一種複合耐磨滾筒的製備方法
2023-09-12 10:24:55
專利名稱：一種複合耐磨滾筒的製備方法
技術領域：
本發明涉及電力、冶金、礦山等行業輸送系統的一種滾筒的製備，特別 是一種複合耐磨滾筒的製備方法，該方法製備的複合耐磨滾筒，其中含有柱 狀硬質點，實現了耐磨性與強韌性的有機統一，使得滾筒的整體性能顯著提 高。
背景技術：
在礦山、冶金、電力、煤炭等行業中，物料的輸送非常普遍。目前的物 料輸送系統中，多半採用鋼材加工成的金屬滾筒作為輸送載體。由於普通鋼 材的耐磨性較差，所以金屬滾筒在送料系統中磨損十分嚴重，因此金屬滾筒 的使用壽命短、更換頻繁。導致生產成本提高，工人勞動強度增大，並且嚴 重影響了輸料系統的正常工作。
發明內容
針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本發明的目的在於，提供一種復 合耐磨滾筒的製備方法，採用該方法製備的複合耐磨滾筒，其中含有高強韌、 高耐磨的柱狀硬質點，該柱狀硬質相在基體內原位生成，並與基體形成冶金 結合，使複合耐磨滾筒既具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有硬質相的 高硬度和高抗磨性，能夠同時承受高壓和強烈磨損，具有使用壽命長、價格 低廉的特點。
為了實現上述任務，本發明採取如下的技術解決方案-
一種複合耐磨滾筒的製備方法，其特徵在於，該方法將合金粉芯棒材 扎製成捆，布置於滾筒鑄型型腔內，合金粉芯棒材捆佔耐磨滾筒總體積的
20% 60%，然後把熔化的基體金屬澆入鑄型型腔內，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體 金屬液產生冶金化合反應，在原位生成高度彌散的合金組織，最後冷卻凝固 形成棒狀硬質相與基體金屬冶金過渡結合融為一體，製成以高韌性高強度的 金屬為基體、內含一定數量的冶金結合的棒狀高硬度質點的複合耐磨滾筒。 本發明製備的複合耐磨滾筒具有以下優點
1、 由於採用合金粉芯棒材，內部填充合金粉末，在基體金屬液的高溫 作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末燒結、溶解、擴散，與基體金屬液發生 冶金化合反應，同時由於合金粉末的吸熱作用，降低了局部的溫度，縮短了 結晶過程，阻礙了合金元素的進一步擴散，從而使合金元素在原位富集，晶 粒顯著細化，析出大量彌散的高硬度的硬質化合物，凝固後便形成了鑲嵌在 基體金屬中的宏觀上呈棒狀的硬質相，並與基體金屬形成良好的冶金過渡結 合，界面結合牢固，解決了硬質相易脫落、碎裂的難題，實現了耐磨性與強 韌性的有機統一，整體性能顯著提高。
2、 合金粉末可根據工件的使用要求進行配比，成分可調，適用範圍廣。
3、 由於合金粉芯棒材不含粘結劑等雜質，因此不會產生夾渣、氣孔等 缺陷，內部組織優良。
4、 本發明的複合成型工藝可控性強、成品率高、生產質量穩定，便於
大規模生產。
5、 柱狀硬質點為整體原位反應生成，避免機械複合等工藝過程中的常 常出現的開裂現象和使用過程中的脫落現象。
6、 根據滾筒使用工況，可以調節柱狀硬質點在基體中的比例，並保證 分布均勻；
7、 根據滾筒的結構特點，可實現區域複合、表面複合或整體複合；
8、 根據滾筒輸送介質，可調整柱狀硬質點的直徑大小和分布間距，適 應不同行業的需求；圖l是本發明製備複合耐磨滾筒工藝示意圖； 圖2是複合耐磨滾筒結構的主視圖(剖視圖)； 圖3是複合耐磨滾筒結構俯視圖(剖視圖)。 下面結合附圖
和實施例對本發明作進一步詳細說明
具體實施例方式
參見附圖，按照本發明的技術方案，選用一定直徑的合金粉芯棒材l扎 製成捆，在合金粉芯棒材l的芯部裝入合金粉末，置於滾筒鑄型2的型腔內， 合金粉芯棒材佔耐磨滾筒總體積的20% 60%，然後把熔化的基體金屬液澆 入鑄型2的型腔內，在基體金屬3的熱作用下合金粉芯棒材1發生熔化、合金 粉末燒結、溶滲甚至溶解，大量合金元素與基體金屬液3產生冶金化合反應， 合金粉芯棒材l中的合金粉金屬元素在基體金屬液中進行短程擴散，在原位 生成高度彌散的合金組織，最後冷卻凝固形成棒狀硬質相4與基體金屬3冶金 過渡結合融為一體，形成以高韌性高強度的金屬為基體、內含一定數量的冶 金結合的棒狀高硬度質點的複合耐磨滾筒。
上述合金粉芯棒材l直徑為①lmm ①10mm，其外皮為低碳鋼管壁厚為 0.1 lmrn，芯部為粒度為50 200目的合金粉末。
上述合金粉芯棒材l芯部的合金粉末由高碳鉻鐵粉構成，根據需要可添 加鉬鐵粉、鎢鐵粉、矽鐵粉、錳鐵粉等合金粉。
合金粉末也可以由碳化鉤、碳化矽、碳化鈦、氧化鋁、氮化矽、氮化鈦 粉末中的一種或幾種構成。
基體金屬3是高錳鋼、低碳鋼、合金鋼、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵等公知的 鑄鋼或鑄鐵中的一種。
以下是發明人給出的實施例，但本發明並不限於這些實施例。 實施例l:製備高鉻合金為硬質相、A3鋼為基體的棒狀複合耐磨滾筒1、 選用3mm直徑的合金粉芯棒材1扎製成捆，裝入的合金粉末為高碳 鉻鐵粉，粒度100 150目，裁剪成與滾筒壁厚相同的高度；
2、 採用樹脂砂按照鑄造工藝要求製作耐磨滾筒鑄型2;
3、 合金粉芯棒材1按照佔耐磨滾筒體積的50%的比例，布置於耐磨滾 筒的鑄型2的型腔中；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化後，達到160(TC出爐， 將鋼液澆入耐磨滾筒鑄型2的型腔內，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固後，取出鑄件，清砂處理，即製成高 鉻合金為棒狀硬質相4、 A3鋼為基體金屬3的複合耐磨滾筒。
當然，根據實際需要，合金粉末也可以選擇高碳絡鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵 粉、矽鐵粉、錳鐵粉的混合物。
實施例2:製備碳化鎢為硬質相、A3鋼為基體的棒狀複合耐磨滾筒
1、 選用5mm直徑的合金粉芯棒材l，合金粉末為碳化鎢合金粉，粒度 150目，裁剪成與滾筒壁厚度相同的長度；
2、 採用樹脂砂按照鑄造工藝要求製作鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材1按照佔耐磨滾筒體積的40%的比例，預置在耐磨 滾筒鑄型2的型腔內；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化後，達到1600'C出爐， 將鋼液澆入耐磨滾筒鑄型2的型腔內，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固後，取出鑄件，清砂處理，即製成碳 化鎢為棒狀硬質相(4) 、 A3鋼組織為基體組織(3)的複合耐磨滾筒。 實施例3:製備碳化鎢為硬質相、高錳鋼為基體的棒狀複合耐磨滾筒
1、 選用3mm直徑的合金粉芯棒材l，合金粉末為碳化鎢合金粉，粒度 50~80目，裁剪成與滾筒壁厚度相同的長度；
2、 採用樹脂砂按照鑄造工藝要求製作鑄型2;3、 將合金粉芯棒材1，按照佔耐磨滾筒體積的60%的比例，預置在耐 磨滾筒鑄型2的型腔內；
4、 選用高錳鋼Mnl3作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化後，達到1650 t出爐，將鋼液澆入耐磨滾筒鑄型2的型腔內，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固後，取出鑄件，清砂處理，即製成碳 化鎢為棒狀硬質相4、高錳鋼組織為基體組織3的複合耐磨滾筒。
上述實施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末還可以選擇碳化矽、碳 化鈦、氧化鋁、氮化矽或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
上述實施例中，按照不同的需求，基體金屬3還可以選擇灰口鑄鐵或球 墨鑄鐵，均能夠製成合格的複合耐磨滾筒。
權利要求
1、一種複合耐磨滾筒的製備方法，其特徵在於，該方法將合金粉芯棒材扎製成捆，布置於滾筒鑄型型腔內，合金粉芯棒材捆佔耐磨滾筒總體積的20％～60％，然後把熔化的基體金屬澆入鑄型型腔內，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產生冶金化合反應，在原位生成高度彌散的合金組織，最後冷卻凝固形成棒狀硬質相與基體金屬冶金過渡結合融為一體，製成以高韌性高強度的金屬為基體、內含一定數量的冶金結合的棒狀高硬度質點的複合耐磨滾筒。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的合金粉芯棒材為直 徑①lmm ①lOmm，壁厚0.1 lmm的低碳鋼管，芯部灌裝有粒度為50目~200 目的合金粉末。
3. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的合金粉末為碳化鎢、 碳化矽、碳化鈦、氧化鋁、氮化矽或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
4. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的合金粉末為高碳鉻 鐵粉，或者是高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵粉、矽鐵粉、錳鐵粉的混合物。
5、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述的基體金屬是鑄鋼或 鑄鐵。
6、 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的鑄鋼是高錳鋼、低 碳鋼或合金鋼。
7、 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的鑄鐵是灰口鑄鐵或 球墨鑄鐵。
全文摘要
本發明公開了一種複合耐磨滾筒的製備方法，其特徵在於，該方法將合金粉芯棒材扎製成捆，布置於滾筒鑄型型腔內，合金粉芯棒材捆佔耐磨滾筒總體積的20％～60％，然後把熔化的基體金屬澆入鑄型型腔內，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產生冶金化合反應，在原位生成高度彌散的合金組織，最後冷卻凝固形成棒狀硬質相與基體金屬冶金過渡結合融為一體，製成以高韌性高強度的金屬為基體、內含一定數量的冶金結合的棒狀高硬度質點的複合耐磨滾筒。既具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有硬質相的高硬度和高抗磨性，能夠同時承受高壓和強烈磨損，具有使用壽命長、價格低廉的特點。
文檔編號B22D19/08GK101412090SQ200810232490
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月28日 優先權日2008年11月28日
發明者付永紅, 劉文剛, 岑啟宏, 宏 武, 牛立斌, 王永平, 許雲華 申請人:西安建築科技大學