熔覆合金強化耐磨滑板生產工藝的製作方法

2023-04-26 14:12:06 1

專利名稱：熔覆合金強化耐磨滑板生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及冶金設備、採掘業設備、礦山設備、石油鑽機設備等行業的重載滑動副耐磨件，尤其指熔覆合金強化耐磨滑板、滑塊、襯板，諸如冶金行業使用的軋輥，輸送輥，導衛板，夾送輥等。
背景技術：
軋機滑板、滑塊、襯板對軋機精度起著關鍵性作用，軋機精度與滑板偶件的間隙控制又直接對產品質量起著決定性的作用。因此軋機滑板的選擇對軋鋼企業的產品質量起著至關重要的作用。目前國內軋鋼機使用的滑板、滑塊、襯板(為敘述方便均使用「滑板」，下面不再使 用「滑板、滑塊、襯板」)有兩種ー種是國內製造的滑板；另一種是進ロ國外滑板。兩種滑板代表著不同的エ藝水平，其產品各有其優缺點，下面簡要闡述兩種不同產品的エ藝、性能及使用情況。一、目前國產滑板的エ藝、性能及使用情況目前國內滑板的生產エ藝採用45、3Crl3鋼等材料將其整體進行熱處理的方式使其表面硬化，滑板的表面硬度能達到45HRC左右，這是國內普遍採用的製造方式，價格低廉(每噸約4萬元)但使用壽命極短，在使用頻率高的位置上使用的滑板壽命僅為3個月左右，在使用頻率低的位置上使用的滑板壽命最多不超過I年的時間。經過使用，證明這種滑板不能滿足設備的長期穩定運行要求，主要表現為1、磨損快，造成滑板偶件間隙増大，超出使用範圍，使得設備不穩定，設備震動大，產品質量難以保證，事故増加；2、由於磨損嚴重，滑板偶件間隙超出使用範圍，現場需要反覆和經常地更換滑板，由於滑板安裝位置不易更換，造成設備不能連續運轉；3、維修設備時間長，維修費用大。因此該產品大大降低了設備使用效率，増加了企業運行成本，其性價比低。因此大多數鋼鐵企業生產使用滑板主要依靠進ロ(見圖I)。ニ、進ロ國外滑板的性能及使用情況進ロ滑板多是德國、義大利等國產品，其產品エ藝是複合製造方式，即依靠碾壓方式將滑板製成兩層，底層為常規材料，使用層為耐磨材料(厚度2_以內)，其硬度為46 54HRC。通過使用效果看，根據滑板的使用位置，在使用頻率高的位置上，滑板的使用壽命為7個月，在使用頻率低的位置上，滑板的使用壽命為3年；從使用時間對比不難看出進ロ滑板要遠遠超過國產滑板的使用壽命。但該滑板的缺點有以下幾點1、該種滑板在使用過程中底層和使用層(耐磨層)由於不僅要抵抗冷熱交變疲勞應力作用，又要抵抗冷卻循環水的腐蝕和氣蝕的影響，使得滑板較早的出現剝落脫層現象，一旦脫層，滑板將導致直接性一次報廢，並需立即停機，儘快更換滑板，否則將造成人身安全和設備事故；2、當使用層(耐磨層)磨損完後，不可修復；3、第3條也是最重要的，進ロ滑板費用極高，每噸價格高達幾十萬人民幣。

發明內容
本發明熔覆合金強化耐磨滑板的強化技術目的在於提供ー種國內製造的熔覆合金強化滑板，採用冶 金結合技術，有效地防止脫層事故，並可以根據使用條件加厚耐磨層，増加使用周期，達到降低使用費用的目的。本發明熔覆合金強化耐磨滑板的目的是這樣實現的基體選用38CrMoAl和42CrMo鋼板，不得有夾渣、裂紋、褶皺等缺陷，採用冶金結合，強化技木，將硬質合金熔覆到基體材料上面，硬面熔覆層應具有高強度、高硬度、高耐磨、高耐熱、抗冷熱交變疲勞、性能優良的熔覆材料。將熔覆金屬的含碳量控制在O. 27
I.00%之間的較低範圍內，既有較高的硬度又有良好的抗冷熱疲勞性能。加入適量的Ni進行韌化處理，並加入微量的Re、Ti、Zr進行變質處理，進ー步提高了熔覆金屬的韌性，使堆敷金屬焊態為55HRC以上。本發明熔覆合金強化耐磨滑板的生產エ藝，其步驟如下I)、對熔覆合金強化耐磨滑板的基體鋼板氣割下料，清理氣割殘渣；2)、基體調質處理將基體加熱，淬火，高溫回火，保溫，用以保證230-250HBW ;然後降至室溫；3)、對調質處理後的基體粗加工刨銑工作平面及四邊，去掉黑皮為止；4)、去應カ退火；5)、粗研磨基體工作平面，清理表面油汙；6)、熔覆工作表面；7)、高溫回火加熱，保溫，隨爐冷卻出爐空冷；8)、校正經高溫回火的產品；9)、機械加工對熔覆表面刨銑；10)、去應カ退火；11)、對熔覆層進行粗磨、精磨，製成熔覆合金強化耐磨滑板。我公司研發生產的熔覆合金強化耐磨滑板進行過多次試驗證明，在產品使用性能上已經達到或超過進ロ產品1、滑板硬度可達55HRC以上；2、通過幾年來在鋼鐵企業軋機生產線試驗，我公司滑板在使用頻率高位置上使用壽命可達I年以上，在使用頻率低位置上使用壽命可達4年左右；3、該滑板可修複利用，節約材料；4、其產品售價與進ロ相比能節約50%以上。通過三種產品的對比不難看出，我公司發明的產品其性價比遠遠高於進口和國內現有滑板產品。我國是ー個鋼鐵生產大國，該產品的生產應用將為我國打破西方國家的技術壁壘，完全替代進ロ軋機滑板奠定了技術基礎，將極大提高我國鋼鐵企業的競爭能力，填補了國內ー項空白。本發明熔覆合金強化耐磨滑板的優點I.耐磨性好,硬度可達55HRC以上；2.採用冶金結合技木，使硬度層與基體永遠結合，不脫層；3.加入微量稀有金屬如Co、Re等成分，並高溫回火，消除內應力，使之韌性好，不易變形；
4、產品可修複利用，能大大降低材料成本。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明熔覆合金強化耐磨滑板的生產エ藝作進ー步的詳細說明實施例I)、對38CrMoAl或42CrMo鋼板氣割下料，其長度130mm，寬度100mm，厚度36mm，清
理氣割殘渣；2)、基體調質處理230-250HBW :把處理後的鋼板加熱到Ac3以上30_50°C的溫度，淬火，淬火介質為油；高溫回火到600°C，保溫I個小時，用以保證230-250HBW ;然後降至室溫。調質處理是因為該滑板是在重載交變負荷下工作，需要提高基體的綜合機械性能，同時調質能起到均勻組織的作用；3)、基體粗加工刨銑工作平面及四邊，去掉黑皮為止；4)、基體去應カ退火將基體加熱到A1線以下100-200°C的溫度，保溫至使基體表面和基體心部溫度均勻一致吋，隨爐冷至200-300°C時出爐空冷，消除切削應カ和殘餘應力；5)、粗研磨基體工作平面，清理待熔覆表面油汙；6)、熔覆工作表面，即雷射熔覆粗研磨後的基體表面，熔覆合金粉末材料成分以質量份數計為，C :0. 27-0. 80，Ni 0. 50-4. 50，Cr 13. 00-25. 00，Mo 1. 20-1. 80，並加入合計為
O.10、之間用量為任意比例的Co、Mg、Re、Ti、Zr，；密排熔覆其表面，使其表面均勻、緻密、無皺褶等熔覆缺陷；加入適量的Ni可以細化晶粒，提高強度和韌性，加入微量元素，對其進行變質處理，可以提高形核能力，進ー步細化晶粒，其熔覆金屬的強度和韌性又進ー步的得到提高。熔覆溫度取其基體材料和熔覆材料兩者的最高熔點以上50-100°C，在此溫度範圍內，儘可能使熔覆材料加熱到較低的溫度，避免出現熔覆材料的燒損和蒸發；由於高功率密度的雷射束穿透能力極強，幾乎同時將基體材料和熔覆合金粉末同時熔融，又由於雷射束離開時依靠基體材料自身的冷卻速度快，凝固時基體材料和熔覆材料實現冶金結合而且具有稀釋率低的特點，達到エ藝厚度要求熔覆層3mm或根據客戶要求增加熔覆厚度；7)、將熔覆過的產品進行高溫回火將熔覆後的產品裝入箱式爐，以80-90°C /h的速度加熱至600°C，保溫8小時後，隨爐緩冷至200で時出爐空冷；在高溫回火消除內應カ的過程中析出了多種合金碳化物TiC、Mo2C、Cr7C3等，起到了彌散強化作用，提高組織穩定性，獲得硬度為60HRC左右的綜合性能優良的堆敷金屬；8)、校正經高溫回火的產品；9)、機械加工對熔覆表面刨銑，使其達到エ藝要求。由於熔覆表面硬度高，耐磨性好，刨銑的刀具選用陶瓷刀具，便於切削加工；10)、對經機械加工後的產品進行去應カ退火將該產品加熱至A1線以下100-200°C，保溫2小時後隨爐緩冷至200-300°C時出爐空冷，用以消除因校正滑板和切削加工出現的應力，減少エ序中的變形；11)、對熔覆層粗磨、精磨，達到圖紙要求，製成熔覆合金強化耐磨滑板。其夾具選用電磁浮動吸盤，防止變形。
本發明熔覆合金強化耐磨滑板在熔覆過程中以冶金的方式將熔覆材料與滑板基體材料38CrMoAl有機的熔為一體。它的機制在於，在熔覆的過程中熔覆材料與基體材料表面幾乎同時達到熔融狀態，隨著對能量的不斷的吸收，熔融表面不斷地向四周擴大，向深度擴展，形成ー個熔融區域；在熔融區，熔覆材料一側的碳化物和金屬粒子向基體材料ー側的方向擴散，而基體材料ー側的粒子同時也向熔覆材料方向ー側擴散，這樣相互擴散，相互滲透，從而形成ー個成分既不同於熔覆材料又不同於基體材料的互溶區；當系統溫度下降到互熔區結晶溫度時，互 熔區金屬液全部結晶凝固。這樣，在熔覆材料與基體材料界面上形成冶金結合的過渡區，也就是所說的結合層(見圖2);正是兩種材料的組分互相擴散和滲透，各組分呈梯度分布，在結合層形成冶金狀態，使得兩種材料牢固的結合。正是在高溫回火過程中，析出了多種合金碳化物，起到了彌散強化作用，因此，熔覆合金強化耐磨滑板獲得硬度為60HRC左右的既耐高溫又耐磨，而且綜合性能優良的強化滑板。
權利要求
1.熔覆合金強化耐磨滑板的生產エ藝，其步驟如下 1)、對熔覆合金強化耐磨滑板的基體鋼板氣割下料，清理氣割殘渣； 2)、基體調質處理將基體加熱，淬火，高溫回火，保溫，用以保證230-250HBW;然後降至室溫； 3)、對調質處理後的基體粗加工刨銑工作平面及四邊，去掉黑皮為止； 4)、基體去應カ退火； 5)、粗研磨基體工作平面，清理表面油汙； 6)、熔覆工作表面； 7)、高溫回火加熱，保溫，隨爐冷卻出爐空冷； 8)、校正經高溫回火的產品； 9)、機械加工對熔覆表面刨銑； 10)、對經機械加工後的產品進行去應カ退火； 11)、對熔覆層進行粗磨、精磨，製成熔覆合金強化耐磨滑板。
2.根據權利要求I所述的生產エ藝，所述步驟2)中把處理後的鋼板加熱到Ac3以上30-50°C的溫度，淬火，淬火介質為油；高溫回火到600°C，保溫I個小時，用以保證230-250HBW ;然後降至室溫。
3.根據權利要求I所述的生產エ藝，所述步驟4)中將基體加熱到ん線以下100-200°C的溫度，保溫至使基體表面和基體心部溫度均勻一致時，隨爐冷至200-300°C時出爐空冷，消除切削應カ和殘餘應カ。
4.根據權利要求I所述的生產エ藝，所述步驟6)中雷射熔覆經粗研磨後的基體表面，熔覆合金粉末材料成分以質量份數計為C:0. 27-0. 80，Ni 0. 50-4. 50，Cr:13. 00-25. 00，Mo :1. 20-1. 80，並加入合計為O. 10、之間用量為任意比例的Co、Mg、Re、Ti、Zr，；密排熔覆其表面；熔覆溫度取其基體材料和熔覆材料兩者的最高熔點以上50-100°C，在此溫度範圍內，儘可能使熔覆材料加熱到較低的溫度。
5.根據權利要求4所述的生產エ藝，其特徵在於雷射熔覆基體表面後，達到熔覆層3mm或根據客戶要求增加熔覆厚度。
6.根據權利要求I所述的生產エ藝，所述步驟7)中，將熔覆後的產品以80-90°C/h的速度加熱至600°C，保溫8小時後，隨爐緩冷至200°C時出爐空冷。
7.根據權利要求I所述的生產エ藝，所述步驟9)中，刨銑的刀具選用陶瓷刀具，便於切削加工。
8.根據權利要求I所述的生產エ藝，所述步驟10)中，將該產品加熱至A1-WT100-200°C，保溫2小時後隨爐緩冷至200-300°C時出爐空冷，用以消除因校正滑板和切削加工出現的應力。
全文摘要
本發明涉及冶金設備、採掘業設備、礦山設備、石油鑽機設備等行業的熔覆合金強化耐磨滑板、滑塊、襯板。其生產工藝為1)對滑板的基體鋼板氣割下料，清理氣割殘渣；2)基體調質處理；3)對基體粗加工；4)去應力退火；5)粗研磨基體工作平面，清理表面油汙；6)熔覆工作表面；7)高溫回火；8)校正；9)機械加工；10)去應力退火；11)對熔覆層進行粗磨、精磨，製成熔覆合金強化耐磨滑板。本發明耐磨性好，硬度可達55HRC以上；硬度層與基體永遠結合，不脫層；韌性好，不易變形；產品可修複利用，能大大降低材料成本。
文檔編號B65G11/00GK102703896SQ20121018449
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者侯貴敏, 倪成功, 安躍良 申請人:安陽市飛龍冶金設備製造有限公司