[发明专利]离心陶瓷复合立磨辊套及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种辊套及其制造方法，尤其是一种离心陶瓷复合立磨辊套及其制造方法。

背景技术

目前国内大部分立磨辊套都是采用合金铸造和堆焊形式，在日常使用和后期修复过程中，因为工艺材料和母材缺陷等原因，很容易造成辊套整体开裂等异常损坏，无法再次进行修复。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有高耐磨性、高强度及足够韧性的离心陶瓷复合立磨辊套；本发明还提供了一种离心陶瓷复合立磨辊套的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括内层和外层，所述外层为镶铸有陶瓷颗粒的高铬铸铁；所述高铬铸铁采用下述重量百分含量化学成分的材料：C2.3%～3.3%、Si0.3%～1.0%、Mn0.6%～1.2%、Cr18%～22%、Ni0.7%～1.7%、Mo1.5%～3.0%、P≤0.03%、S≤0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述内层采用下述重量百分含量化学成分的材料：C3.6%～3.9%、Si2.5%～3.2%、Mn0.3%～0.5%、P≤0.03%、S≤0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明优化辊套外层材质配比，提高外层合金元素含量，以确保提高辊套的耐磨性、断裂韧性，并能与预制的陶瓷颗粒耐磨块复合。合金元素在产品组织中形成各种碳化物，同时还影响金属基体的转变特性。碳化物的硬度、形貌、数量、分布和金属基体的组织、性能对产品的耐磨性、韧性等性能起着决定性作用。通过提高C、Cr、Mo等合金的含量可以强化基体，增加碳化物总量，外层硬度与陶瓷颗粒基本相当，避免外层在磨蚀过程中陶瓷颗粒脱落。

本发明方法采用上述内层材料和外层材料，包括熔化外层材料、熔化内层材料、离心浇注和热处理工序。

本发明方法所述热处理工序包括退火、淬火和回火过程；所述回火过程：将辊套加热到500～600℃并保温；然后随炉冷却至100～150℃；反复进行至少二次后，随炉冷至100℃及以下，出炉空冷。所述回火过程中，辊套以10～15℃/h的速度加热，保温时间为15～20小时。

本发明所述退火过程：辊套在热处理炉中加热至950～1000℃并保温；然后炉冷至680～750℃并保温；最后炉冷至100℃及以下出炉；所述淬火过程：将辊套加热至950～1050℃并保温；出炉，风冷至300℃及以下；然后吊装到回火炉中，随炉冷却至150～200℃。所述退火过程和淬火过程中，辊套均以10～15℃/h的速度加热，保温时间均为15～20小时。

本发明方法所述离心浇注工序：离心机转速400rpm～500rpm；当铸型温度为150～220℃时浇注外层的钢水，使外层铁水与铸型型腔内的陶瓷颗粒复合；待浇注完成后的外层钢水内表面温度降到1380～1420℃时浇注内层钢水，内层钢水浇注温度为1380～1420℃。所述外层钢水总重的70%～80%浇入铸型后，将保护渣随剩余的外层钢水均匀加入。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明优化辊套内外层材料配比，外层采用高合金元素，通过提高C、Cr、Mo等合金的含量可以有效地强化基体，增加碳化物总量，能有效地提高摩擦表面的平滑性并能与陶瓷颗粒均匀复合；使辊套外层具有高耐磨性、高强度及足够的韧性，有效地提升辊套的使用寿命。

本发明方法采用退火、淬火和回火的热处理工艺，达到了改善碳化物形态、促进组织转变和细化组织的目的，以提高辊套的耐磨性和断裂韧性。本发明通过高温回火、增加回火次数，使之析出细小弥散的碳化物，减少了晶格畸变，并起到沉淀强化的作用，有效地增大了KIC值、加强了辊套的断裂韧性。

本发明方法通过合理的离心浇注工艺，使内外层实现冶金结合，结合状态良好；通过对浇注温度、浇注时间、离心机转速等严格的控制，确保结合层状态良好。

综上所述，本发明及其方法彻底解决了原来锻造焊接辊套容易起皮、剥落、掉块，修复麻烦，焊条昂贵等弊病。经过验证，本发明辊套外层硬度为60～65HRC、内层硬度为160～210HB、抗拉强度≥450Mpa、延伸率≥10%，使用寿命比以前锻造堆焊辊套提高2倍以上。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。