易损坏，进而有效降低了用户的使用成本，能够满足港口、电厂、矿山、冶金等行业的使用要求，可以广泛应用于港口、电厂、矿山、冶金等行业、弥补了国内一些重要工程机械建设项目依赖进口耐磨钢板的局面；
采用碳棒引弧，避免传统埋弧焊用HO8焊丝引弧造成断弧现象，避免使基板表面造成凹坑及融合处有断层出现，制备的高铬合金复合耐磨层内部的Cr7C3析出量能达到75-80％，比传统的埋弧焊耐磨层内部的化合物Cr7C3析出量只达到60％左右更加优异，并且具有马氏体-贝氏体的复相组织，使高铬合金复合耐磨层更耐磨，细晶强化、相变强化表面硬度和强度急剧提高，而且高铬合金复合耐磨层的底部与表面的耐磨性表里如一，杜绝传统埋弧焊生产过程中，耐磨层表面硬度高、底部硬度低的不均匀的现象发生。
本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (1)
1.一种高铬合金复合耐磨钢板的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、喷砂：将基板（1）的上表面进行喷砂处理，使得基板（1）的上表面无锈迹，且保证基板（1）的上表面的粗糙度为Ra5-7；所述基板（1）的厚度为5-15cm，所述基板（1）的材质为Q345普通碳素钢；
S2、清洗：按照每200L清水中添加1L中性清洗剂的比例，利用清水和中性清洗剂将基板（1）的上表面清洗干净，并利用风机吹干；
S3、称取原料：按照重量比为10：8：45：9：10：5：5：10：8：6称取硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素，并将上述称取的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素加入搅拌机中搅拌均匀；
S4、制备高铬合金复合耐磨层：将步骤S2中清洗干净的基板（1）水平安装在半自动埋弧焊机的工位台上，将步骤S3中搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素加入半自动埋弧焊机的焊剂盒中，一手握住焊剂盒侧部的手把操作焊剂盒将搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素供应到基板（1）的上表面上，同时利用碳棒进行引弧，引弧埋在搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素的内部底部，引弧的瞬间产生的高温将搅拌均匀的硼元素、锰元素、铬元素、钨元素、钼元素、铌元素、钒元素、铝元素、钛元素以及铁元素熔融焊接在基板（1）的上表面上，在焊接的过程中必须保证碳棒只能朝同一方向匀速移动，避免制备的高铬合金复合耐磨层出现断层或者裂纹，半自动埋弧焊机使用完毕后及时关机并做清洁处理；所述高铬合金复合耐磨层（2）的厚度为4-30cm。
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