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专利号: 2021113676597
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种高耐磨磨辊,其特征是,它包括镶块A、镶块B和基体,镶块A、镶块B均为一头粗一头细的棒状结构,所述的棒状结构埋设在基体中,棒状结构的细头端面露在基体表面与基体表面形成磨辊的工作面,且镶块A与镶块B的细头端面间隔均匀地交错分布于基体表面;

其中镶块A采用中高合金钢,镶块B采用超高合金铸铁,基体采用中合金钢;

所述的基体采用的材料,其化学成分重量百分比为:C:0.38~0.48%,Si:1.10~

1.37%,Mn:1.97~2.15%,Cr:3.89~4.17%,B:0.002~0.003%,V:0.31~0.48%,Mo:

1.87~1.99%,Ni:0.61~0.78%,Cu:0.78~1.06%,Nb:0.28~0.39%,N:0.05~0.12%,Re:0.03~0.04%,Ba:0.0031~0.0066%,Zr:0.00056~0.00151%,Al:0.021~0.043%,S、P≤0.031%,余量为Fe及杂质,且杂质的总量≤0.053%。

所述的镶块A采用的材料,其化学成分重量百分比为:C:0.638~0.748%,Si:0.93~

1.17%,Mn:0.87~1.15%,Cr:6.89~7.27%,B:0.003~0.004%,V:2.31~2.48%,Mo:

1.97~2.39%,Ni:0.81~0.88%,Cu:0.88~1.08%,Nb:0.38~0.39%,N:0.06~0.12%,W:0.53~0.64%,Re:0.03~0.04%,Ca:0.0023~0.0032%,Ba:0.0031~0.0066%,Zr:

0.00016~0.00035%,Al:0.011~0.033%,S、P≤0.025%,余量为Fe及杂质,且杂质的总量≤0.049%。

所述的镶块B采用的材料,其化学成分重量百分比为:C:3.838~4.348%,Si:0.83~

1.05%,Mn:0.89~1.04%,Cr:34.89~37.56%,B:0.13~0.23%,V:2.01~2.16%,Mo:

1.91~2.09%,Ni:0.81~0.85%,Cu:0.68~0.78%,Nb:0.26~0.31%,N:0.09~0.15%,W:0.93~1.14%,Re:0.03~0.04%,Al:0.022~0.045%,S、P≤0.032%,余量为Fe及杂质,且杂质的总量≤0.036%。

2.根据权利要求1所述的一种高耐磨磨辊,其特征是,所述的镶块A的尺寸为直径15.1~35.8mm,长度为41.3~59.8mm,镶块A一端的直径比另一端直径大1.82~2.71mm,镶块A粗的一端在磨辊基体内部,细的一端露在磨辊基体表面。

3.根据权利要求1所述的一种高耐磨磨辊,其特征是,所述的镶块B的尺寸为直径3.61~8.28mm,长度为41.3~59.8mm,镶块B一端的直径比另一端直径大0.58~1.62mm,镶块B直径大的一端在磨辊基体内部,直径小的一端露在磨辊基体表面,与镶块A细头端面及基体表面共同形成磨辊的工作面。

4.权利要求1‑3任一项所述的一种高耐磨磨辊的制备方法,其特征是,先铸造镶块A和镶块B,然后将镶块A和镶块B事先预埋到磨辊的铸型内,再浇注磨辊基体铁液,基体铁液与镶块A和B冶金结合,获得磨辊毛坯,磨辊毛坯经过退火、淬火、回火获得磨辊成品。

5.根据权利要求4所述的一种高耐磨磨辊的制备方法,其特征是,包括步骤如下:(一)制备镶块A

⑴准备原材料:

称取废钢、硅铁、锰铁、电解铬、硼铁、电解钒、钼铁、镍铁、铜、铌铁、氮化铬、钨铁、稀土硅铁、硅钡、硅钙、铝线、锆铁材料;

⑵造型:

利用金属型进行造型,提前对金属型进行预热,预热温度:158~236℃;

⑶原料的熔炼:

将原材料进行熔炼,熔炼顺序按照废钢、合金、废钢的顺序进行,当铁液达到1518℃~

1556℃时,进行预脱氧处理,先加入0.52%锰铁,8‑10分钟以后再加入0.23%硅铁,化验铁水化学成分,调整铁液化学成分重量百分比满足所述中高合金钢的要求,当炉内铁液温度达到1625℃~1636℃,插入0.025%铝线,然后出炉;

⑷孕育浇注:

将得到的铁液倒入浇包进行孕育,出炉前提前把孕育剂放入浇包内,浇注至金属型内,冷却至室温得到镶块A;

(二)制备镶块B

⑴准备原材料:

称取生铁、硅铁、锰铁、电解铬、硼铁、电解钒、钼铁、镍铁、铜、铌铁、氮化铬铁、钨铁、稀土硅铁、铝线;

⑵造型:

利用金属型进行造型,提前对金属型进行预热,预热温度:138~196℃;

⑶原料的熔炼:

将原材料进行熔炼,熔炼顺序按照生铁、废钢、合金、贵重金属的顺序进行,当铁液达到

1468℃~1506℃时,进行预脱氧处理,加入0.61%锰铁,6分钟以后再加入0.03%硅铁和

0.041%氮化铬铁,然后调整化学成分,使其达到化学成分重量百分比满足所述的超高合金铸铁的要求,继续熔炼,当铁液达到1556℃~1566℃时,保温8‑10分钟,让铁液充分静置,此时,让渣子上浮,及时打渣,当铁液温度在1539℃~1546℃时,插入0.018%铝线,然后出炉,及时出铁液;

⑷孕育浇注:

将得到的铁液倒入浇包进行孕育,出炉前提前把孕育剂放入浇包内,浇注至金属型内,冷却至室温得到镶块B;

(三)制备复合磨辊

⑴准备原材料:

称取废钢、硅铁、锰铁、电解铬、硼铁、电解钒、钼铁、镍铁、铜、铌铁、氮化铬、稀土硅铁、硅钡、铝线、锆铁材料;

⑵造型:

将镶块A和镶块B直径细的一端分别用钉子焊住,然后将钉子插入铸型,使镶块A和镶块B分别交错分布于磨辊的工作面,其中,镶块A与镶块A之间的距离保持在镶块A细端面直径的1.47~1.53倍,镶块B与镶块B之间的距离保持在镶块B细端面直径的1.15~1.21倍,镶块A和镶块B均匀分布于工作面,浇注之前,将镶块A和B预热186℃~245℃;

⑶基体原料的熔炼

将原材料进行熔炼,熔炼顺序按照废钢、合金、废钢的顺序进行,当铁液达到1548℃~

1565℃时,进行预脱氧处理,先加入0.43%锰铁,10分钟以后再加入0.013%硅铁,化验铁水化学成分,调整铁液化学成分重量百分比符合所述中合金钢的要求,当炉内铁液温度达到

1628℃~1635℃,插入0.023%铝线,然后出炉;

⑷孕育浇注:

将得到的铁液倒入浇包进行孕育,出炉前提前把孕育剂放入浇包内,浇注至磨辊铸型内,冷却至室温开箱;

⑸清理打磨得到复合铸造磨辊毛坯;

(四)磨辊热处理

⑴退火:将得到的磨辊毛坯进行装炉,退火处理;

⑵粗加工:将退火之后得到的磨辊按照进行粗加工;

⑶淬火:将粗加工得到的磨辊毛坯进行装炉,淬火处理;

⑷回火:将淬火之后的铸件,重新装炉,进行回火处理;

⑸将回火之后的磨辊进行精加工。

6.根据权利要求5所述的一种高耐磨磨辊的制备方法,其特征是,所述的退火处理工艺为:铸件入炉温度控制在185℃以下,300℃以下升温速度控制28℃~36℃/小时,在300℃时保温1小时,300℃~650℃之间升温速度控制38℃~55℃/小时,650℃保温1.5小时,650℃~1000℃之间,升温速度控制58℃~65℃/小时,铸件在1000℃保温3.5~5.5小时,根据铸件壁厚适当调整,1000℃保温之后,随炉在炉内进行冷却;

所述的淬火处理工艺为:铸件入炉温度控制在178℃以下,300℃以下升温速度控制38℃~45℃/小时,在300℃时保温1小时,300℃~650℃之间升温速度控制48℃~56℃/小时,

650℃保温1.5小时,650℃~1020℃之间升温速度控制65℃~71℃/小时,铸件在1018℃~

1020℃保温3.5~4.5小时,根据铸件壁厚适当调整,保温之后,出炉,淬火,淬火采用风冷+喷雾的方式,铸件出炉之后就开始风冷+喷雾,待铸件温度降至698℃以下,停止喷雾,继续风冷,风冷至396℃以下,停止吹风,空气中自然冷却;

所述的回火工艺为:铸件入炉温度控制在168℃以下,280℃以下升温速度控制38℃~

45℃/小时,在280℃时保温5~8小时,保温时间达到之后,出炉,空气中自然冷却。

7.根据权利要求5所述的一种高耐磨磨辊的制备方法,其特征是,镶块A采用的孕育剂为:0.151%硅钙,0.127%硅钡,0.311%稀土硅铁,0.035%锆铁,采用冲包法处理;镶块B采用的孕育剂为:0.148%硼铁,0.21钒铁%,0.33%稀土硅铁,0.035%氮化铬铁,采用冲包法处理;基体采用的孕育剂为:0.13%硅钡,0.23钒铁%,0.35%稀土硅铁,0.185%锆铁组成,采用冲包法处理。