[发明专利]预制骨架增强体复合磨盘的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉碎、研磨领域广泛使用的磨盘的制备，特别涉及一种预制骨架增强体复合磨盘的制备方法。该方法制备的复合磨盘，由高硬度的骨架增强体和基体金属组成，既发挥了增强体的高耐磨性，又保留了基体金属的良好韧性，综合性能显著提高。

背景技术

在火电、水泥、钢铁等行业中，制粉系统是非常关键的一个环节，煤粉、矿石等都需要粉磨到一定的粒度来满足使用要求。立式磨机由于具有高效节能、安全可靠等优点，已被广泛采用，其关键部件磨盘在工作过程中，既承受着高硬物料的摩擦磨损，又受到物料的高应力接触疲劳作用，特别是受到两者的联合交互作用，使得磨盘使用寿命很短，检修更换频繁，制约了企业的正常生产经营。目前各行业所用的磨盘材质主要有合金钢、高铬铸铁等几种单一金属材料。合金钢虽然具有较好的韧性，满足安全使用的要求，但其合金含量相对偏少，基体组织中碳化物数量较少，很难达到耐磨性能要求，并且需要采用复杂的热处理工艺，增加了制造成本；高铬铸铁虽然耐磨、耐热、耐蚀性能好，但其韧性差容易断裂，使用受到限制。为了提高磨盘的使用寿命，有人采用堆焊工艺，在磨损面堆焊一层高耐磨合金，通常会产生大量裂纹，堆焊层间的结合强度也较低，在高应力作用下很容易开裂剥落，因此适用范围有限。已公开的申请专利“一种原生柱状硬质相复合耐磨磨盘的制备方法”，申请号：200810232567.6，采用了合金粉芯丝材编制成近似磨盘形状骨架，将冶炼熔化的高温基体金属钢液浇入到磨盘铸型的型腔内，快速将编制的磨盘形状骨架放入充有高温基体金属钢液的浇铸型腔中，利用高温基体金属钢液的热量，对编制的合金粉芯丝材骨架进行铸渗、烧结或溶化，在原位生成高度弥散的高硬度柱状合金硬质相；室温冷却，制得以高韧性高强度的金属为基体、内含冶金结合的原生柱状硬质相复合耐磨磨盘。该方法主要利用高温金属液的热量来熔化溶解合金粉芯丝材，使其原位反应生成柱状硬质相，但在实际制备时，由于温差的作用，合金元素的反应很难控制，温度高的部位合金元素完全溶解扩散，会全部溶入到基体金属中，导致基体金属变质，无法保证原有性能，达不到材料复合的效果；而温度低的部位，合金元素反应不完全，仅起到烧结的作用，无法形成完整的冶金结构，起不到增强的效果；同时合金粉芯丝材在高温下容易软化变形，破坏了预制体的有序排列，难以保证复合的均匀性。另外由于没有采用预热措施，合金粉芯丝材的制冷作用很容易导致金属液过早冷却，造成浇不足、冷隔、缩孔等铸造缺陷，对于大尺寸、大吨位的磨盘制作，工艺上很难保证。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种能够满足磨粒磨损工况下使用的高性能预制骨架增强体复合磨盘的制备方法。该方法采用内装硬质材料的管丝制成预制骨架体，进行真空冶金烧结，在高温下管丝和内部的硬质材料熔化溶解，形成充分的冶金组织结构，并生成大量的硬质相，然后冷却使其原位凝固形成完整的骨架增强体，再将其与基体金属浇铸复合形成一体，制备出由含有硬质相的骨架增强体与基体金属组成的复合磨盘。

利用该方法制备的骨架增强体由于经过真空高温冶炼烧结，形成了充分的冶金组织结构，性能稳定，具有良好的强度和刚度，整体性强，与基体金属复合仍能保持完整的骨架结构，且排列有序，分布均匀，可达到最佳的复合效果；硬质相的种类和含量可自由调控，并达到局部复合、梯度复合或整体复合，从而达到最佳的使用性能；磨盘由含有硬质相的骨架增强体和基体金属组成，既发挥了骨架增强体中硬质相的高耐磨性，又保留了基体金属的良好韧性，二者相互交织、互相支撑，综合性能显著提高。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种预制骨架增强体复合磨盘的制备方法，制得的该复合磨盘是由含有硬质相的骨架增强体与基体金属复合而成，具体包括下列步骤：

(1)选用内装硬质材料的管丝，将管丝剪切、弯制、编织、叠加，按磨盘结构制成骨架预制体；

(2)用耐火材料，填充骨架预制体内的空隙，并包覆压实制成块状，烘干，形成具有一定强度的块体；

(3)将块体放入真空冶金烧结炉内，进行冶炼烧结，在高温下管丝外钢皮与内装的硬质材料熔化溶解，形成充分的冶金组织结构，在耐火材料的定位作用下，使其在原位凝固成型；

(4)降温冷却，清理掉耐火材料，获得具有一定空间结构的骨架增强体，并进行酸洗，烘干，去除表面杂质；

(5)按照铸造工艺要求制作铸型，并将骨架增强体预置入铸型型腔内；

(6)将铸型在300℃～800℃条件下进行烘干预热；

(7)冶炼基体金属，待达到合适的温度后出炉，浇入铸型内，注满为止；