CN114850452A - 耐磨工件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种耐磨工件制造方法，属于金属加工技术领域。该方法包括：通过钢圈将铸型的内腔分割为第一内腔和第二内腔，第一内腔为包围在第二内腔外侧的腔体；向第一内腔浇注已熔化的第一温度的耐磨材料，使该耐磨材料熔化第一厚度的钢圈，形成与钢圈冶金结合的耐磨层；在耐磨材料浇注完成后的目标时长内，向第二内腔浇注已熔化的第二温度的碳钢材料，使该碳钢材料熔化第二厚度的钢圈，形成与钢圈冶金结合的碳钢层，碳钢层和耐磨层通过与钢圈的冶金结合连接；对由已连接的碳钢层、钢圈和耐磨层组成的耐磨工件进行热处理，得到热处理后的耐磨工件。基于上述方法制造的耐磨工件不易产生裂纹，耐磨层很难脱落，耐磨工件的使用寿命均得到了提升。

Description

耐磨工件制造方法
技术领域
本申请涉及金属加工技术领域，特别涉及一种耐磨工件制造方法。
背景技术
当前，很多行业都存在着将块状固体研磨成粉末的需求，而由于块状固体硬度较高，需要更高硬度的耐磨工件才能将块状固体研磨成粉末。例如，在燃煤行业，为了提高煤炭的燃烧率，减少烟尘排放，需要将块状煤研磨成粉末进行充分燃烧。其中，将块状煤研磨成粉末的耐磨工件为磨煤辊，磨煤辊的内层与转轴机械结合，转轴带动磨煤辊滚动，磨煤辊通过滚动将块状煤研磨成粉末。在将块状煤研磨成粉末的过程中，磨煤辊的外层是主要的承力部分，对硬度要求较高，因此通常采用硬度较高的耐磨材料，形成耐磨层；而磨煤辊的内层需要通过机械加工与转轴结合，因此通常采用易于机械加工的碳钢材料，形成碳钢层。
相关技术中，在制造耐磨工件时，采用堆焊的方式，在碳钢层上堆焊耐磨材料，在碳钢层的外侧形成耐磨层，从而得到耐磨工件。而由于堆焊的方式需要反复进行冶金熔化，极易产生焊接裂纹，导致耐磨层质量较差。在耐磨工件的使用过程中，耐磨层极易出现裂纹扩展，进而脱落，耐磨工件的使用寿命较低。
发明内容
本申请实施例提供了一种耐磨工件制造方法，能够延长耐磨工件的使用寿命。所述技术方案如下：
在铸型的内腔设置钢圈，通过所述钢圈将所述内腔分割为第一内腔和第二内腔，所述第一内腔为包围在所述第二内腔外侧的腔体，所述铸型用于控制耐磨工件的成型形状；
向所述第一内腔浇注已熔化的第一温度的耐磨材料，使所述第一温度的耐磨材料熔化第一厚度的所述钢圈，形成与所述钢圈冶金结合的耐磨层，所述第一温度高于所述钢圈的熔点；
在所述耐磨材料浇注完成后的目标时长内，向所述第二内腔浇注已熔化的第二温度的碳钢材料，使所述第二温度的碳钢材料熔化第二厚度的所述钢圈，形成与所述钢圈冶金结合的碳钢层，所述碳钢层和所述耐磨层通过与所述钢圈的冶金结合连接，所述第二温度高于所述钢圈的熔点，所述第一厚度与所述第二厚度的和值小于或等于所述钢圈的厚度；
对由已连接的所述碳钢层、所述钢圈和所述耐磨层组成的耐磨工件进行热处理，得到热处理后的耐磨工件。
在一种可选的实现方式中，所述对由已连接的所述碳钢层、所述钢圈和所述耐磨层组成的耐磨工件进行热处理，得到热处理后的耐磨工件，包括：
将所述耐磨工件加热至960～1000℃，且按照960～1000℃的温度保温1～8小时；
将按照960～1000℃的温度保温1～8小时后的所述耐磨工件缓冷至700～750℃，且按照700～750℃的温度保温4～10小时；
将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的所述耐磨工件冷却至常温，得到所述热处理后的耐磨工件。
在另一种可选的实现方式中，所述将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的所述耐磨工件冷却至常温，得到所述热处理后的耐磨工件，包括：
采用炉冷方式，将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的所述耐磨工件冷却至常温，得到所述热处理后的耐磨工件；
或者，采用炉冷方式，将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的所述耐磨工件缓冷至600℃以下，采用空冷方式，将缓冷至600℃以下的所述耐磨工件冷却至常温，得到所述热处理后的耐磨工件。
在另一种可选的实现方式中，所述向所述第二内腔浇注已熔化的第二温度的碳钢材料，使所述第二温度的碳钢材料熔化第二厚度的所述钢圈，形成与所述钢圈冶金结合的碳钢层之后，所述方法还包括：
在所述碳钢层凝固的过程中，通过冒口向所述第二内腔补充已熔化的碳钢材料，使所补充的已熔化的碳钢材料填充所述碳钢层由于凝固收缩而产生的缩孔，所述冒口位于所述第二内腔的上方，用于存贮已熔化的碳钢材料。
在另一种可选的实现方式中，所述钢圈的厚度在3～5毫米之间。
在另一种可选的实现方式中，所述耐磨材料为抗磨白口铸铁。
在另一种可选的实现方式中，所述抗磨白口铸铁包括碳、铬、镍、钼、锰、硅、磷、硫和钨，且所述碳、所述铬、所述镍、所述钼、所述锰、所述硅、所述磷、所述硫和所述钨的质量比为2～3.3：23～30：0～2.5：2～3：0～2：0～1.5：0～0.1：0～0.06：0.2～0.8。
在另一种可选的实现方式中，所述目标时长在0～30秒之间。
在另一种可选的实现方式中，所述第一温度在1490～1510℃之间。
在另一种可选的实现方式中，所述第二温度在1580～1600℃之间。
本申请提供的耐磨工件制造方法，应用内腔由钢圈分割成两部分的铸型来铸造耐磨工件。通过向包围在钢圈外的第一内腔浇注耐磨材料，利用耐磨材料的浇注温度熔化部分厚度的钢圈，形成与钢圈冶金结合的耐磨层，此时由于钢圈内的内腔空置，耐磨材料凝固收缩时产生收缩应力能够得到释放，从而能够减少耐磨层由于收缩应力无法释放而产生的裂纹，进而通过向钢圈内的第二内腔浇注碳钢材料，利用碳钢材料的浇注温度熔化部分厚度的钢圈，形成与钢圈冶金结合的碳钢层，同时通过控制钢圈熔化的总厚度不超过钢圈原始的厚度，在耐磨层与钢圈冶金结合，以及，碳钢层与钢圈冶金结合的基础上，以钢圈作为中间桥梁，将耐磨层稳定地固定在了碳钢层上，进而通过对由碳钢层、钢圈和耐磨层连接而成的耐磨工件进行热处理，得到最终的耐磨工件。基于上述方法制造的耐磨工件的耐磨层未产生裂纹，在耐磨工件的使用过程中耐磨层也很难脱落，因此提高了耐磨工件的质量和可用性，延长了耐磨工件的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种正在运行的磨煤辊的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种耐磨层脱落后的磨煤辊的示意图；
图3是本申请实施例提供的一种耐磨工件制造方法的流程图；
图4是本申请实施例提供的一种铸型的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种砂型的下箱的示意图；
图6是本申请实施例提供的一种热处理完成后的耐磨工件的示意图；
图7是本申请实施例提供的一种碳钢层内侧的面加工处理后的耐磨工件的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任意变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
当前很多行业都存在着将块状固体研磨成粉末的生产流程，具有使用耐磨工件的需求。例如，在工业燃煤锅炉行业中，需要利用耐磨工件将块状煤研磨成粉末，以使粉末状的煤充分燃烧，提高煤炭的燃烧率；在选矿行业中，需要利用耐磨工件将块状矿石研磨成小颗粒，再利用不同矿物的物理性质和化学性质，挑选出有价值的矿物；在水泥加工行业中，需要将块状石灰石研磨成粉末，以制造出粉末状的水泥；在化肥行业中，需要将固体的化肥原料研磨成粉末，以制造出粉末状的化肥。
下面以工业燃煤锅炉行业中所应用的耐磨工件为例，对本申请提供的耐磨工件制造方法进行详细说明。在工业燃煤锅炉行业，磨煤机是火力发电厂燃煤机组、石化厂动力燃煤锅炉中的重要设备，如图1所示的磨煤辊是磨煤机中核心的耐磨工件。在通过磨煤辊研磨块状煤时，磨煤辊与衬板配合，通过滚动来对磨煤辊与衬板之间的块状煤进行碾压和研磨，使块状煤变成粉末。粉末状的煤经过高压气流输送到锅炉中充分燃烧，能够显著提高煤炭的燃烧率，进而提高蒸汽的压力和发电效率，在节能增效的同时，还能够显著减少烟尘的排放量，具有一定的环保意义。
磨煤辊的内层为碳钢层，具有优异的可机械加工性，碳钢层通过机械加工与转轴结合，由转轴带动磨煤辊滚动。磨煤辊的外层为硬度很高的耐磨层，用于研磨粉碎煤炭或矿石等。相关技术中，磨煤辊采用堆焊工艺制造，即在锻造好的碳钢层上堆焊耐磨材料，最后形成耐磨层。通过堆焊工艺制造磨煤辊需要使用专门的焊接设备，制造效率低，制造工期长且制造成本较高。堆焊过程中由于需要反复进行冶金熔化，很容易产生焊接微裂纹，所堆焊的耐磨层的质量难以得到有效控制，给磨煤辊的使用寿命带来隐患。在实际使用过程中，磨煤辊的耐磨层上的微裂纹很容易扩展，进而造成耐磨层脱落，严重影响磨煤辊的使用寿命。其中，耐磨层脱落后的磨煤辊如图2所示。经统计，通过堆焊工艺制造的磨煤辊的使用寿命为6至10个月，使用寿命较短，因此，亟需一种能够保证磨煤辊的质量，延长磨煤辊的使用寿命的制造方法。
图3是本申请实施例提供的一种耐磨工件制造方法的流程图。参见图3，该耐磨工件制造方法包括以下步骤。
301、在铸型的内腔设置钢圈，通过钢圈将内腔分割为第一内腔和第二内腔，第一内腔为包围在第二内腔外侧的腔体。
其中，铸型用于控制耐磨工件的成型形状，是一种使熔化的金属固定成一种形状的模子。不同行业对耐磨工件的形状和大小的需求不同，相应的，制造耐磨工件所应用的铸型的大小、形状也不同，因此，铸型的大小、形状可依据行业需求灵活配置，本申请对铸型的大小和形状不加以限定。
在一个示例中，参见图4，铸型包括上箱和下箱。其中，上箱包括冒口401，冒口401用于存贮已熔化的碳钢材料，冒口401的作用是在碳钢层的凝固过程中补充已熔化的碳钢材料以填充缩孔，也即是进行补缩，减少铸件出现的缺陷。下箱包括用于控制耐磨工件的成型形状的铸型主体，钢圈402预埋在铸型主体中，将铸型主体的内腔分割为第一内腔403和第二内腔404。另外，铸型还包括耐磨材料浇注系统405和碳钢材料浇注系统406，耐磨材料浇注系统405的作用是将耐磨材料注入到第一内腔403中，碳钢材料浇注系统406的作用是将碳钢材料注入到第二内腔404中。需要说明的是，钢圈402具有斜度，倾斜的钢圈402也能够使耐磨材料凝固时产生的收缩应力得到释放，从而使耐磨层减少裂纹。
可选地，铸型是由原砂、黏结剂和其他辅料制作而成的砂型，也可以称为砂型或者铸造砂型。图5是本申请实施例提供的一种砂型的下箱的示意图，参见图5，砂型的下箱包括钢圈501、第一内腔502和第二内腔503、第一注入口504和第二注入口505。其中，第一注入口504为碳钢材料浇注系统的注入口，第二注入口505为耐磨材料浇注系统的注入口。
可选地，钢圈的材质为碳钢，与碳钢材料相同；或者，钢圈的材质为能够与耐磨材料和碳钢材料冶金结合的任一金属材质，本申请对钢圈的材质不加以限定。需要说明的是，钢圈嵌入在铸型中，内腔中钢圈的高度与内腔的高度相同，液体不能在由钢圈隔开的第一内腔和第二内腔之间流通。
302、向第一内腔浇注已熔化的第一温度的耐磨材料，使第一温度的耐磨材料熔化第一厚度的钢圈，形成与钢圈冶金结合的耐磨层，第一温度高于钢圈的熔点。
本步骤向第一内腔浇注液态的，且温度高于钢圈熔点的耐磨材料，利用所浇注的耐磨材料的温度熔化部分厚度的钢圈，使耐磨材料与钢圈实现冶金结合，形成与钢圈冶金结合的耐磨层。
第一温度也即是耐磨材料的浇注温度，是耐磨材料从浇包中流出时的温度，是能够使耐磨材料保持液态，且高于钢圈的熔点的温度。例如，第一温度可以设置在1490～1510℃之间，也就是说，第一温度可以是1490～1510℃之间的任一温度值。
可选地，耐磨材料为硬度很高的抗磨白口铸铁。进一步可选地，耐磨材料可选用化学式为KmTBCr26的抗磨白口铸铁，相应的，抗磨白口铸铁包括碳(C)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、锰(Mn)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)和钨(W)，且碳、铬、镍、钼、锰、硅、磷、硫和钨的质量比为2～3.3：23～30：0～2.5：2～3：0～2：0～1.5：0～0.1：0～0.06：0.2～0.8。也即是，抗磨白口铸铁中的化学成分如下表1所示。
表1
化学成分 C Cr Ni Mo Mn Si P S W
质量比(wt.％) 2～3.3 23～30 ≤2.5 2～3 ≤2 ≤1.5 ≤0.1 ≤0.06 0.2～0.8
其中，质量比的单位为“wt.％”，“wt”代表weight(量)，“wt.％”是指单位质量的抗磨白口铸铁中某一化学成分的物质所占的百分比。
可选地，抗磨白口铸铁中任一化学成分的质量比为该化学成分对应的质量比范围内的任一数值。例如，碳的质量比为2；铬的质量比为23；镍的质量比为2.5；钼的质量比为2；锰的质量比为2；硅的质量比为1.5；磷的质量比为0.1；硫的质量比为0.06；钨的质量比为0.2。再如，碳的质量比为3.1；铬的质量比为25；镍的质量比为2.3；钼的质量比为2.4；锰的质量比为1.8；硅的质量比为1.3；磷的质量比为0.09；硫的质量比为0.05；钨的质量比为0.6，本申请对耐磨材料所包括的各个化学成分的质量比，不加以限定。
可选地，通过使耐磨材料中的碳、铬和钼中的一个或者任意多个的结合取上限，来进一步增强耐磨材料的硬度。例如，使耐磨材料中碳的质量比为3.3；或者，使耐磨材料中铬的质量比为30；或者，使耐磨材料中钼的质量比为3。
需要说明的是，向第一内腔浇注的耐磨材料的体积与第一内腔的体积相同，以使第一内腔中充满耐磨材料，从而能够形成铸型所指定的成型形状的耐磨工件。
303、在耐磨材料浇注完成后的目标时长内，向第二内腔浇注已熔化的第二温度的碳钢材料，使第二温度的碳钢材料熔化第二厚度的钢圈，形成与钢圈冶金结合的碳钢层，碳钢层和耐磨层通过与钢圈的冶金结合连接，第二温度高于钢圈的熔点，第一厚度与第二厚度的和值小于或等于钢圈的厚度。
在耐磨材料浇注完成后，需要及时向第二内腔浇注液态的，且温度高于钢圈熔点的碳钢材料，以避免在耐磨材料凝固后再浇注碳钢材料，导致铸造效果较差。其中，在耐磨材料浇注完成后的目标时长内是指，在以第一内腔浇注满耐磨材料的时刻为起始时刻的目标时间段内，该目标时间段的时长为目标时长。例如，第一内腔浇注满耐磨材料的时刻为10时23分10秒，目标时长为10秒，则需要在10时23分10秒至10时23分20秒之间向第二内腔浇注碳钢材料。
需要说明的是，目标时长越短，碳钢层与耐磨层的连接越稳定，铸造效果越好。目标时长应控制在0～30秒之间。在实际制造过程中，若设备条件不足，例如只有一台天车能够将浇包内的材料浇注到铸型中，无法在耐磨材料浇注完成后立即浇注碳钢材料，也应将目标时长控制在30秒之内，在耐磨材料浇注完成后的30秒之内，浇注碳钢材料。可选地，碳钢材料为ZG25钢，本申请对碳钢材料的材质不加以限定。
需要说明的是，第二温度也即是碳钢材料的浇注温度，是碳钢材料从浇包中流出时的温度，是能够使碳钢材料保持液态，且高于钢圈的熔点的温度。例如，第二温度可以设置在1580～1600℃之间，也就是说，第二温度可以是1580～1600℃之间的任一温度值。
本步骤通过向第二内腔浇注液态的，且温度高于钢圈熔点的碳钢材料，利用所浇注的碳钢材料的温度熔化部分厚度的钢圈，使碳钢材料与钢圈实现冶金结合，形成与钢圈冶金结合的碳钢层，从而在耐磨层与钢圈冶金结合，以及，碳钢层与钢圈冶金结合的基础上，以钢圈作为中间桥梁，连接了耐磨层与碳钢层，在内腔中形成了整体的耐磨工件。
需要说明的是，钢圈被耐磨材料熔化的第一厚度与钢圈被碳钢材料熔化的第二厚度的和值小于或等于钢圈的厚度，以保证钢圈不会被耐磨材料或碳钢材料穿透，不会由于钢圈被穿透而使耐磨材料和碳钢材料混合，使所形成的耐磨层和碳钢层能够稳定连接的同时，不会由于耐磨材料和碳钢材料的混合，影响耐磨工件的性能。
若钢圈太薄容易被耐磨材料或碳钢材料穿透，导致耐磨材料和碳钢材料混合；若钢圈太厚，耐磨层和碳钢层分别与钢圈的一小部分冶金结合，则耐磨层和碳钢层通过钢圈的连接不够稳定，耐磨层容易脱落。因此，需要将钢圈的厚度设置在一个既不会使钢圈被穿透又不会使碳钢层和耐磨层连接不稳定的范围内。可选地，钢圈的厚度可设置在3～5毫米之间，也即是，钢圈的厚度可设置为3毫米、3.5毫米、4毫米或者5毫米等3～5毫米之间的任一数值。
通过将钢圈的厚度限制在3～5毫米这一数值范围内，形成一个薄厚适宜的钢圈，既能够有效隔离耐磨材料和碳钢材料，避免耐磨材料与碳钢材料的混合，又能使碳钢层和耐磨层稳定连接，从而在耐磨工件使用过程中，耐磨层也很难脱落，进一步提高了耐磨工件的可用性和质量，延长了耐磨工件的使用寿命。
需要说明的是，向第二内腔浇注的碳钢材料的体积与第二内腔的体积相同，以使第二内腔中充满碳钢材料，从而能够形成铸型所指定的成型形状的耐磨工件。
304、对由已连接的碳钢层、钢圈和耐磨层组成的耐磨工件进行热处理，得到热处理后的耐磨工件。
其中，热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。
可选地，结合淬火和软化退火等热处理方式，来对耐磨工件进行热处理，得到热处理后的耐磨工件。相应的，上述步骤304包括：将耐磨工件加热至960～1000℃，且按照960～1000℃的温度保温1～8小时；将按照960～1000℃的温度保温1～8小时后的耐磨工件缓冷至700～750℃，且按照700～750℃的温度保温4～10小时；将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的耐磨工件冷却至常温，得到热处理后的耐磨工件。通过上述热处理过程，能够有效提升耐磨工件中耐磨层的硬度，耐磨层的硬度能够达到HRC56(洛氏硬度56级)以上。
例如，将耐磨工件加热至960℃，且按照960℃的温度保温3小时；将按照960℃的温度保温1小时后的耐磨工件缓冷至700℃，且按照700℃的温度保温8小时；将按照700℃的温度保温8小时后的耐磨工件冷却至常温，得到热处理后的耐磨工件，以进一步提高耐磨层的硬度和耐磨性。
再如，将耐磨工件加热至980℃，且按照980℃的温度保温2小时；将按照980℃的温度保温2小时后的耐磨工件缓冷至730℃，且按照730℃的温度保温6小时；将按照730℃的温度保温6小时后的耐磨工件冷却至常温，得到热处理后的耐磨工件，以进一步提高耐磨层的硬度和耐磨性。
再如，将耐磨工件加热至980℃，且按照980℃的温度保温2小时；将按照980℃的温度保温2小时后的耐磨工件缓冷至740℃，且按照730℃的温度保温5小时；将按照740℃的温度保温5小时后的耐磨工件冷却至常温，得到热处理后的耐磨工件，以进一步提高耐磨层的硬度和耐磨性。
可选地，采用炉冷方式，将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的耐磨工件冷却至常温，得到热处理后的耐磨工件，以便于控制耐磨工件的冷却速度，从而灵活控制耐磨工件的性能。或者，采用炉冷方式，将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的耐磨工件缓冷至600℃以下，采用空冷方式，将缓冷至600℃以下的耐磨工件冷却至常温，得到热处理后的耐磨工件，以通过空冷的方式，加快耐磨工件的冷却速度，进一步提高耐磨工件的硬度。本申请对热处理过程中将耐磨工件冷却至常温的方式，不加以限定。
图6是本申请实施例提供的一种热处理完成后的耐磨工件的示意图。如图6所示，碳钢层、钢圈和耐磨层稳定结合在一起，构成了耐磨工件。需要说明的是，为了使碳钢层能够与转轴通过机械加工结合在一起，还需要对碳钢层内侧的一面进行加工处理，得到如图7所示的耐磨工件。
需要说明的是，也可以采用淬火、退火、正火、淬火、回火和化学热处理等热处理方式中的任一种或者任意多种的结合来对耐磨工件进行热处理，以使耐磨工件的硬度符合技术需求，本申请对热处理的具体方式，不加以限定。
需要说明的是，在对由已连接的碳钢层、钢圈和耐磨层组成的耐磨工件进行热处理，得到热处理后的耐磨工件之前，还需要从内腔中取出固态的耐磨工件，将耐磨工件放入热处理炉中进行热处理。可选地，若铸型为砂型，则通过落砂处理，将耐磨工件与砂型分离，从而从内腔中取出固态的耐磨工件。可选地，在从内腔中取出耐磨工件之后，还需要对耐磨工件进行清理，以使耐磨工件符合应用需求。例如，在从内腔中取出耐磨工件之后，还执行切除冒口、清理金属毛刺等清理过程。
需要说明的是，上述实施例以耐磨工件是磨煤辊为例进行了详细说明，其他耐磨工件的制造过程与上述磨煤辊的制作过程同理，本申请不再一一赘述。
本申请提供的耐磨工件制造方法，应用内腔由钢圈分割成两部分的铸型来铸造耐磨工件。通过向包围在钢圈外的第一内腔浇注耐磨材料，利用耐磨材料的浇注温度熔化部分厚度的钢圈，形成与钢圈冶金结合的耐磨层，此时由于钢圈内的内腔空置，耐磨材料凝固收缩时产生收缩应力能够得到释放，从而能够减少耐磨层由于收缩应力无法释放而产生的裂纹，进而通过向钢圈内的第二内腔浇注碳钢材料，利用碳钢材料的浇注温度熔化部分厚度的钢圈，形成与钢圈冶金结合的碳钢层，同时通过控制钢圈熔化的总厚度不超过钢圈原始的厚度，在耐磨层与钢圈冶金结合，以及，碳钢层与钢圈冶金结合的基础上，以钢圈作为中间桥梁，将耐磨层稳定地固定在了碳钢层上，进而通过对由碳钢层、钢圈和耐磨层连接而成的耐磨工件进行热处理，得到最终的耐磨工件。基于上述方法制造的耐磨工件的耐磨层未产生裂纹，在耐磨工件的使用过程中耐磨层也很难脱落，因此提高了耐磨工件的质量和可用性，延长了耐磨工件的使用寿命。
并且，本申请根据复合铸造的工艺方法，通过耐磨材料和碳钢材料的浇注即可铸造出耐磨工件，相较于堆焊的方式，不需要专门的堆焊设备，降低了耐磨工件的制造成本，也不需要一层一层进行堆焊，提高了制造效率。并且，耐磨工件的耐磨层冶炼浇注后整体成型，内部质量优于堆焊成型，裂纹、夹渣和气孔等冶金缺陷较少，从而在降本增效的基础上，进一步提高了耐磨工件的质量和可用性，延长了耐磨工件的使用寿命。通过本申请提供的方法制造的耐磨工件的使用寿命至少在10个月以上，相较于堆焊制造的耐磨工件，使用寿命实现了显著延长。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐磨工件制造方法，其特征在于，所述方法包括：
在铸型的内腔设置钢圈，通过所述钢圈将所述内腔分割为第一内腔和第二内腔，所述第一内腔为包围在所述第二内腔外侧的腔体，所述铸型用于控制耐磨工件的成型形状；
向所述第一内腔浇注已熔化的第一温度的耐磨材料，使所述第一温度的耐磨材料熔化第一厚度的所述钢圈，形成与所述钢圈冶金结合的耐磨层，所述第一温度高于所述钢圈的熔点；
在所述耐磨材料浇注完成后的目标时长内，向所述第二内腔浇注已熔化的第二温度的碳钢材料，使所述第二温度的碳钢材料熔化第二厚度的所述钢圈，形成与所述钢圈冶金结合的碳钢层，所述碳钢层和所述耐磨层通过与所述钢圈的冶金结合连接，所述第二温度高于所述钢圈的熔点，所述第一厚度与所述第二厚度的和值小于或等于所述钢圈的厚度；
对由已连接的所述碳钢层、所述钢圈和所述耐磨层组成的耐磨工件进行热处理，得到热处理后的耐磨工件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对由已连接的所述碳钢层、所述钢圈和所述耐磨层组成的耐磨工件进行热处理，得到热处理后的耐磨工件，包括：
将所述耐磨工件加热至960～1000℃，且按照960～1000℃的温度保温1～8小时；
将按照960～1000℃的温度保温1～8小时后的所述耐磨工件缓冷至700～750℃，且按照700～750℃的温度保温4～10小时；
将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的所述耐磨工件冷却至常温，得到所述热处理后的耐磨工件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的所述耐磨工件冷却至常温，得到所述热处理后的耐磨工件，包括：
采用炉冷方式，将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的所述耐磨工件冷却至常温，得到所述热处理后的耐磨工件；
或者，采用炉冷方式，将按照700～750℃的温度保温4～10小时后的所述耐磨工件缓冷至600℃以下，采用空冷方式，将缓冷至600℃以下的所述耐磨工件冷却至常温，得到所述热处理后的耐磨工件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述第二内腔浇注已熔化的第二温度的碳钢材料，使所述第二温度的碳钢材料熔化第二厚度的所述钢圈，形成与所述钢圈冶金结合的碳钢层之后，所述方法还包括：
在所述碳钢层凝固的过程中，通过冒口向所述第二内腔补充已熔化的碳钢材料，使所补充的已熔化的碳钢材料填充所述碳钢层由于凝固收缩而产生的缩孔，所述冒口位于所述第二内腔的上方，用于存贮已熔化的碳钢材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢圈的厚度在3～5毫米之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耐磨材料为抗磨白口铸铁。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述抗磨白口铸铁包括碳、铬、镍、钼、锰、硅、磷、硫和钨，且所述碳、所述铬、所述镍、所述钼、所述锰、所述硅、所述磷、所述硫和所述钨的质量比为2～3.3：23～30：0～2.5：2～3：0～2：0～1.5：0～0.1：0～0.06：0.2～0.8。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标时长在0～30秒之间。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度在1490～1510℃之间。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二温度在1580～1600℃之间。
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