CN115261759B - 一种耐磨式沉没辊 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型耐磨式沉没辊及其制备方法，涉及锌锅配套设备技术领域。本发明沉没辊包括辊体、辊头，辊体包括圆柱状的辊主体以及对称设于辊主体两侧的连接台，辊主体的外表面车削加工有连续的螺旋状沟槽，辊主体外表面位于螺旋状沟槽外部的区域形成有辊体覆层，螺旋状沟槽的内部形成有沟槽覆层；制备方法包括熔炼、浇铸、退火冷却、焊接、沟槽加工、溶剂清洗、喷砂处理、辊体覆层制备和沟槽覆层制备。本发明提高了沉没辊外表面的耐磨损、耐腐蚀性能，带钢在辊面滑动时不易打滑，辊面不易被锌液腐蚀；沟槽覆层保持沟槽的长效润滑性和耐高温性，该沉没辊具有良好的耐磨性、耐高温性，延长了使用寿命。

Description

一种耐磨式沉没辊
技术领域
本发明涉及锌锅配套设备技术领域，具体涉及一种耐磨式沉没辊。
背景技术
冷轧热镀锌生产中，机组的锌锅内采用的沉没辊，浸没在460~600℃的锌液内，并与带钢接触，属于从动辊。由于沉没辊在锌锅内长时间的浸泡和腐蚀，其辊面质量逐渐下降，若不及时更换则会严重影响镀锌产品表面质量。但频繁更换沉没辊又必然会增加机组的停车次数，产量降低的同时，废次产品大大增加，严重影响经济效益。
公布号CN113278959A的专利公开了一种沉没辊的生产方法，包括以下步骤：S1、沉没辊本体圆周表面的左右螺旋槽加工；S2、沉没辊表面喷砂处理；S3、沉没辊表面防腐耐磨涂层的5遍变角度喷涂底层加工；S4、沉没辊表面防腐耐磨涂层的5遍变角度喷涂中层加工；S5：沉没辊表面防腐耐磨涂层的5遍变角度喷涂表层加工。该发明在沉没辊本体的表面形成了反向螺旋的左右螺旋槽，降低了锌渣在槽底的附着，从而延长了沉没辊的使用寿命。经研究发现，现有的沉没辊及其制备方法，无法在沉没辊的外表面保持耐磨损、耐腐蚀性能的同时，保持沟槽的长效润滑性和耐高温性，以进一步延长使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨式沉没辊，用于解决现有技术中无法在沉没辊的外表面保持耐磨损、耐腐蚀性能的同时，保持沟槽的长效润滑性和耐高温性，以进一步延长使用寿命的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种耐磨式沉没辊，包括辊体、辊头，两个辊头对称焊接于辊体的两端，辊体包括圆柱状的辊主体以及对称设于辊主体两侧的连接台，所述辊主体的外表面车削加工有连续的螺旋状沟槽，辊主体外表面位于螺旋状沟槽外部的区域形成有辊体覆层，螺旋状沟槽的内部形成有沟槽覆层。
进一步的，所述连接台从远离辊主体侧至靠近辊主体侧呈截面不断增大的圆台状，辊主体的两端外表面位于连接台的外缘环形阵列分布多个减重孔，减重孔的截面形状呈腰型或圆形；螺旋状沟槽的深度为0.3~0.6mm，宽度为5.2~8.6mm，螺距为10~15mm。
本发明还提供了上述耐磨式沉没辊的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按照以下重量百分比的元素称取合金原料：Si 0.4~0.9%、Cr 3.5~8.5%、Mn 0.15~0.37%、Ni 5.7~9.2%、Ti 0.6~1.5%、Mo 0.6~1.4%、W 0.2~0.7%、Ir 0.4~1.2%、C≤0.2%、P≤0.012%、S≤0.012%，余量为Fe和不可避免的杂质；将各合金原料进行熔炼得到熔炼液，熔炼过程中吹入氮气除氧；其中，熔炼的温度为1650~1690℃；
S2、浇铸：将熔炼液浇铸至辊体模具和辊头模具内，冷却脱模得到辊体铸锭和辊头铸锭；
S3、退火冷却：将辊体铸锭和辊头铸锭升温至820~850℃，退火处理4~6小时，自然冷却至室温得到辊体粗品和辊头粗品；
S4、焊接：将两个辊头粗品焊接在辊体粗品的两端得到沉没辊粗品；
S5、沟槽加工：在沉没辊粗品的外围车削加工深度0.3~0.6mm、宽度5.2~8.6mm、螺距10~15mm的螺旋状沟槽，得到具槽沉没辊半成品；
S6、溶剂清洗：具槽沉没辊半成品浸入丙酮中超声清洗20~30min，再浸入去离子水中超声清洗20~30min，最后浸入无水乙醇中超声清洗20~30min，干燥得到去污沉没辊半成品；
S7、喷砂处理：采用喷砂机和空气压缩机在去污沉没辊半成品的表面做喷砂处理，得到喷砂沉没辊半成品；
S8、辊体覆层制备：在喷砂沉没辊半成品外表面位于沟槽外的部位刷涂辊体覆层料，加热固化得到辊体覆层；
S9、沟槽覆层制备：在螺旋状沟槽内采用激光熔覆沟槽覆层料得到沟槽覆层，完成该耐磨式沉没辊的制备。
沉没辊合金成分添加有Mo、W、Ir元素，严格控制各元素的含量，熔炼得到熔炼液；Mo元素是一种难熔金属，熔点为2630℃，再结晶温度约为900℃，高温时强度高、加工性能良好，Mo能够与Fe、Cr、Ni等元素良好结合，退火冷却时少量Mo与S生成MoS2固体润附膜，具有良好的润滑性和耐磨效果；W元素的熔点高，高温强度和抗蠕变性能以及导热、导电性能好，高温熔炼、退火冷却的过程中改善Fe相合金的组织，提高沉没辊的抗拉强度；Ir元素具有优良的耐腐蚀性和稳定性，且膨胀系数极小，分散进入Fe相合金的组织后，不仅能降低沉没辊的热膨胀系数，还能提高其耐腐蚀性，降低高温锌液腐蚀的速率。
进一步的，所述喷砂磨料由研磨玻璃微珠、棕刚玉、碳化硅按照质量比4~8：1~3：0.3~0.8混合而成，研磨玻璃微珠的粒径为300~400目，耐火温度为800℃，比重为2.4~2.6g/cm3；喷砂的压力为0.6~0.8MPa，喷砂角度为90°，喷砂处理后的粗糙度Ra为3~4。
喷砂磨料采用研磨玻璃微珠、棕刚玉、碳化硅混合而成的喷砂磨料，研磨玻璃微珠硬度高、耐高温、化学性能稳定，棕刚玉机械强度高、耐火耐高温，碳化硅性脆而锋利；喷砂磨料去除了沉没辊半成品外表面的毛刺、划痕、氧化皮，提高表面的洁净度，使其各处亮度系数保持均匀，利于后续辊体覆层和沟槽覆层的附着。
进一步的，所述辊体覆层料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将纳米氮化硅粉末、纳米二氧化硅粉末、纳米氧化钙粉末和纳米氧化铬粉末按照质量比0.2~0.6：2.6~5.2：0.8~1.5：0.5~1.2混合均匀得到主体骨料；主体骨料与辅助填料、硅酸钠混合均匀得到混合料；辅助填料由氧化镁与硫化锰按照质量比1~2：1混合而成，辅助填料的用量为主体骨料质量的16~23%，硅酸钠的用量为主体骨料质量的1.2~1.8倍；
步骤二，将直径3~5mm的不锈钢研磨球与混合料按照球料比3~6：1混合，加入混合料质量3~6倍的乙醇，装入球磨罐内，以200~300rpm转速球磨12~16小时得到球磨料；
步骤三，将球磨料于55~65℃下真空干燥11~15小时得到该辊体覆层料。
辊体覆层料由主体骨料、辅助骨料、粘合剂硅酸钠经混合、球磨、真空干燥得到；其中，主体骨料以纳米二氧化硅粉末为主成分，配合纳米氮化硅粉末、纳米氧化钙粉末和纳米氧化铬粉末混合得到，氮化硅具有润滑性，硬度大且耐磨损，提高辊体覆层料的耐磨性；氧化钙作为保护填充剂促进硅酸钠与主体骨料和辅助填料的粘合，能够吸收锌液和锌渣内的水分，保持沉没辊外表面的干燥；氧化铬作为耐磨、耐腐蚀的填充剂，进一步提高辊体覆层料的耐磨耐腐蚀性；程序化升温的加热固化形成辊体覆层，提高了沉没辊外表面的耐磨损、耐腐蚀性能，带钢在辊面滑动时不易打滑，辊面不易被锌液腐蚀。
进一步的，步骤S8加热固化的过程为：升温至45~60℃，保温固化1~2小时；升温至105~115℃，保温固化2~3小时；以2~4℃/min的速率升温至480~520℃，保温固化1~2小时；以3~5℃/min的速率升温至880~915℃，保温固化0.5~1小时。
进一步的，步骤S9采用激光熔覆沟槽覆层料得到沟槽覆层包括以下步骤：
步骤一，按照以下重量百分比的元素称取合金原料：Cr 25~32%、Si 1.5~3.2%、Ni2.2~2.8%、W 3.5~5.8%、Fe 1.2~2.7%、C 0.6~1.1%、Mn 0.02~0.06%、Mo 0.03~0.08%，余量为Co和不可避免的杂质；各合金原料混合均匀得到合金粉体；
步骤二，将合金粉体、氮化硅粉末和二硫化钨粉末混合均匀后，得到混合粉体，氮化硅粉末和二硫化钨粉末的用量分别为合金粉体质量的3~6%、5~12%；将直径3~5mm的不锈钢研磨球与混合粉体按照球料比3~6：1混合，装入球磨罐内，以300~500rpm转速球磨4~6小时得到熔覆粉体；
步骤三，采用激光熔覆设备将熔覆粉体熔覆在螺旋状沟槽内，在电流320~380A、频率30~40Hz、脉宽1~2ms、扫描速度4~8mm/s的条件下得到沟槽覆层。
沟槽覆层料采用多种合金原料与氮化硅粉末、二硫化钨粉末经混合、球磨、激光熔覆得到，合金原料中Mo被激光能量熔融，与Fe、Cr、Ni等元素良好结合；二硫化钨具有很低的摩擦系数、较高的极压性能，降低了沟槽覆层的摩擦系数；氮化硅具有耐高温性、润滑性且耐磨损，进一步提高沟槽覆层的耐磨性、耐高温性；通过对激光熔覆设备电流、频率、脉宽、扫描速度条件的优化，使得沟槽覆层连续且厚薄均匀，保持沟槽的长效润滑性和耐高温性。
本发明具备下述有益效果：
本发明的沉没辊，通过在辊主体的外表面车削加工有连续的螺旋状沟槽，方便锌液的流动，延长锌液的流动时间，延缓锌渣在锌锅槽底的堆叠时间；在辊主体的外表面、螺旋状沟槽的内部分别形成辊体覆层和沟槽覆层，提高了沉没辊外表面的耐磨损、耐腐蚀性能，带钢在辊面滑动时不易打滑，辊面不易被锌液腐蚀；沟槽覆层保持沟槽的长效润滑性和耐高温性，该沉没辊具有良好的耐磨性、耐高温性，延长了使用寿命。
本发明沉没辊的制备方法，通过在喷砂沉没辊半成品外表面位于沟槽外的部位形成辊体覆层，在螺旋状沟槽内形成沟槽覆层；辊体覆层使得带钢在辊面滑动时不易打滑，提高了沉没辊的耐磨耐腐蚀性能，提高钢带的传输效率，减少锌液在辊体表面的停留时间；沟槽覆层的润滑性、耐高温性，使得锌液在螺旋状沟槽内的流动时间延长，降低锌渣在锌锅槽底的附着，延缓锌渣在锌锅槽底的堆叠时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明耐磨式沉没辊的主视图；
图2为本发明的一种耐磨式沉没辊的侧视图；
图3为本发明的另一种耐磨式沉没辊的侧视图；
图4为本发明耐磨式沉没辊的制备方法流程图。
附图标记：1、辊体；2、辊头；11、辊主体；12、连接台；13、螺旋状沟槽；14、辊体覆层；15、沟槽覆层；16、减重孔。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-3所示，本实施例提供一种耐磨式沉没辊，包括辊体1、辊头2，两个辊头2对称焊接于辊体1的两端，辊体1包括圆柱状的辊主体11以及对称设于辊主体11两侧的连接台12，辊主体11的外表面车削加工有连续的螺旋状沟槽13，辊主体11外表面位于螺旋状沟槽13外部的区域形成有辊体覆层14，螺旋状沟槽13的内部形成有沟槽覆层15。
连接台12从远离辊主体11侧至靠近辊主体11侧呈截面不断增大的圆台状，辊主体11的两端外表面位于连接台12的外缘环形阵列分布多个减重孔16，减重孔16的截面形状呈图2所示的腰型或图3所示的圆形。
如图4所示，本实施例耐磨式沉没辊的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按照以下重量百分比的元素称取合金原料：Si 0.6%、Cr 5.3%、Mn0.23%、Ni 6.6%、Ti 0.9%、Mo 0.9%、W 0.5%、Ir 0.9%、C 0.1%、P 0.008%、S 0.006%，余量为Fe和不可避免的杂质；将各合金原料进行熔炼得到熔炼液，熔炼过程中吹入氮气除氧；其中，熔炼的温度为1672℃；
S2、浇铸：将熔炼液浇铸至辊体模具和辊头模具内，冷却脱模得到辊体铸锭和辊头铸锭；
S3、退火冷却：将辊体铸锭和辊头铸锭升温至836℃，退火处理5.5小时，自然冷却至室温得到辊体粗品和辊头粗品；
S4、焊接：将两个辊头粗品焊接在辊体粗品的两端得到沉没辊粗品；
S5、沟槽加工：在沉没辊粗品的外围车削加工深度0.5mm、宽度6.5mm、螺距13mm的螺旋状沟槽，得到具槽沉没辊半成品；
S6、溶剂清洗：具槽沉没辊半成品浸入丙酮中超声清洗26min，再浸入去离子水中超声清洗24min，最后浸入无水乙醇中超声清洗28min，干燥得到去污沉没辊半成品；
S7、喷砂处理：采用喷砂机和空气压缩机在去污沉没辊半成品的表面做喷砂处理，得到喷砂沉没辊半成品；其中，喷砂磨料由研磨玻璃微珠、棕刚玉、碳化硅按照质量比6：2：0.5混合而成，研磨玻璃微珠的粒径为320目，耐火温度为800℃，比重为2.46g/cm3；喷砂的压力为0.65MPa，喷砂角度为90°，喷砂处理后的粗糙度Ra为3.2；
S8、辊体覆层制备：在喷砂沉没辊半成品外表面位于沟槽外的部位刷涂辊体覆层料，加热固化得到辊体覆层；加热固化的过程为：升温至52℃，保温固化1.5小时；升温至112℃，保温固化2.6小时；以3℃/min的速率升温至495℃，保温固化1.2小时；以3.5℃/min的速率升温至902℃，保温固化0.6小时；
其中，辊体覆层料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将纳米氮化硅粉末、纳米二氧化硅粉末、纳米氧化钙粉末和纳米氧化铬粉末按照质量比0.4：3.6：1.3：0.8混合均匀得到主体骨料；主体骨料与辅助填料、硅酸钠混合均匀得到混合料；辅助填料由氧化镁与硫化锰按照质量比1.5：1混合而成，辅助填料的用量为主体骨料质量的18%，硅酸钠的用量为主体骨料质量的1.6倍；
步骤二，将直径4mm的不锈钢研磨球与混合料按照球料比5：1混合，加入混合料质量4倍的乙醇，装入球磨罐内，以250rpm转速球磨14小时得到球磨料；
步骤三，将球磨料于59℃下真空干燥13小时得到该辊体覆层料；
S9、沟槽覆层制备：在螺旋状沟槽内采用激光熔覆沟槽覆层料得到沟槽覆层，完成该耐磨式沉没辊的制备；激光熔覆采用LMY500型Nd：YAG固体激光加工设备，该设备配备有激光发射器、激光脉冲电源、冷却系统、操作平台、粉末输送机构、自动控制系统，粉末输送机构采用单筒输送器。
其中，采用激光熔覆沟槽覆层料得到沟槽覆层包括以下步骤：
步骤一，按照以下重量百分比的元素称取合金原料：Cr 28%、Si 2.3%、Ni 2.6%、W4.6%、Fe 1.8%、C 0.8%、Mn 0.04%、Mo 0.07%，余量为Co和不可避免的杂质；各合金原料混合均匀得到合金粉体；
步骤二，将合金粉体、氮化硅粉末和二硫化钨粉末混合均匀后，得到混合粉体，氮化硅粉末和二硫化钨粉末的用量分别为合金粉体质量的5%、9%；将直径3mm的不锈钢研磨球与混合粉体按照球料比5：1混合，装入球磨罐内，以450rpm转速球磨5.5小时得到熔覆粉体；
步骤三，采用激光熔覆设备将熔覆粉体熔覆在螺旋状沟槽内，在电流360A、频率33Hz、脉宽1.2ms、扫描速度5mm/s的条件下得到沟槽覆层。
制备得到的沉没辊成品，经检测使用寿命与现有的沉没辊相比增加80%，抗拉强度980MPa，屈服强度625MPa，硬度HB350。
实施例2
如图4所示，本实施例提供一种耐磨式沉没辊的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按照以下重量百分比的元素称取合金原料：Si 0.8%、Cr 6.2%、Mn0.24%、Ni 8.4%、Ti 1.1%、Mo 1.2%、W 0.3%、Ir 0.7%、C 0.11%、P 0.008%、S 0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质；将各合金原料进行熔炼得到熔炼液，熔炼过程中吹入氮气除氧；其中，熔炼的温度为1680℃；
S2、浇铸：将熔炼液浇铸至辊体模具和辊头模具内，冷却脱模得到辊体铸锭和辊头铸锭；
S3、退火冷却：将辊体铸锭和辊头铸锭升温至836℃，退火处理4.8小时，自然冷却至室温得到辊体粗品和辊头粗品；
S4、焊接：将两个辊头粗品焊接在辊体粗品的两端得到沉没辊粗品；
S5、沟槽加工：在沉没辊粗品的外围车削加工深度0.5mm、宽度7.6mm、螺距14mm的螺旋状沟槽，得到具槽沉没辊半成品；
S6、溶剂清洗：具槽沉没辊半成品浸入丙酮中超声清洗26min，再浸入去离子水中超声清洗22min，最后浸入无水乙醇中超声清洗27min，干燥得到去污沉没辊半成品；
S7、喷砂处理：采用喷砂机和空气压缩机在去污沉没辊半成品的表面做喷砂处理，得到喷砂沉没辊半成品；其中，喷砂磨料由研磨玻璃微珠、棕刚玉、碳化硅按照质量比7：2.5：0.5混合而成，研磨玻璃微珠的粒径为360目，耐火温度为800℃，比重为2.5g/cm3；喷砂的压力为0.68MPa，喷砂角度为90°，喷砂处理后的粗糙度Ra为3.5；
S8、辊体覆层制备：在喷砂沉没辊半成品外表面位于沟槽外的部位刷涂辊体覆层料，加热固化得到辊体覆层；加热固化的过程为：升温至56℃，保温固化1.6小时；升温至112℃，保温固化2.5小时；以3.5℃/min的速率升温至512℃，保温固化1.6小时；以4.2℃/min的速率升温至906℃，保温固化0.7小时；
其中，辊体覆层料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将纳米氮化硅粉末、纳米二氧化硅粉末、纳米氧化钙粉末和纳米氧化铬粉末按照质量比0.5：4.5：1.2：1.1混合均匀得到主体骨料；主体骨料与辅助填料、硅酸钠混合均匀得到混合料；辅助填料由氧化镁与硫化锰按照质量比1.8：1混合而成，辅助填料的用量为主体骨料质量的21%，硅酸钠的用量为主体骨料质量的1.6倍；
步骤二，将直径4.2mm的不锈钢研磨球与混合料按照球料比4.5：1混合，加入混合料质量5.2倍的乙醇，装入球磨罐内，以280rpm转速球磨15小时得到球磨料；
步骤三，将球磨料于62℃下真空干燥13.5小时得到该辊体覆层料；
S9、沟槽覆层制备：在螺旋状沟槽内采用激光熔覆沟槽覆层料得到沟槽覆层，完成该耐磨式沉没辊的制备；激光熔覆采用LMY500型Nd：YAG固体激光加工设备，该设备配备有激光发射器、激光脉冲电源、冷却系统、操作平台、粉末输送机构、自动控制系统，粉末输送机构采用单筒输送器。
其中，采用激光熔覆沟槽覆层料得到沟槽覆层包括以下步骤：
步骤一，按照以下重量百分比的元素称取合金原料：Cr 30%、Si 2.6%、Ni 2.6%、W4.5%、Fe 1.7%、C 0.9%、Mn 0.05%、Mo 0.07%，余量为Co和不可避免的杂质；各合金原料混合均匀得到合金粉体；
步骤二，将合金粉体、氮化硅粉末和二硫化钨粉末混合均匀后，得到混合粉体，氮化硅粉末和二硫化钨粉末的用量分别为合金粉体质量的4.6%、9%；将直径4mm的不锈钢研磨球与混合粉体按照球料比5：1混合，装入球磨罐内，以450rpm转速球磨5.2小时得到熔覆粉体；
步骤三，采用激光熔覆设备将熔覆粉体熔覆在螺旋状沟槽内，在电流370A、频率36Hz、脉宽1.5ms、扫描速度6mm/s的条件下得到沟槽覆层。
制备得到的沉没辊成品，经检测使用寿命与现有的沉没辊相比增加70%，抗拉强度973MPa，屈服强度615MPa，硬度HB326。
实施例3
S1、熔炼：按照以下重量百分比的元素称取合金原料：Si 0.8%、Cr 5.6%、Mn0.32%、Ni 8.6%、Ti 1.2%、Mo 1.3%、W 0.6%、Ir 0.9%、C 0.1%、P 0.007%、S 0.006%，余量为Fe和不可避免的杂质；将各合金原料进行熔炼得到熔炼液，熔炼过程中吹入氮气除氧；其中，熔炼的温度为1680℃；
S2、浇铸：将熔炼液浇铸至辊体模具和辊头模具内，冷却脱模得到辊体铸锭和辊头铸锭；
S3、退火冷却：将辊体铸锭和辊头铸锭升温至845℃，退火处理6小时，自然冷却至室温得到辊体粗品和辊头粗品；
S4、焊接：将两个辊头粗品焊接在辊体粗品的两端得到沉没辊粗品；
S5、沟槽加工：在沉没辊粗品的外围车削加工深度0.6mm、宽度7.5mm、螺距15mm的螺旋状沟槽，得到具槽沉没辊半成品；
S6、溶剂清洗：具槽沉没辊半成品浸入丙酮中超声清洗30min，再浸入去离子水中超声清洗28min，最后浸入无水乙醇中超声清洗26min，干燥得到去污沉没辊半成品；
S7、喷砂处理：采用喷砂机和空气压缩机在去污沉没辊半成品的表面做喷砂处理，得到喷砂沉没辊半成品；其中，喷砂磨料由研磨玻璃微珠、棕刚玉、碳化硅按照质量比7.2：2.2：0.6混合而成，研磨玻璃微珠的粒径为400目，耐火温度为800℃，比重为2.6g/cm3；喷砂的压力为0.72MPa，喷砂角度为90°，喷砂处理后的粗糙度Ra为3.6；
S8、辊体覆层制备：在喷砂沉没辊半成品外表面位于沟槽外的部位刷涂辊体覆层料，加热固化得到辊体覆层；加热固化的过程为：升温至58℃，保温固化1.8小时；升温至112℃，保温固化2.6小时；以3.5℃/min的速率升温至510℃，保温固化1.8小时；以4.6℃/min的速率升温至906℃，保温固化0.8小时；
其中，辊体覆层料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将纳米氮化硅粉末、纳米二氧化硅粉末、纳米氧化钙粉末和纳米氧化铬粉末按照质量比0.5：4.8：1.4：0.9混合均匀得到主体骨料；主体骨料与辅助填料、硅酸钠混合均匀得到混合料；辅助填料由氧化镁与硫化锰按照质量比1.8：1混合而成，辅助填料的用量为主体骨料质量的21%，硅酸钠的用量为主体骨料质量的1.7倍；
步骤二，将直径5mm的不锈钢研磨球与混合料按照球料比5.5：1混合，加入混合料质量4.5倍的乙醇，装入球磨罐内，以280rpm转速球磨16小时得到球磨料；
步骤三，将球磨料于63℃下真空干燥11.5小时得到该辊体覆层料；
S9、沟槽覆层制备：在螺旋状沟槽内采用激光熔覆沟槽覆层料得到沟槽覆层，完成该耐磨式沉没辊的制备；激光熔覆采用LMY500型Nd：YAG固体激光加工设备，该设备配备有激光发射器、激光脉冲电源、冷却系统、操作平台、粉末输送机构、自动控制系统，粉末输送机构采用单筒输送器。
其中，采用激光熔覆沟槽覆层料得到沟槽覆层包括以下步骤：
步骤一，按照以下重量百分比的元素称取合金原料：Cr 31%、Si 2.8%、Ni 2.7%、W5.2%、Fe 2.3%、C 0.8%、Mn 0.05%、Mo 0.06%，余量为Co和不可避免的杂质；各合金原料混合均匀得到合金粉体；
步骤二，将合金粉体、氮化硅粉末和二硫化钨粉末混合均匀后，得到混合粉体，氮化硅粉末和二硫化钨粉末的用量分别为合金粉体质量的5.2%、10%；将直径4.6mm的不锈钢研磨球与混合粉体按照球料比5：1混合，装入球磨罐内，以480rpm转速球磨5.5小时得到熔覆粉体；
步骤三，采用激光熔覆设备将熔覆粉体熔覆在螺旋状沟槽内，在电流340A、频率38Hz、脉宽2ms、扫描速度7.2mm/s的条件下得到沟槽覆层。
制备得到的沉没辊成品，经检测使用寿命与现有的沉没辊相比增加85%，抗拉强度988MPa，屈服强度632MPa，硬度HB357。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种耐磨式沉没辊，包括辊体（1）、辊头（2），两个辊头（2）对称焊接于辊体（1）的两端，辊体（1）包括圆柱状的辊主体（11）以及对称设于辊主体（11）两侧的连接台（12），其特征在于，所述辊主体（11）的外表面车削加工有连续的螺旋状沟槽（13），辊主体（11）外表面位于螺旋状沟槽（13）外部的区域形成有辊体覆层（14），螺旋状沟槽（13）的内部形成有沟槽覆层（15）；
所述连接台（12）从远离辊主体（11）侧至靠近辊主体（11）侧呈截面不断增大的圆台状，辊主体（11）的两端外表面位于连接台（12）的外缘环形阵列分布多个减重孔（16），减重孔（16）的截面形状呈腰型或圆形；螺旋状沟槽（13）的深度为0.3~0.6mm，宽度为5.2~8.6mm，螺距为10~15mm；
该耐磨式沉没辊的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按照以下重量百分比的元素称取合金原料：Si 0.4~0.9%、Cr 3.5~8.5%、Mn0.15~0.37%、Ni 5.7~9.2%、Ti 0.6~1.5%、Mo 0.6~1.4%、W 0.2~0.7%、Ir 0.4~1.2%、C≤0.2%、P≤0.012%、S≤0.012%，余量为Fe和不可避免的杂质；将各合金原料进行熔炼得到熔炼液，熔炼过程中吹入氮气除氧；其中，熔炼的温度为1650~1690℃；
S2、浇铸：将熔炼液浇铸至辊体模具和辊头模具内，冷却脱模得到辊体铸锭和辊头铸锭；
S3、退火冷却：将辊体铸锭和辊头铸锭升温至820~850℃，退火处理4~6小时，自然冷却至室温得到辊体粗品和辊头粗品；
S4、焊接：将两个辊头粗品焊接在辊体粗品的两端得到沉没辊粗品；
S5、沟槽加工：在沉没辊粗品的外围车削加工深度0.3~0.6mm、宽度5.2~8.6mm、螺距10~15mm的螺旋状沟槽，得到具槽沉没辊半成品；
S6、溶剂清洗：具槽沉没辊半成品浸入丙酮中超声清洗20~30min，再浸入去离子水中超声清洗20~30min，最后浸入无水乙醇中超声清洗20~30min，干燥得到去污沉没辊半成品；
S7、喷砂处理：采用喷砂机和空气压缩机在去污沉没辊半成品的表面做喷砂处理，得到喷砂沉没辊半成品；
S8、辊体覆层制备：在喷砂沉没辊半成品外表面位于沟槽外的部位刷涂辊体覆层料，加热固化得到辊体覆层；所述辊体覆层料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将纳米氮化硅粉末、纳米二氧化硅粉末、纳米氧化钙粉末和纳米氧化铬粉末按照质量比0.2~0.6：2.6~5.2：0.8~1.5：0.5~1.2混合均匀得到主体骨料；主体骨料与辅助填料、硅酸钠混合均匀得到混合料；辅助填料由氧化镁与硫化锰按照质量比1~2：1混合而成，辅助填料的用量为主体骨料质量的16~23%，硅酸钠的用量为主体骨料质量的1.2~1.8倍；
步骤二，将直径3~5mm的不锈钢研磨球与混合料按照球料比3~6：1混合，加入混合料质量3~6倍的乙醇，装入球磨罐内，以200~300rpm转速球磨12~16小时得到球磨料；
步骤三，将球磨料于55~65℃下真空干燥11~15小时得到该辊体覆层料；
S9、沟槽覆层制备：在螺旋状沟槽内采用激光熔覆沟槽覆层料得到沟槽覆层，完成该耐磨式沉没辊的制备；步骤S9采用激光熔覆沟槽覆层料得到沟槽覆层包括以下步骤：
步骤一，按照以下重量百分比的元素称取合金原料：Cr 25~32%、Si 1.5~3.2%、Ni 2.2~2.8%、W 3.5~5.8%、Fe 1.2~2.7%、C 0.6~1.1%、Mn 0.02~0.06%、Mo 0.03~0.08%，余量为Co和不可避免的杂质；各合金原料混合均匀得到合金粉体；
步骤二，将合金粉体、氮化硅粉末和二硫化钨粉末混合均匀后，得到混合粉体，氮化硅粉末和二硫化钨粉末的用量分别为合金粉体质量的3~6%、5~12%；将直径3~5mm的不锈钢研磨球与混合粉体按照球料比3~6：1混合，装入球磨罐内，以300~500rpm转速球磨4~6小时得到熔覆粉体；
步骤三，采用激光熔覆设备将熔覆粉体熔覆在螺旋状沟槽内，在电流320~380A、频率30~40Hz、脉宽1~2ms、扫描速度4~8mm/s的条件下得到沟槽覆层。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨式沉没辊，其特征在于，所述喷砂磨料由研磨玻璃微珠、棕刚玉、碳化硅按照质量比4~8：1~3：0.3~0.8混合而成，研磨玻璃微珠的粒径为300~400目，耐火温度为800℃，比重为2.4~2.6g/cm3；喷砂的压力为0.6~0.8MPa，喷砂角度为90°，喷砂处理后的粗糙度Ra为3~4。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨式沉没辊，其特征在于，步骤S8加热固化的过程为：升温至45~60℃，保温固化1~2小时；升温至105~115℃，保温固化2~3小时；以2~4℃/min的速率升温至480~520℃，保温固化1~2小时；以3~5℃/min的速率升温至880~915℃，保温固化0.5~1小时。
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