由鋼合金制成的刀片的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)為以下申請(qǐng)的分案申請(qǐng)：申請(qǐng)日為2009年3月19日，申請(qǐng)?zhí)枮?200980109282. 6,其發(fā)明名稱(chēng)為由鋼合金制成的刀片。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種通過(guò)鑄造由鋼合金制成的刀片。更具體地，本發(fā)明涉及一種磨漿 機(jī)（refiner)或分散機(jī)（disperser)的刀片。
【背景技術(shù)】
[0003] 不銹鋼是鉻含量大于12wt_%的鋼。由于在鋼表面上形成了氧化鉻層并保護(hù)下面 的鋼使不受侵蝕，不銹鋼的耐腐蝕性良好。通過(guò)改變鋼的組成，即合金元素和它們的量，可 以調(diào)節(jié)不銹鋼的晶體結(jié)構(gòu)。不同的晶體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致鋼的不同特性。
[0004] 不銹鋼的一種晶體結(jié)構(gòu)是馬氏體晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)鋼合金被快速冷卻且碳沒(méi)有時(shí)間 離開(kāi)奧氏體鋼的間隙位置（interstitial site)以及晶體結(jié)構(gòu)通過(guò)相變變成馬氏體時(shí)，可 得到馬氏體晶體結(jié)構(gòu)。馬氏體鋼是硬度最高且強(qiáng)度最大的鋼類(lèi)型中的一種。此外，其延性 最小，即具有馬氏體晶體結(jié)構(gòu)的鋼是最脆的鋼類(lèi)型中的一種。然而，這種鋼具有優(yōu)良的抗磨 性，主要?dú)w因于由鉻和碳形成的硬質(zhì)的碳化物以及強(qiáng)度很大的馬氏體基體。
[0005] 通過(guò)增加鋼合金的碳含量，使提高結(jié)構(gòu)中碳化鉻的含量，可以提高馬氏體不銹鋼 的抗磨性。然而，碳含量不能無(wú)限地增加，因?yàn)楫?dāng)合金的碳含量增加時(shí)，其沖擊延性（impact ductility)會(huì)降低。這是因?yàn)楫?dāng)鋼凝固時(shí)，碳化鉻會(huì)從最終的熔融物分離出來(lái)，其中在結(jié)構(gòu) 中形成有碳化物晶格。在鋼產(chǎn)品中產(chǎn)生的斷裂易于沿又硬又脆的碳化物晶格一直延伸遍及 整個(gè)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中碳化鉻的含量越大，斷裂越容易產(chǎn)生和延伸。
[0006] 本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域包括機(jī)械磨衆(zhòng)機(jī)（mechanical pulp refiner)、低濃磨衆(zhòng)機(jī) (low consistency refiner)、纖維板磨衆(zhòng)機(jī)（fibreboard refiner)和分散機(jī)的刀片。這 些刀片可以由兩個(gè)或更多個(gè)對(duì)置的轉(zhuǎn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)鑄件構(gòu)成，該鑄件的形狀為板狀、圓柱形或 錐形或者這些刀片形狀的組合。另選地，所述刀片可以由更小的部件（例如圓環(huán)、圓錐或圓 柱的一部分，它們組合成轉(zhuǎn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)刀片面）形成。
[0007] 待相互配置的磨漿機(jī)和分散機(jī)的刀片的面由刀片桿（blade bar)和凹槽 (grooves)構(gòu)成。在磨衆(zhòng)期間，供料至磨衆(zhòng)機(jī)刀片之間的衆(zhòng)料懸浮液或木材片在刀片之間越 過(guò)磨漿機(jī)刀片被引導(dǎo)至供料端的對(duì)面，并從那里繼續(xù)進(jìn)行工藝。
[0008] 磨衆(zhòng)機(jī)刀片在研磨過(guò)程中始終處于磨損（constant abrasion)中。此外，存在于 磨漿機(jī)刀片之間的外來(lái)顆粒（例如沙、玻璃和金屬或紙?zhí)盍希?huì)縮短刀片的壽命。
[0009] 當(dāng)前，磨漿機(jī)刀片由碳含量為低、中、高的鋼合金制造。例如在公開(kāi)號(hào)為W0 01/68260的專(zhuān)利文獻(xiàn)和申請(qǐng)?zhí)枮镋P 1507023的專(zhuān)利文獻(xiàn)中已經(jīng)公開(kāi)了高碳含量鋼合金。 這些具有中碳含量且特別是高碳含量的馬氏體不銹鋼的缺陷在于，它們的碳化鉻含量較 高，導(dǎo)致形成均勻且厚的碳化物晶格并由此導(dǎo)致沖擊延性較低且結(jié)構(gòu)較脆。高碳鋼的問(wèn)題 本質(zhì)上大于碳化鉻含量較小的低碳鋼，其中未形成均勻的碳化物晶格或碳化物晶格保持很 薄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于，提供一種由抗磨性和沖擊延性高的鋼合金制成的磨漿機(jī)刀片 或分散機(jī)刀片。
[0011] 本發(fā)明的基本構(gòu)思是，為了提高高碳含量鋼的抗磨性，添加可在早期和/或在凝 固期間從熔融物中擴(kuò)散出來(lái)的碳化物前體（carbideformer)。因此，形成的碳化物不會(huì)形 成類(lèi)晶格結(jié)構(gòu)，從而不會(huì)降低材料的沖擊延性。選擇碳化物前體，從而使生產(chǎn)的碳化物的硬 度盡可能大。此外，其與氧的親和性必須很小，其中其氧化不會(huì)使鑄造變得復(fù)雜。適應(yīng)此目 的的碳化物前體是鈮。
[0012] 使用鈮作為形成馬氏體結(jié)構(gòu)時(shí)用作磨漿機(jī)刀片材料的鋼合金中的碳化物前體，可 以提高磨漿機(jī)刀片的抗磨性而同時(shí)不會(huì)降低磨漿機(jī)刀片的沖擊延性。
[0013] 因此，重要的是用碳化鈮代替碳化鉻。在本發(fā)明的解決方案中，生成碳化鈮以代替 碳化鉻晶格，且在該結(jié)構(gòu)中碳化鈮的分布基本不會(huì)削弱結(jié)構(gòu)的延性。碳化鈮比碳化鉻更硬， 因此同時(shí)提高了抗磨性。通過(guò)優(yōu)化本發(fā)明的鋼組成，可以用碳化鈮代替碳化鉻晶格。
[0014] 在通過(guò)鑄造制造刀片的工藝中，碳化鈮在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中均勻分布在結(jié)構(gòu) 中。
[0015] 通過(guò)具有如下化學(xué)組成（以重量百分比表示）的鋼合金實(shí)現(xiàn)上述目的和優(yōu)點(diǎn)：
[0016] (：為0.6-4￥卜％，優(yōu)選為0.8-3.5￥卜％，最優(yōu)選為1.0-3.2￥卜％;
[0017] Si為 0? 5 至 1. 5wt_%，優(yōu)選為 0? 8 至 1. 0wt_% ;
[0018] Mn為 0? 4 至 1. 5wt_%，優(yōu)選為 0? 7 至 0? 8wt_% ;
[0019] Cr為 12 至 28wt_%，優(yōu)選為 13 至 26wt_%，最優(yōu)選為 14 至 24wt_% ;
[0020] Nb為 4 至 12wt_%，優(yōu)選為 4. 5 至 10wt_%，最優(yōu)選為 5. 0 至 8. 0wt_% ;
[0021] 剩余部分由Fe(以及可能的雜質(zhì)）構(gòu)成。
[0022] 上述化學(xué)組成也可以如下所示：
[0023] 碳（C)含量至少為0. 6wt_%，優(yōu)選至少為0. 8wt_%，最優(yōu)選至少為1.Owt-%。碳 含量不多于4wt_%，優(yōu)選不多于3. 5wt_%，最優(yōu)選不多于3. 2wt_%。
[0024] 娃含量至少為0. 5wt_%，優(yōu)選至少為0. 8wt_%。娃含量不多于1. 5wt_%，優(yōu)選不 多于 1. 0wt_%。
[0025] 猛（Mn)含量至少為0. 4wt_%，優(yōu)選至少為0. 7wt_%。猛含量不多于1. 5wt_%，優(yōu) 選不多于0. 8wt_%。
[0026] 絡(luò)（Cr)含量至少為12wt_%，優(yōu)選至少為13wt_%，最優(yōu)選至少為14wt_%。絡(luò)含 量不多于28wt_%，優(yōu)選不多于26wt_%，最優(yōu)選不多于24wt_%。
[0027] 為了確保材料的耐腐蝕性，鉻/碳比（Cr/C)至少為7。如果可以接受較低的耐腐 蝕性，則鉻/碳比可以更小。
[0028] 銀（Nb)含量至少為4wt_%，優(yōu)選至少為4. 5wt_%，最優(yōu)選至少為5.Owt-%。銀含 量不多于12wt_%，優(yōu)選不多于10wt_%，最優(yōu)選不多于8wt_%。
[0029] 以上已經(jīng)列出了鋼合金的必要元素。除了它們之外，合金在通常的情況下可能含 有雜質(zhì)。鋼合金也可以含有鎳和/或鉬。
[0030]如果鋼合金含有鎳，則鎳的含量不多于2. 5wt-%，優(yōu)選為0. 5至2. 2wt-%，最優(yōu)選 為1. 0至2. Owt-%。因此，鋼合金含有至少0. 5wt-%的鎳，最優(yōu)選含有至少1. Owt-%的鎳。 鋼合金含有的鎳不多于2. 5wt_%，優(yōu)選不多于2. 2wt_%，最優(yōu)選不多于2. Owt-%。
[0031]如果鋼合金含有鉬，則鉬的含量不多于2. Owt-%，優(yōu)選為0. 2至1. 5wt_%，最優(yōu)選 為0. 3至0. 9wt-%。因此，鋼合金含有至少0. 2wt-%的鉬，最優(yōu)選含有至少0. 3wt-%的鉬。 鋼合金含有的鉬不多于2. Owt-%，優(yōu)選不多于1. 5wt_%，最優(yōu)選不多于0. 9wt_%。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 在下文中，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中
[0033] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的鋼合金和本發(fā)明的鋼合金的抗磨性與延性的函數(shù)關(guān)系；
[0034] 圖2是可以由合金制造的磨漿機(jī)刀片片段的平面圖；以及
[0035] 圖3示出了可以由合金制造的錐形分散機(jī)刀片，定子位于左側(cè)而轉(zhuǎn)子位于右側(cè)。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)鑄造表示將熔融鋼合金澆注入注漿模中，冷卻 時(shí)在該注漿模中凝固。冷卻下來(lái)后，熔融合金將具有由注漿模限定的形狀，其包括刀片面構(gòu) 造例如刀片桿和凹槽或任意有齒的形狀。馬氏體不銹鋼是指具有馬氏體晶體結(jié)構(gòu)且鉻含量 高于12wt_%的鋼級(jí)。因此，磨漿機(jī)刀片或分散機(jī)刀片的材料是馬氏體不銹鋼。
[0037] 以下將示出本發(fā)明的馬氏體不銹鋼的成分的量，它們的相互作用以及組分的量的 范圍。所有合金百分比以重量給出。
[0038] 碳（C)
[0039] 碳對(duì)鋼的硬度、強(qiáng)度、沖擊延性和抗磨性有影響。其對(duì)鋼的耐腐蝕性也有影響。合 金必須含有至少約0. 6wt_%的碳。合金含有的碳必須不多于4wt_%。根據(jù)磨漿機(jī)的應(yīng)用領(lǐng) 域和/或刀片的型號(hào)，合金的碳含量有利地約為〇. 8至3. 5wt_%，優(yōu)選為1. 0至3. 2wt_% (包括該范圍的上限和下限）。
[0040] 還可以表示為，合金中的碳含量小于4wt_%，碳含量?jī)?yōu)選可以為大于0. 8wt_%但 小于3. 5wt_%。最優(yōu)選的碳含量可以為大于1. Owt-%但小于3. 2wt_%。
[0041] 硅（Si)
[0042] 娃用于在恪融