CN114226473B - 新型耐磨超硬冶金变频辊结构及变频辊的制作工艺 - Google Patents
新型耐磨超硬冶金变频辊结构及变频辊的制作工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114226473B CN114226473B CN202111437277.7A CN202111437277A CN114226473B CN 114226473 B CN114226473 B CN 114226473B CN 202111437277 A CN202111437277 A CN 202111437277A CN 114226473 B CN114226473 B CN 114226473B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- variable frequency
- roller
- layer
- metallurgical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 79
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 79
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 71
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 51
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 31
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 15
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 5
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims description 5
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- QFXZANXYUCUTQH-UHFFFAOYSA-N ethynol Chemical group OC#C QFXZANXYUCUTQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 5
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 abstract description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007788 roughening Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 80
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 45
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 27
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 27
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 24
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 24
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 21
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 19
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 18
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 12
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 11
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- NUEWEVRJMWXXFB-UHFFFAOYSA-N chromium(iii) boride Chemical compound [Cr]=[B] NUEWEVRJMWXXFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- FXNGWBDIVIGISM-UHFFFAOYSA-N methylidynechromium Chemical compound [Cr]#[C] FXNGWBDIVIGISM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002345 surface coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B39/02—Feeding or supporting work; Braking or tensioning arrangements, e.g. threading arrangements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/058—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/129—Flame spraying
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
本发明公开一种新型耐磨超硬冶金变频辊结构及生产工艺,属轧钢输送用冶金辊领域。包括辊基体;辊基体的内部等间距周向分布有多个风叶筋,多个风叶筋沿辊基体轴向呈涡旋设置,辊基体的外侧面设置有复合涂层,复合涂层由内至外依次设置有合金熔合层、热障复合层以及表面工作层。根据需要在变频辊的表面增设复合涂层,如果光面喷涂不利于与表面涂层的结合,故在辊基体表面作出如下修饰:该辊基体的外侧面设置有螺旋粗化结构。通过螺旋粗化处理后,辊基体和复合涂层之间接触面积增大且二者能够有效地结合,保证二者之间的结合强度。
Description
技术领域
本发明涉及轧钢输送用冶金辊的技术领域,尤其涉及新型耐磨超硬冶金变频辊结构及变频辊的制作工艺。
背景技术
国内外现有的变频辊都采用铸铁制成,由于其使用特别频繁,一 般使用时间超过一周辊面就会被钢材磨出沟,影响传动并对产品表面造成划伤、凹坑等质量问题,必须及时更换辊子,且出钢温度高且辊子需要适应更宽的温度区间,且还需要具备耐腐蚀、耐高温、抗冲击等性能。由于频繁更换变频辊使电机轴松动,极大地影响电机地使用寿命,另外也影响生产效率。
现检索至中国公开专利,公开号为CN2598946的一种变频辊,它具有耐磨损,使用寿命高的特点。它包括辊筒,辊筒表面沿外径纵向开有均布的镶嵌槽,镶嵌槽内镶有镶嵌条,镶嵌条为硬质合金条。但是该种辊子在实际使用时不利于长期使用,一般辊子的寿命大概在三个月至半年,具体要看出钢量,由于频繁更换变频辊使电机轴松动,极大地影响电机地使用寿命,另外也影响生产效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中不足,故此提出新型耐磨超硬冶金变频辊结构及变频辊的制作工艺。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种新型耐磨超硬冶金变频辊结构,包括辊基体;辊基体的内部等间距周向分布有多个风叶筋,多个风叶筋沿辊基体轴向呈涡旋设置,辊基体的外侧面设置有复合涂层,复合涂层由内至外依次设置有合金熔合层、热障复合层以及表面工作层。
在本申请方案中根据需要在变频辊的表面增设复合涂层,如果光面喷涂不利于与表面涂层的结合,故在辊基体表面作出如下修饰:该辊基体的外侧面设置有螺旋粗化结构。通过螺旋粗化处理后,辊基体和复合涂层之间接触面积增大且二者能够有效地结合,保证二者之间的结合强度。
在本申请方案中合金熔合层采用喷涂和重熔结合的工艺,使得涂层的厚度保持在很小范围,仍然保证其工作性能,该合金熔合层的厚度为0.15~0.30mm。
在本申请方案中热障复合层的层间采用喷涂和重熔结合的工艺,使得涂层的厚度保持在很小范围,仍然保证其工作性能,该热障复合层的厚度为0.30~0.50mm。
本申请方案中表面工作层采用喷涂和重熔结合的工艺,使得涂层的厚度保持在很小范围,仍然保证其工作性能,该表面工作层的厚度为1.0~1.2mm。
一种制作上述所述变频辊制作工艺,其工艺步骤如下:
首先,对坯料进行螺旋粗化,后进行预热处理,预热至250~320℃,其中预热温度不能过高,过高会将变频辊辊基体表面氧化或碳化,形成氧化层或者碳化物隔膜,一旦形成隔膜,势必会影响涂层和辊基体之间的结合能力,通过温度设定至该温度区间,不会在辊基体表面形成隔膜,也能有效的提高辊基体和涂层之间的结合能力;
其次,将合金熔合层原料、热障复合层原料以及表面工作层原料粉末分别依次经氧乙炔气体热喷涂至其表面,后重熔操作,制得半熔合微冶金的复合涂层,重熔温度控制在1000~1200℃,过程需要保证在密闭保温环境下进行,将三层原料分别通过经高速粒子喷射至工件的表面,将组分中低熔点的组分熔化、高熔点组分处于半熔化状态,进而形成微冶金结构层,使其,且能承受较大的冲击力、挤压应力或接触应力等;
随后,立即转至精炉内退火或者等温回火再结晶处理,温度控制在600~650℃之间,通过立即转炉回火或者退火处理,使其内部出现再结晶,防止在上述工艺处理后出现温差较大形成淬火导致开裂等现象发生,重熔处理可有助于也太涂层合金的铺展,从而提高润湿性,保证涂层的光滑和均匀;
最后,将退火或回火处理后的变频辊冷却至室温,经机械精加工、静动平衡处理,即制得成品。
在本申请方案中为了保证工件表面的耐热耐磨、抗氧化以及抗变形等性能,该合金熔合层的组分按重量计包括:0.6~1.0份的C,15~17份的Cr,3.0~4.0份的B,3.0~5.0份的Si,10~15份的Fe,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni计算,化学组分满足0.11≤REC≤0.15。其中C、Cr、B以及Si的含量不能超出该范围,由于采用B和Si的低熔点+高熔点物质来降低整体涂层的熔点,防止全部采用高熔点物质喷涂时对辊基体造成组织结构的改变,同时还能保证其涂层的耐磨耐热性能,以及将辊基体金属氧化物脱氧还原处理,形成表面浮渣利于后期加工处理掉,且不易出现气孔,由于上述组分具有良好的强度和塑性的固溶体对其提高结合强度也较为有利,在其中采用大量的镍物质来保障在1000℃冶金辊的抗氧化耐腐蚀能力。
在本申请方案中为了保证工件表面的耐热耐磨、抗氧化以及抗变形等性能,该热障复合层的组分按重量计包括:0.45~0.65份的C,15~18份的Cr,3.0~4.0份的B,3.0~5.0份的Si,13~16份的Fe,2.5~3.5份的Co,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)计算,化学组分满足0.13≤REC≤0.16。其中C、Cr、Co、B以及Si的含量不能超出该范围,由于采用B和Si的低熔点+高熔点物质来降低整体涂层的熔点,防止全部采用高熔点物质喷涂时对辊基体造成组织结构的改变,同时还能保证其涂层的耐磨耐热性能,以及使辊基体金属氧化物脱氧还原处理,由于上述组分具有良好的强度和塑性的固溶体对其提高结合强度也较为有利。且在热障合金层中加入Co,由于具有极好的耐腐蚀、耐热和抗氧化等可贵特性,结合Cr可起到固溶强化和弥散强化作用,可以析出弥散的铬碳、硼铬硬质相,在800℃以上仍具有较高的硬度,在1100℃仍具有较好的抗氧化性,在不降低合金高温硬度和耐磨性的情况下,明显改善了其韧性、耐冲击性、抗热震性和耐腐蚀性。
在本申请方案中为了保证工件表面的耐热耐磨、抗氧化以及抗变形等性能,该表面工作层的组分按重量计包括:2.0~2.3份的C,8~15份的Cr,3.0~4.0份的B,3.5~4.0份的Si,10~15份的Fe,32~38的W,余量为Ni和微量残余杂质,REC=(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)计算,化学组分满足0.25≤REC≤0.28。其中C、Cr、W、B以及Si的含量不能超出该范围,由于采用B和Si的低熔点+高熔点物质来降低整体涂层的熔点,防止全部采用高熔点物质喷涂时对辊基体造成组织结构的改变,同时还能保证其涂层的耐磨耐热性能,以及使辊基体金属氧化物脱氧还原处理,由于上述组分具有良好的强度和塑性的固溶体对其提高结合强度也较为有利。
在本申请方案中通过上述工艺制得的表面工作层的硬度值为65~70HRC。
与现有技术相比,本发明具备以下有益效果:
本发明中变频辊结构包括辊基体以及设置在内侧的风叶筋,由于风叶筋沿辊基体轴向方向呈涡旋设置,在具体使用时用于配合变频电机使用,使得其对轴承进行鼓风处理,利于自身和轴承的降温,大大提高变频辊的使用寿命,外加外层设置的复合涂层,通过合金熔合层、热障复合层以及表面工作层,三层均通过热喷涂和重熔工艺制得,使得表面涂层与辊基体表面的结合程度高,能承受较大的冲击力、挤压应力或接触应力,采用镍基合金来实现抗氧化耐高温性能,使得整体的变频辊工作寿命相对传统变频辊延长8-10倍。
本申请方案中在合金熔合层、热障复合层以及表面工作层中加入适量的B和Si,故合金可重新加热到1000-1200℃左右时达到半熔合状态,使得各层中的高熔点原料处于半熔合状态,一般该种原来为球状物,处于该种状态下具有较小的摩擦性能,提高变频辊的使用性能,不易较早出现磨损,且利于基体和涂层间的结合,还能消除涂层内的孔隙,进一步改善其性能。由于加入B和Si使得涂层的整体固-液相温度区间较宽,具有优良的流动性和润湿性,涂层的工艺性能会更好;在喷涂中还能将基体表面上的氧化物还原,形成密度轻、黏度小和流动性好的盐类进行上浮,使焊层合金受到保护而避免氧化,并防止气孔的产生。Si熔于合金基质中其固溶强化作用,B用来和基质中的Ni和或Cr形成硬质金属化合物,使得弥散分布在合金中起到弥散强化作用,可提高硬质合金涂层的硬度和耐磨性能,还可以改善合金的喷涂工艺性能和提高沉积速率。为了进一步提高涂层性能,在复合合金涂层中还加入Cr和C。
本申请方案中由于Cr的加入,可对Ni基体其固溶强化作用和增强钝化能力,一高耐腐蚀性和高温抗氧化性,且还可与B和Si生成硬质金属间化合物相,起弥散强化作用而提高耐磨性,使得整体涂层具备耐热、耐腐蚀、抗氧化、耐磨、耐高温冲蚀等等性能。
本申请方案中在表面工作层原料中加入了W,由于提高Cr和C的含量,相对降低B和Si的含量,使得合金层具有较好的韧性和延展性、耐氧化性和酸腐蚀性、抗裂性和耐热冲击性,以及获得较高的耐磨性和高温硬度、强度等性能,并可耐晶间腐蚀,耐热冲击等性能。
本申请方案中在热障合金层中加入Co具有极好的耐腐蚀、耐热和抗氧化等可贵特性,结合Cr可起到固溶强化和弥散强化作用,可以析出弥散的铬碳、硼铬硬质相,在800℃以上仍具有较高的硬度,在1100℃仍具有较好的抗氧化性,在不降低合金高温硬度和耐磨性的情况下,明显改善了其韧性、耐冲击性、抗热震性和耐腐蚀性。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖面图;
图2为本发明的整体结构俯视图;
图3为本发明的复合涂层的局部剖面图。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1:如图1至图3所示,一种新型耐磨超硬冶金变频辊结构,包括辊基体;辊基体的内部等间距周向分布有多个风叶筋,多个风叶筋沿辊基体轴向呈涡旋设置,在配合变频电机使用时,通过变频电机的驱动,可以将辊基体高速运转,经风叶筋的作用,会对轴承进行鼓风,同时也能将自身输送过程中产生的高温向外侧输送,大大提高变频辊的使用寿命,该辊基体的外侧面设置有螺旋粗化结构,经过螺旋粗化后的辊基体表面,与复合涂层的接触面积增加,且二者能够有效地结合,保证二者之间的结合强度;辊基体的外侧面(螺旋粗化结构表层)设置有复合涂层,复合涂层由内至外依次设置有0.15~0.30mm的合金熔合层、0.30~0.50mm的热障复合层以及1.0~1.2mm表面工作层。经过三层涂层的热喷涂以及重熔复合工艺,将复合涂层以半熔合微冶金状态复合在其表面,同时能有效地降低喷涂温度,使得表面涂层与辊基体表面的结合程度高,能承受较大的冲击力、挤压应力或接触应力,实现冶金变频辊的抗氧化耐高温性能,使得整体的变频辊工作寿命相对传统变频辊延长8-10倍。
一种变频辊的制作工艺,工艺步骤如下:
首先,对坯料进行螺旋粗化,后进行预热处理,预热至250~320℃,过程中预热温度不能过高,过高会将变频辊辊基体表面氧化或碳化,形成氧化层或者碳化物隔膜,一旦形成隔膜,势必会影响涂层和辊基体之间的结合能力,通过温度设定至该温度区间,不会在辊基体表面形成隔膜,也能有效的提高辊基体和涂层之间的结合能力;
其次,将合金熔合层、热障复合层以及表面工作层原料分别依次经氧乙炔气体热喷涂至其表面,后重熔操作,制得半熔合微冶金的复合涂层,重熔温度控制在1000~1200℃,半熔合微冶金形态为高熔点物质处于半熔合状态,且由于原料为近乎球状物,在处于该状态下的涂层能够将工件与涂层间的接触面积大大降低,降低二者之间的磨损程度,且低熔点物质处于熔合状态,渗透在高熔点位物质的周围,利于辊基体金属氧化物的脱氧还原,其中,该合金熔合层的组分按重量计包括:0.6份的C,17份的Cr,3.2份的B,3.5份的Si,10份的Fe,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni计算,化学组分满足0.11≤REC≤0.12,由于基体的材质为传统的冶金辊材料,在进行热喷涂时,该层的材料尽可能与基体材料熔合度高,以便基体和复合涂层的结合力,低熔点物质(B和Si)的含量不能过高;其中,热障复合层的组分按重量计包括:0.45份的C,18份的Cr,3.2份的B,3.8份的Si,13份的Fe,3.1份的Co,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)计算,化学组分满足0.13≤REC≤0.14;其中,表面工作层的组分按重量计包括:2.0份的C,15份的Cr,3.0份的B,3.8份的Si,12份的Fe,34的W,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)计算,化学组分满足0.25≤REC≤0.26;
随后,立即转至精炉内退火或者等温回火再结晶处理,温度控制在600~650℃之间,通过立即转炉回火或者退火处理,使其内部出现再结晶,防止在上述工艺处理后出现温差较大形成淬火导致开裂等现象发生,重熔处理可有助于也太涂层合金的铺展,从而提高润湿性,保证涂层的光滑和均匀,表面工作层的硬度值为65~70HRC;
最后,将退火或回火处理后的变频辊冷却至室温,经机械精加工、静动平衡处理,即制得成品。
其中,由于采用B和Si的低熔点+高熔点物质来降低整体涂层的熔点,防止全部采用高熔点物质喷涂时对辊基体造成组织结构的改变,同时还能保证其涂层的耐磨耐热性能,以及使辊基体金属氧化物脱氧还原处理,由于上述组分具有良好的强度和塑性的固溶体对其提高结合强度也较为有利。
在合金熔合层、热障复合层以及表面工作层中加入B和Si,故合金可重新加热到1000-1200℃左右时达到半熔合状态,使得各层中的高熔点原料处于半熔合状态,一般该种原来为球状物,处于该种状态下具有较小的摩擦性能,提高变频辊的使用性能,不易较早出现磨损,且利于基体和涂层间的结合,还能消除涂层内的孔隙,进一步改善其性能。由于加入B和Si使得涂层的整体固-液相温度区间较宽,具有优良的流动性和润湿性,涂层的工艺性能会更好;在喷涂中还能将基体表面上的氧化物还原,形成密度轻、黏度小和流动性好的盐类进行上浮,使焊层合金受到保护而避免氧化,并防止气孔的产生。Si熔于合金基质中其固溶强化作用,B用来和基质中的Ni和或Cr形成硬质金属化合物,使得弥散分布在合金中起到弥散强化作用,可提高硬质合金涂层的硬度和耐磨性能,还可以改善合金的喷涂工艺性能和提高沉积速率。为了进一步提高涂层性能,在复合合金涂层中还加入Cr和C。
在热障合金层中加入Co具有极好的耐腐蚀、耐热和抗氧化等可贵特性,结合Cr可起到固溶强化和弥散强化作用,可以析出弥散的铬碳、硼铬硬质相,在800℃以上仍具有较高的硬度,在1100℃仍具有较好的抗氧化性,在不降低合金高温硬度和耐磨性的情况下,明显改善了其韧性、耐冲击性、抗热震性和耐腐蚀性。
由于Cr的加入,可对Ni基体其固溶强化作用和增强钝化能力,一高耐腐蚀性和高温抗氧化性,且还可与B和Si生成硬质金属间化合物相,起弥散强化作用而提高耐磨性,使得整体涂层具备耐热、耐腐蚀、抗氧化、耐磨、耐高温冲蚀等等性能。
在表面工作层原料中加入了W,由于提高Cr和C的含量,相对降低B和Si的含量,使得合金层具有较好的韧性和延展性、耐氧化性和酸腐蚀性、抗裂性和耐热冲击性,W和Cr又可形成复式化合物,以及获得较高的耐磨性和高温硬度、强度等性能,并可耐晶间腐蚀,耐热冲击等性能。
实施例2:该合金熔合层的组分按重量计包括:0.8份的C,15份的Cr,3.0份的B,5.0份的Si,13份的Fe,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni计算,化学组分满足0.14≤REC≤0.15;其中,热障复合层的组分按重量计包括:0.50份的C,17份的Cr,3.0份的B,5.0份的Si,15份的Fe,3.4份的Co,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)计算,化学组分满足0.14≤REC≤0.16;其中,表面工作层的组分按重量计包括:2.1份的C,12份的Cr,3.9份的B,3.5份的Si,14份的Fe,37的W,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)计算,化学组分满足0.26≤REC≤0.28。
实施例3:该合金熔合层的组分按重量计包括:1.0份的C,16份的Cr,3.8份的B,4.2份的Si,15份的Fe,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni计算,化学组分满足0.11≤REC≤0.14;其中,热障复合层的组分按重量计包括:0.65份的C,15份的Cr,3.8份的B,3.5份的Si,16份的Fe,2.6份的Co,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)计算,化学组分满足0.15≤REC≤0.16;其中,表面工作层的组分按重量计包括:2.3份的C,10份的Cr,3.6份的B,3.7份的Si,15份的Fe,33的W,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)计算,化学组分满足0.27≤REC≤0.28。
表1:合金熔合层的组分配比表:
表2:热障复合层的组分配比表:
表3:表面工作层的组分配比表:
综上所述,通过上述方案得到的变频辊结构,由于风叶筋沿辊基体轴向方向呈涡旋设置,在具体使用时用于配合变频电机使用,使得其对轴承进行鼓风处理,利于自身和轴承的降温,大大提高变频辊的使用寿命,外加外层设置的复合涂层,通过合金熔合层、热障复合层以及表面工作层,三层均通过热喷涂和重熔工艺制得,使得表面涂层与辊基体表面的结合程度高,能承受较大的冲击力、挤压应力或接触应力,采用镍基合金来实现抗氧化耐高温性能。
由于加入B和Si使得涂层的整体固-液相温度区间较宽,具有优良的流动性和润湿性,涂层的工艺性能会更好;在喷涂中还能将基体表面上的氧化物还原,形成密度轻、黏度小和流动性好的盐类进行上浮,使焊层合金受到保护而避免氧化,并防止气孔的产生。Si熔于合金基质中其固溶强化作用,B用来和基质中的Ni和或Cr形成硬质金属化合物,使得弥散分布在合金中起到弥散强化作用,可提高硬质合金涂层的硬度和耐磨性能,还可以改善合金的喷涂工艺性能和提高沉积速率。为了进一步提高涂层性能,在复合合金涂层中还加入Cr和C。由于Cr的加入,可对Ni基体其固溶强化作用和增强钝化能力,一高耐腐蚀性和高温抗氧化性,且还可与B和Si生成硬质金属间化合物相,起弥散强化作用而提高耐磨性,使得整体涂层具备耐热、耐腐蚀、抗氧化、耐磨、耐高温冲蚀等等性能。热障合金层中加入Co具有极好的耐腐蚀、耐热和抗氧化等可贵特性,结合Cr可起到固溶强化和弥散强化作用,可以析出弥散的铬碳、硼铬硬质相,在800℃以上仍具有较高的硬度,在1100℃仍具有较好的抗氧化性,在不降低合金高温硬度和耐磨性的情况下,明显改善了其韧性、耐冲击性、抗热震性和耐腐蚀性。表面工作层原料中加入了W,由于提高Cr和C的含量,相对降低B和Si的含量,使得合金层具有较好的韧性和延展性、耐氧化性和酸腐蚀性、抗裂性和耐热冲击性,以及获得较高的耐磨性和高温硬度、强度等性能,并可耐晶间腐蚀,耐热冲击等性能。
综上,使得整体的变频辊工作寿命相对传统变频辊延长8-10倍,且具有耐热、耐腐蚀、抗氧化、耐磨、耐高温冲蚀、高温硬度、强度等性能,并可耐晶间腐蚀,耐热冲击等等性能,特别适合全覆盖轧钢输送区域。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此。所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代,也可以是完整的技术方案。根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种新型耐磨超硬冶金变频辊结构的变频辊制作工艺,其特征在于,所述新型耐磨超硬冶金变频辊结构包括辊基体;辊基体的内部等间距周向分布有多个风叶筋,多个风叶筋沿辊基体轴向呈涡旋设置,辊基体的外侧面设置有复合涂层,复合涂层由内至外依次设置有合金熔合层、热障复合层以及表面工作层;
工艺步骤如下:
首先,对坯料进行螺旋粗化,后进行预热处理,预热至250~320℃;
其次,将合金熔合层、热障复合层以及表面工作层原料分别依次经氧乙炔气体热喷涂至其表面,后重熔操作,制得半熔合微冶金的复合涂层,重熔温度控制在1000~1200℃;
随后,立即转至精炉内退火或者等温回火再结晶处理,温度控制在600~650℃之间;
最后,将退火或回火处理后的变频辊冷却至室温,经机械精加工、静动平衡处理,即制得成品;
该合金熔合层的组分按重量计包括:0.6~1.0份的C,15~17份的Cr,3.0~4.0份的B,3.0~5.0份的Si,10~15份的Fe,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni计算,化学组分满足0.11≤REC≤0.15;
该热障复合层的组分按重量计包括:0.45~0.65份的C,15~18份的Cr,3.0~4.0份的B,3.0~5.0份的Si,13~16份的Fe,2.5~3.5份的Co,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)计算,化学组分满足0.13≤REC≤0.16;
该表面工作层的组分按重量计包括:2.0~2.3份的C,8~15份的Cr,3.0~4.0份的B,3.5~4.0份的Si,10~15份的Fe,32~38的W,余量为Ni和微量残余杂质,根据REC=(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)计算,化学组分满足0.25≤REC≤0.28。
2.根据权利要求1所述的一种新型耐磨超硬冶金变频辊结构的变频辊制作工艺,其特征在于,该合金熔合层的厚度为0.15~0.30mm。
3.根据权利要求1所述的一种新型耐磨超硬冶金变频辊结构的变频辊制作工艺,其特征在于,该热障复合层的厚度为0.30~0.50mm。
4.根据权利要求1所述的一种新型耐磨超硬冶金变频辊结构的变频辊制作工艺,其特征在于,该表面工作层的厚度为1.0~1.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种新型耐磨超硬冶金变频辊结构的变频辊制作工艺,其特征在于,该表面工作层的硬度值为65~70HRC。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111437277.7A CN114226473B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 新型耐磨超硬冶金变频辊结构及变频辊的制作工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111437277.7A CN114226473B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 新型耐磨超硬冶金变频辊结构及变频辊的制作工艺 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114226473A CN114226473A (zh) | 2022-03-25 |
CN114226473B true CN114226473B (zh) | 2023-11-21 |
Family
ID=80751929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111437277.7A Active CN114226473B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 新型耐磨超硬冶金变频辊结构及变频辊的制作工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114226473B (zh) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2598946Y (zh) * | 2002-12-19 | 2004-01-14 | 沈阳新东机器制造厂 | 变频辊 |
JP2004162104A (ja) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Jfe Steel Kk | 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール |
KR20100034408A (ko) * | 2008-09-24 | 2010-04-01 | 에스엠메탈(주) | 압연장치의 강판 이송용 탑/바텀 핀치롤러 |
CN103805934A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-05-21 | 华北水利水电大学 | 一种电火花沉积结合等离子熔覆增强金属轧辊表面的方法 |
CN203620703U (zh) * | 2014-01-02 | 2014-06-04 | 洛阳鹏飞耐磨材料股份有限公司 | 一种用于立磨机的金属基陶瓷复合材料磨辊 |
CN104384861A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-04 | 中国矿业大学 | 一种耐高温腐蚀和耐磨损传送辊制造方法 |
CN105463444A (zh) * | 2014-09-29 | 2016-04-06 | 上海宝钢工业技术服务有限公司 | 耐熔蚀抗磨损复合涂层的制备方法 |
CN110004372A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-07-12 | 马鞍山市恒泰重工机械有限公司 | 一种耐高温、抗氧化、耐磨冶金辊及其制备方法 |
CN113210439A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-06 | 武汉春禾科技有限公司 | 一种高温耐磨夹送制动辊环及其制备方法 |
-
2021
- 2021-11-30 CN CN202111437277.7A patent/CN114226473B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004162104A (ja) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Jfe Steel Kk | 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール |
CN2598946Y (zh) * | 2002-12-19 | 2004-01-14 | 沈阳新东机器制造厂 | 变频辊 |
KR20100034408A (ko) * | 2008-09-24 | 2010-04-01 | 에스엠메탈(주) | 압연장치의 강판 이송용 탑/바텀 핀치롤러 |
CN203620703U (zh) * | 2014-01-02 | 2014-06-04 | 洛阳鹏飞耐磨材料股份有限公司 | 一种用于立磨机的金属基陶瓷复合材料磨辊 |
CN103805934A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-05-21 | 华北水利水电大学 | 一种电火花沉积结合等离子熔覆增强金属轧辊表面的方法 |
CN105463444A (zh) * | 2014-09-29 | 2016-04-06 | 上海宝钢工业技术服务有限公司 | 耐熔蚀抗磨损复合涂层的制备方法 |
CN104384861A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-04 | 中国矿业大学 | 一种耐高温腐蚀和耐磨损传送辊制造方法 |
CN110004372A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-07-12 | 马鞍山市恒泰重工机械有限公司 | 一种耐高温、抗氧化、耐磨冶金辊及其制备方法 |
CN113210439A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-06 | 武汉春禾科技有限公司 | 一种高温耐磨夹送制动辊环及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114226473A (zh) | 2022-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2538099A1 (en) | New bearing ring material and production process thereof | |
KR102314171B1 (ko) | 자동차 휠허브용 베어링강 및 그의 제조방법 | |
CN101695713B (zh) | Wc复合导辊及其制造方法 | |
WO2023061185A1 (zh) | 一种耐低温高强度滚珠丝杠用球化退火钢及其制造方法 | |
CN112981236B (zh) | 一种等速万向节内滚道用钢及其生产方法 | |
JP2020501027A (ja) | 硬質材料粒子を含む粉末冶金的に製造された鋼材料、こうした鋼材料から部品を製造する方法、及び鋼材料から製造された部品 | |
CN112322970A (zh) | 一种高铬钢复合辊环及其制作方法 | |
CN106702252B (zh) | 一种耐高温耐磨合金钢材料及制备方法 | |
CN111321356B (zh) | 一种激光增材制造沉没辊复合轴套及其制备方法 | |
CN104862521A (zh) | 一种润滑性良好的轴套 | |
JPH0219181B2 (zh) | ||
CN114226473B (zh) | 新型耐磨超硬冶金变频辊结构及变频辊的制作工艺 | |
JPH04270003A (ja) | 熱間製管工具及びその製造方法 | |
CN112877564B (zh) | 一种热挤压模具用铜钢固液复合双金属材料及制备方法 | |
CN115094304A (zh) | 一种连铸圆坯生产超长寿命滚珠丝杠用钢及其制备方法 | |
CN114231969B (zh) | 提高u型辊表面硬度耐磨的复合涂层及u型辊的生产工艺 | |
CN114381665A (zh) | 一种中厚板高速钢工作辊及其制造方法 | |
CN101050510A (zh) | 适用于棒线材连轧机的新型硬质材料轧辊及其制造方法 | |
CN115319059B (zh) | 耐磨窄带钢轧辊及其制备方法 | |
CN113186467B (zh) | 焊接钢管以及冷弯型钢用复合轧辊及其制备方法 | |
CN115852265B (zh) | 一种用于高温环境下的空心滚珠丝杠用钢管及其制造方法 | |
KR101599520B1 (ko) | 회주철 | |
CN114346234B (zh) | 一种耐磨不锈钢粉末及其制备方法与应用 | |
CN117467903A (zh) | 一种高性能铸钢轧辊及其制备方法 | |
JPS647147B2 (zh) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |