[发明专利]辊子外壳的制造方法

说明书

本发明涉及不锈钢造纸机辊子的制造。这里所指的造纸机包括造纸机及造纸板机。

在操作中，造纸机辊子同时受到机械应力、腐蚀及磨损。周期变化的负载是典型的应力。腐蚀主要由比较高的工作温度和在工艺环境中存在的氯化物造成。

现时，各种类型的不锈钢和二元的不锈钢用作辊子材料。二元钢的特点是显微结构包括铁素体及奥氏体两者。对此通常要有相等量的体积分配。由于有两相的微观结构，二元钢有好的抗腐蚀疲劳的特点。

辊子的外壳现时通过离心铸造、钢板焊接或锻造制成。

例如，芬兰专利公开FI—86747公开了一种用于造纸机辊子的铸钢。其成分如下：C最多为0.10％，Si最多为1.5％，Mn最多为2.0％，Gr为25.0—27.0％，Ni为5.0—7.5％，Cu为1.5—3.5％，N最多为0.15％，Mo最多为0.5％。

按照本发明提供了一种制造钢的辊子外壳的方法，包括：由惰性气体雾化钢水制成粉末；由粉末充入模中，对其加高温，高压进行加压处理和/或进行热加工制得一辊子外壳预成型件或一段辊子外壳预成型件，在制成一段辊子外壳预成型件的情况下通过焊接把多段辊子外壳预成型件连接成一辊子外壳预成型件，和把辊子外壳预成型件加工为辊子外壳，其特征在于：所述的钢是奥氏体—铁素体不锈钢，由该钢制成造纸机或纸板机的辊子外壳或辊子外壳预成型件。

按照本发明，对气体雾化的钢粉进行热等静压或挤压而成形出辊子的外壳。

按照本发明的辊子外壳的优点是有好的抗腐蚀疲劳性。

图1示出按照本发明(P/M)及普通铸造制造的二元钢的抗点蚀性分别与PRENW指数的关系；

图2示出屈服强度和抗拉强度与PREN指数的关系；

图3示出了PREN指数对抗腐蚀疲劳性的影响。

图4比较热等静压粉末制的预成型件(DUP27)与铸造的预成型件(DUP27C)的热加工性。

造纸机辊子的一般长度为5—10m，直径为0.5—1.3m和壁厚为50—80mm。辊子的转速可以高到1500转/分，也就是说会造成疲劳开裂的负荷改变的次数为25次变化/秒。

腐蚀较强地加速由于周期的负荷导致的疲劳损坏的开始。事实上，腐蚀疲劳是真空辊子外壳最常见的损坏机理。其典型地开始于铸造或焊接缺陷，腐蚀坑或非金属渣夹杂物。

在凝固时铸造缺陷以凝固缺陷或气体夹杂物出现。

坑典型地起源于钢表面的钝化膜中的断裂中，在氯化物影响下它可形成局部的活性区及其中的高腐蚀电流密度，因此很快就有点蚀，外部负荷促进了钝化膜的开裂。

如氧化物和硫化物之类的非金属氧化物渣夹杂物由于它们本身的槽口效应，而可以成为疲劳裂纹的发生点。另外，硫化锰由于腐蚀可以溶解，因而形成的凹坑将开始疲劳裂纹。

在疲劳裂纹开始后，在同时有腐蚀及周期变化的外应力作用的情况下裂纹会发展。

在本发明中，辊子的外壳由气体雾化的和预合金化的钢粉制成。例如，首先炼成要求种类的钢水，然后经惰性气的气流喷射制出钢粉。气流喷射使钢水变成主要是小于500微米的小颗粒，颗粒将迅速凝固。实际上，通过把钢水经一定类型的特殊的陶瓷浇口浇入一专门的雾化室中进行雾化。

钢粉通过热等静压或热挤压凝固，因而在产品中没有留下孔洞。

在热等静压中，模具由薄钢板制成，其中充以钢粉。在模具尺寸设计中必须考虑粉末的紧实，使最终尺寸尽可能接近要求的尺寸。对充满料的模具抽真空、然后进行气密密封，然后移入热等静压机中。在那里，对模具加上惰气(如氩气)，高温及高压，因而使模具被压缩，由于塑性变形、以变及扩散，粉末变紧实。对不锈钢处理的典型的压力为100—120MPa，温度为1100—1200℃，及加压至少3小时。然后借助腐蚀或机加工从表面除去模具。

在粉末挤压中，首先把粉末充填入钢模中。如果要求的话，模中的粉末可用冷压压紧到一定程度。然后把模具预热及挤压成要求的形状。或者，首先把粉料在一个专门的模具中热压得到压实的预成型件。然后对预成型件进行热挤压。典型的挤压温度为1100—1300℃。挤压预成型件的处理及挤压时间为几分钟。

在挤压前，预成型件可用冲压进一步压实。在冲压中，首先把一个专门的冲压工具冲通预成型件，因而对预成型进行了模压，粉末将紧实到接近100％的密度。这时，预成型件成了管形的。

上述各种方法可以用来制出绝对微密材料的辊子外壳，没有会成为疲劳裂纹源的任何孔洞及缺陷。