[发明专利]一种低合金磨辊的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术，特别是一种低合金磨辊的制造方法，所述低合金磨辊适合于粮食加工的磨粉机使用。

背景技术

磨辊是磨粉机的核心构件。性能优良的磨辊可提高研磨效率、延长更换周期、节约能源，提高粮食加工质量。磨辊工作中通常承受粮食颗粒、混入粮食颗粒中的碎石、砂粒等磨料的磨损，以及承受一定的冲击荷载，因而要求磨辊具有较高的强度、硬度和抗冲击性能，以及具有良好的耐磨性。

磨辊的耐磨性取决于磨辊的硬度和韧性。磨辊的硬度越高，耐磨性越好。磨辊的韧性会促进材料发生塑性变形和加工硬化，使表面硬度得到提高，因而良好的韧性有助于提高磨辊的耐磨性。考虑到磨辊硬度较高时其表面机加工性能较差，因此，现有技术通常采用综合提高磨辊的硬度和韧性的方式，以提高磨辊的耐磨性。

中国发明专利“大尺寸高韧性耐磨合金轧辊的制造方法”，授权公告号：CN102019294B，公告日：2012.07.18，公开了一种粮食破碎机械用、直径800mm以上的大尺寸轧辊的制造方法，采用特定的热处理工艺步骤及参数，制得的轧辊显微组织由碳化物、下贝氏体和奥氏体组成，并控制奥氏体的体积分数在10-35％之间，因而同时具有高韧性和高耐磨性。

但是，上述发明专利仍然存在明显的缺陷：虽然采用特定的热处理工艺，得到的特定的贝氏体－奥氏体组织，因而同时具有较高的耐磨性和韧性，但是，采用单步法等温淬火热处理得到的贝氏体－奥氏体组织，不能获得同时具有高韧性和高强度、硬度和抗冲击性。这是因为，在等温淬火热处理过程中，淬火温度较低时，贝氏体组织细小，分布均匀，但奥氏体含量低，此时强度、硬度较高，抗冲击性好，但韧性较低；当淬火温度较高时，残余奥氏体含量增加，韧性强，但贝氏体开始变大变粗，分布开始不均匀，导致材料韧性提高，但强度、硬度和抗冲击性能下降。显然，上述发明专利采用的单步等温热处理工艺，并不能到具备良好的韧性和耐磨性，并同时具备足够的强度、硬度和抗冲击性能的磨辊。

进一步分析，上述发明专利给出的淬火温度为400-300℃，为常规的形成贝氏体奥氏体的淬火温度，范围较大，并不能形成如对比文件所指出的规定比例的基体组织，因而制成的轧辊的韧性和耐磨性并不稳定。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的缺陷，提供一种新的低合金磨辊的制造方法，在常规合金元素基础上添加钒、钛以提高强度和韧性，采用两步等温淬火热处理方法，以及通过淬火温度和淬火时间的控制，得到同时具有高强度、硬度和抗冲击性能，以及良好的韧性和耐磨性的磨辊，特别适用于粮食磨粉机的磨辊使用。

本发明为实现技术目的采用的技术方案是：一种低合金磨辊的制造方法，所述低合金磨辊包括耐磨合金外层和铸铁内层组成，其特征在于：所述耐磨合金外层的化学成分按重量百分比计为：碳3.65-3.75％，硅0.30-0.55％，锰0.3-0.5％，磷0.30-0.55％，硫≤0.12％镍0.5-0.6％，铬0.8-1.0％，钼0.1-0.2％，钒0.1-0.2％，钛0.1-0.3％，余量为铁，所述制造方法包括以下步骤：

1)按化学成分配料投放原料，先加入白铁屑，再加入生铁、废辊、废钢、磷铁、铬铁、镍板、钼铁、钒铁和钛铁，将上述原料在电炉中熔化，出炉前再加入锰铁；

2)用卧式离心机浇注磨辊外层，浇注温度为1500-1520℃，浇注机转速至少1000转/分钟；

3)磨辊外层浇注完成后，待外层温度降至1150-1170℃时，开始浇注内层，内层浇注温度为1400-1410℃；

4)冷却；

5)将成型的合金磨辊经机械加工制得成品磨辊。

一种低合金磨辊的制造方法，所述步骤4)中的冷却两步等温淬火热处理方法，包括以下步骤：4-1)将浇注成型的磨辊在旋转的离心机中冷却到900-850℃，然后将磨辊取出空冷至300-240℃，保温1.5-3小时；4-2)将磨辊再升温至360-320℃，保温4-10小时，取出空冷。

一种低合金磨辊的制造方法，所述步骤1)还包括：原料熔化后，用光谱仪检测化学成分配比，如成分未达要求则再进行调配料处理，达到成分要求后方可出炉浇注。

一种低合金磨辊的制造方法，所述步骤2)还包括在浇注磨辊外层前，先将白铁炉进行烫包。

本发明的低合金磨辊的外层合金化学成分的选择及配比理由如下：

碳：碳是钢铁中的基本元素，适量提高碳的含量可提高材质硬度和耐磨性，但过高导致韧性下降、脆性增加，机加工性能变差，综合考虑选择碳含量3.65-3.75％。