復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有立磨輥套多為“鑄造中碳鋼+外堆焊耐磨層”的結(jié)構(gòu)。其制作方法包括以下步驟:
[0003]1、首先采用中碳鋼制作立磨輥套體；
[0004]2、然后進(jìn)行輥套體正火熱處理；
[0005]3、再粗加工輥套體；
[0006]4、在棍套體的外表面上堆焊厚度為15?50mm左右的耐磨層。
[0007]現(xiàn)有立磨輥套的結(jié)構(gòu)和制作方法存在問(wèn)題:
[0008]1、堆焊層厚度薄耐磨性較差，輥套一次使用壽命短。一次使用一般在2000小時(shí)左右；
[0009]2、有剝落掉塊現(xiàn)象。由于焊接過(guò)程產(chǎn)生應(yīng)力和渣點(diǎn)，使焊層出現(xiàn)微裂紋和孔洞。立磨輥套在使用過(guò)程中裂紋擴(kuò)展，當(dāng)達(dá)到一定程度后出現(xiàn)掉塊、剝落。
[0010]3、維護(hù)費(fèi)用高。當(dāng)堆焊耐磨層磨損至15_左右或出現(xiàn)掉塊、剝落現(xiàn)象，需停產(chǎn)進(jìn)行堆焊修復(fù)。
[0011]因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)中立磨輥套存在的各種缺陷，成為亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提出一種超高耐磨的復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套。本發(fā)明的另一目的在于提供一種超高耐磨的復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套的制作方法。
[0013]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0014]一種超級(jí)耐磨復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套，采用“鑄造+自蔓延高溫合成(SHS) ”的方法制成，由外到內(nèi)包括高耐磨層和高韌性層，所述高耐磨層的基體與高韌性層為同一材質(zhì)，所述高韌性層為高韌性中碳合金鋼，所述高耐磨層由自蔓延高溫合成合成，該過(guò)程與鑄造結(jié)合，使得所述中碳合金鋼的基體上彌散分布TiC的硬質(zhì)顆粒，形成高耐磨層。
[0015]優(yōu)選地，所述高耐磨層厚度為40mm，顯微結(jié)構(gòu)為中碳鋼的基體上彌散分布著粒度為20?80 μ m的TiC硬質(zhì)顆粒，所述TiC的體積含量大于50%。
[0016]優(yōu)選地，所述SHS生成TiC硬質(zhì)顆粒為將Ti粉、碳黑的粉末原料混合在一起，通過(guò)燃燒實(shí)現(xiàn)粉末原料之間產(chǎn)生反應(yīng)而形成TiC。
[0017]優(yōu)選地，所述SHS原料的主要組成為:Ti粉和碳黑，重量比為2:1.5，燃燒后形成粒度為20?80 μπι的TiC硬質(zhì)顆粒；所述高韌性中碳合金鋼的主要合金元素成分為:C為0.4%?0.5%、Si 為 0.5%?1.2%和 Mn 為 0.6%?1.2%。
[0018]優(yōu)選地，在所述高耐磨層I和所述高韌性層2之間自然形成過(guò)渡層。
[0019]本發(fā)明還公開(kāi)了一種超級(jí)耐磨復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套的制作方法，包括如下步驟:
[0020]步驟1.SHS原料的糊狀制作:將SHS原料加入適量的聚乙烯醇(PVA)水溶液并攪拌均勻，制作成糊狀；
[0021]步驟2.制作燃燒骨架:按產(chǎn)品幾何形狀，采用聚苯乙烯泡沫制作燃燒骨架；
[0022]步驟3.SHS原料的成型:將糊狀SHS原料按產(chǎn)品耐磨層的厚度要求涂覆在燃燒骨架上，干燥后表面再均勻涂覆一層防粘砂涂料并高溫烘干；
[0023]步驟4.合箱澆注:將燃燒骨架置于鑄造箱中并按技術(shù)做成鑄造砂型，將熔煉好的鋼水澆入砂型中，在鋼水的沖刷下，聚苯乙烯泡沫開(kāi)始燃燒，產(chǎn)生的熱量使包含SHS原料的涂覆層發(fā)生反應(yīng)；
[0024]步驟5.開(kāi)箱:澆注完的輥套溫度降低至500 °C?550°C后，開(kāi)箱取出并空冷至200 °C ?250。。；
[0025]步驟6.退火:將取出的輥套進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度控制在500°C?520°C，并保溫16?30小時(shí)，然后冷卻至溫度不超過(guò)100°C ；
[0026]步驟7.檢驗(yàn)及精加工:將退火后的輥套進(jìn)行探傷、硬度檢測(cè)，合格后按要求加工，即可得到合格的復(fù)合陶瓷輥套。
[0027]優(yōu)選地，在步驟I中的所述SHS原料包括Ti粉和碳黑。
[0028]優(yōu)選地，所述SHS原料經(jīng)過(guò)燃燒形成粒度為20?80 μ m的TiC硬質(zhì)顆粒。
[0029]優(yōu)選地，所述SHS原料的主要組成為:Ti粉和碳黑，重量比為2:1.5，燃燒后形成粒度為20?80 ym的TiC硬質(zhì)顆粒，在高耐磨層I具有含量大于50%的TiC硬質(zhì)顆粒彌散在基體上，Tic的硬度多HV2700 ;所述高韌性中碳合金鋼的主要合金元素成分為:C為0.4%?0.5%、Si 為 0.5%?1.2%和 Mn 為 0.6%?1.2%。
[0030]本發(fā)明的輥套及其制造方法具有如下特點(diǎn)::
[0031](I)在靜壓力的作用下，將鋼水將聚苯乙烯泡沫燃燒并產(chǎn)生SHS效應(yīng)，生成粒度為20?80 μ m左右TiC等硬質(zhì)顆粒并彌散分布在鋼水中。隨著分子擴(kuò)散效應(yīng)減慢和鋼水的凝固，逐漸形成了耐磨層、過(guò)渡層和內(nèi)層；
[0032](2)外層具有含量大于50%的TiC硬質(zhì)顆粒(硬度彡HV2700)彌散在基體上，使其具有超尚的耐磨性；
[0033](3)采用靜態(tài)復(fù)合鑄造，徹底消除了由于焊接微裂紋帶來(lái)的掉塊、剝落等失效形式，可以做到終身免維護(hù)；
[0034](4)生產(chǎn)周期短，可規(guī)模化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的超級(jí)耐磨復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套的截面圖；
[0036]圖2為根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的超級(jí)耐磨復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套的俯視圖；
[0037]圖3為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例的超級(jí)耐磨復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套的制作方法的流程圖；
[0038]圖中的附圖標(biāo)記所分別指代的技術(shù)特征為:
[0039]1、耐磨層；2、韌性層。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0041]實(shí)施例1:
[0042]如圖1、2所示，示出了根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的超級(jí)耐磨復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套的截面圖和俯視圖，一種超級(jí)耐磨復(fù)合鑄造陶瓷水泥立磨輥套，采用“鑄造+自蔓延高溫合成”的方法合成，由外到內(nèi)包括高耐磨層I和高韌性層2，高耐磨層I的基體與高韌性層為同一材質(zhì)，所述高韌性層2為高韌性中碳合金鋼，所述高耐磨層I由自蔓延高溫合成合成，該過(guò)程與鑄造結(jié)合，使得所述中碳合金鋼的基體上彌散分布TiC等硬質(zhì)顆粒，形成高耐磨層。
[0043]其中，自蔓延高溫合成(self- propagat1n high - temperature synthesis，簡(jiǎn)稱SHS)，又稱為燃燒合成(combust1n synthesis)技術(shù)，是利用反應(yīng)物之間高的化學(xué)反應(yīng)熱的自加熱和自傳導(dǎo)作用來(lái)合成材料的一種方法。
[0044]其中，所述高耐磨層厚度為40mm，顯微結(jié)構(gòu)為中碳鋼的基體上彌散分布著粒度為20?80 μπι的TiC硬質(zhì)顆粒，所述TiC的體積含量大于50%。
[0045]所述SHS生成TiC硬質(zhì)顆粒為將Ti粉、碳黑的粉末原料混合在一起，通過(guò)燃燒實(shí)現(xiàn)粉末原料之間產(chǎn)生反應(yīng)而形成TiC。
[0046]所述SHS原料的主要組成為:Ti粉和碳黑，重量比為2:1.5，燃燒后形成粒度為20?80 μπι的TiC硬質(zhì)顆粒；所述高韌性中碳合金鋼的主要合金元素成分為:C為0.4%?0.5%、Si 為 0.5%?1.2%和 Mn 為 0.6%?1.2% 0
[0047]在所述高耐磨層I和所述高韌性層