一种复合浇铸硬质合金柱钉压辊及制造方法与流程

本发明属于辊压机技术领域，具体涉及一种复合浇铸硬质合金柱钉压辊及制造方法。

背景技术：

为延长辊压机的使用寿命，提高辊压机的生产效率，有些厂家采取在辊套表面镶嵌硬质合金柱钉的方式，提高了压辊的耐磨性，但在镶嵌的过程中易造成辊套基体损坏，导致硬质合金柱钉松动、脱落。

现有在辊套上浇铸硬质合金柱钉时，1、硬质合金柱钉固定不牢，在浇铸过程中易脱落或位移，严重影响辊压机的使用寿命，2、由于硬质合金柱钉和基层的硬度相差很大(硬质合金柱钉的硬度hrc≥67，基层的硬度hrc≤55)，使用过程中基层磨损较快，很快就磨成凹坑，导致柱钉露出部分增加，柱钉易折断，影响辊压机的使用寿命。

技术实现要素：

为解决在辊套表面镶嵌硬质合金柱钉时，硬质合金柱钉易从辊套中松动、脱落，使辊套的使用寿命大大降低的不足，同时解决现有在辊套上浇铸硬质合金柱钉时，硬质合金柱钉固定不牢，在浇铸过程中易脱落或位移，以及硬质合金柱钉和基层的硬度相差很大，使用过程中基层磨损较快，很快就磨成凹坑，导致柱钉露出部分增加，柱钉易折断，严重影响辊压机的使用寿命的不足，本发明提供一种复合浇铸硬质合金柱钉压辊及制造方法，先将硬质合金柱钉铸在辊套的耐磨层中，然后在耐磨层内部浇注内层。

一种复合浇铸硬质合金柱钉压辊，包括硬质合金柱钉、耐磨层、内层以及浇注过程中形成过渡层，硬质合金柱钉通过铸造的方法铸在耐磨层中，和耐磨层成为一个整体。

为使辊套表面具有很高的耐磨性，心部具有较好的综合性能，耐磨层采用含cr、mo、v、nb等特殊成分的高合金钢，化学成分按重量百分比为：c：2.2-2.8％、v：5.5-6.5％、mo：5.5-6.5％、cr：3-4.0％、nb：2.5-3.5、si：0.7-0.9％、mn：0.5-1.0％、ni：0.3-0.6％、p：0-0.02％、s：0-0.01％，其余为fe及不可避免的杂质，内层采用韧性较好的中碳合金钢。

为保证压辊的综合性能，制造过程中必须反复进行高温热处理，为防止高温热处理对硬质合金柱钉组织及硬度的影响，硬质合金柱钉使用钴基碳化钨硬质合金或钴基碳化钛硬质合金。

为保证辊套有足够的耐磨性，同时又防止耐磨材料使用过多造成浪费，耐磨层厚度为45-65mm。

过渡层的厚度为30-35mm。

硬质合金柱钉的直径为20-30mm，直径过小使用中易折断，直径过大，成本增加，造成浪费。

硬质合金柱钉的长度为硬质合金柱钉直径的1.1-1.3倍，硬质合金柱钉的直径小时取大值，硬质合金柱钉的直径大时取小值，具体在25-35mm。

由于硬质合金柱钉通过铸造的方法铸在耐磨层中，相比镶嵌工艺，硬质合金柱钉和耐磨层的连接强度好，硬质合金柱钉埋在耐磨层中的深度可减小。

硬质合金柱钉伸出耐磨层的长度为硬质合金柱钉直径的0.2-0.25倍，根据具体使用条件确定。

一种复合浇铸硬质合金柱钉压辊的制造方法，采用分层离心浇注的方法，首先将硬质合金柱钉固定在固定圈中，浇注耐磨层，使硬质合金柱钉和耐磨层凝固在一起，然后在耐磨层的里面浇注内层。

为使耐磨层和内层的组织结构能平稳过渡，增加耐磨层和内层的结合强度，提高压辊的使用寿命，在耐磨层浇注结束后1.7-2.2分钟内开始浇注内层，在耐磨层和内层之间形成一个30-35mm的过渡层，停止时间短，内层对耐磨层的熔化过多，耐磨层的厚度减薄，影响产品的使用寿命，停止时间长，耐磨层已凝固，不易形成过渡层，失去过渡层的作用。

一种复合浇铸硬质合金柱钉压辊的制造步骤如下：

1、固定硬质合金柱钉

1)将硬质合金柱钉固定在固定圈中；

2)将固定圈固定在金属浇注模的内侧；

3)在固定圈的内侧涂涂料。

2、熔炼

1)秤重配比：按化学成分(重量百分比)秤重配比；

2)烘烤：将原材料加热到400-450℃烘烤3.5-4.5h；

3)熔炼：将原材料加热到1650℃，取样分析并转入精炼，精炼过程中加石灰和铝粉脱氧，脱氧过程约15-25分钟。

3、浇注

根据分析结果调整合金组分含量达到规定范围后，升温到1680℃出钢，待钢温降到1580℃时，浇注耐磨层，在耐磨层浇注结束后1.7-2.2分钟内浇注内层，此时耐磨层外部已结晶凝固，内部还处于液体状态，使耐磨层和内层部分熔合形成30-35mm厚度的过渡层。

浇注结束后，冷却到890-910℃出模。

4、热处理

待温度冷却到到490-510℃，进炉保温2-2.5h，然后升温到790-810℃，保温2-2.5h，再升温到1100-1120℃，保温1.5-2h，最后加热至1340-1350℃，保温1.5-2h，然后空冷。

通过热处理并采取机械的方法使固定圈脱落，使硬质合金柱钉与耐磨层在结构上为一个整体。

5、精加工：按规定进行精加工。

有益效果：

1、将硬质合金柱钉铸在耐磨层中，与耐磨层熔铸成一个整体，有效地解决了现有硬质合金柱钉易从辊套中松动、脱落，大大提高了滚压机的使用寿命。

2、耐磨层采用含cr、mo、v、nb等特殊成分的高合金钢，硬度达到hrc63-65，耐磨性好，可有效防止因耐磨层早期磨损，导致硬质合金柱钉松动、脱落而影响滚压机的使用寿命。

3、内层采用韧性较好的中碳合金钢，保证压辊内部有较好抗冲击韧性和强度。

4、在耐磨层和内层中间形成一个厚度为30-35mm的过渡层，使耐磨层和内层组织和性能平稳过渡，明显提高滚压机的使用寿命。

在同样使用状况下比表面镶嵌硬质合金柱钉的压辊的使用寿命提高1.8-2.2倍。

附图说明

图1为本发明硬质合金柱钉2固定在固定圈1中的径向剖面图。

图2本发明浇注后的径向剖面图(含固定圈1)。

图3本发明的径向剖面图。

图中：1、固定圈；2、硬质合金柱钉；3、耐磨层；4、内层；5、过渡层。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

辊套直径1200mm。

硬质合金柱钉2使用钴基碳化钨硬质合金。

耐磨层3化学成分按重量百分比为：c：2.2％、v：5.8％、mo：6.0％、cr：3.5％、nb：3.0、si：0.8％、mn：0.75％、ni：0.45％、p：0-0.02％、s：0-0.01％，其余为fe及不可避免的杂质，内层4采用韧性较好的中碳合金钢。

耐磨层3厚度为55mm。

硬质合金柱钉2的直径为25mm。

硬质合金柱钉2的长度30mm。

硬质合金柱钉2伸出耐磨层3的长度6mm。

采用分层离心浇注的方法，首先将硬质合金柱钉2固定在固定圈1中，浇注耐磨层3，使硬质合金柱钉2和耐磨层3凝固在一起，然后在耐磨层3的里面浇注内层4。

制造步骤如下：

1、固定硬质合金柱钉2

1)将硬质合金柱钉2固定在固定圈1中；

2)将固定圈1固定在金属浇注模的内侧；

3)在固定圈1的内侧涂涂料。

2、熔炼

1)秤重配比：按化学成分(重量百分比)秤重配比；

2)烘烤：将原材料加热到400-450℃烘烤4h；

3)熔炼：将原材料加热到1650℃，取样分析并转入精炼，精炼过程中加石灰和铝粉脱氧，脱氧过程约20分钟。

3、浇注

根据分析结果调整合金组分含量达到规定范围后，升温到1680℃出钢，待钢温降到1580℃时，浇注耐磨层3，在耐磨层3浇注结束后2分钟内浇注内层4，此时耐磨层3外部已结晶凝固，内部还处于液体状态，使耐磨层3和内层4部分熔合形成30-35mm厚度的过渡层5。

浇注结束后，冷却到890-910℃出模。

4、热处理

待温度冷却到到490-510℃，进炉保温2.25h，然后升温到790-810℃，保温2.25h，再升温到1100-1120℃，保温1.75h，最后加热至1340-1350℃，保温1.75h，然后空冷。

通过热处理并采取切割的方法使固定圈1脱落，使硬质合金柱钉2与耐磨层3在结构上为一个整体。

5、精加工：按规定进行精加工。

本实施例硬质合金柱钉2硬度hrc69.1，耐磨层3的硬度hrc64.8，使用寿命提高2.13倍。

实施例2

辊套直径1000mm。

硬质合金柱钉2使用钴基碳化钛硬质合金。

耐磨层3化学成分按重量百分比为：c：2.2％、v：5.5％、mo：5.5％、cr：3％、nb：2.5、si：0.7％、mn：0.5％、ni：0.3％、p：0-0.02％、s：0-0.01％，其余为fe及不可避免的杂质，内层4采用韧性较好的中碳合金钢。

耐磨层3厚度约为45mm。

硬质合金柱钉2的直径为20mm。

硬质合金柱钉2的长度为25mm。

硬质合金柱钉2伸出耐磨层3的长度5mm。

采用分层离心浇注的方法，首先将硬质合金柱钉2固定在固定圈1中，浇注耐磨层3，使硬质合金柱钉2和耐磨层3凝固在一起，然后在耐磨层3的里面浇注内层4。

制造步骤如下：

1、固定硬质合金柱钉2

1)将硬质合金柱钉2固定在固定圈1中；

2)将固定圈1固定在金属浇注模的内侧；

3)在固定圈1的内侧涂涂料。

2、熔炼

1)秤重配比：按化学成分(重量百分比)秤重配比；

2)烘烤：将原材料加热到400-450℃烘烤3.5h；

3)熔炼：将原材料加热到1650℃，取样分析并转入精炼，精炼过程中加石灰和铝粉脱氧，脱氧过程约15分钟。

3、浇注

根据分析结果调整合金组分含量达到规定范围后，升温到1680℃出钢，待钢温降到1580℃时，浇注耐磨层3，在耐磨层3浇注结束后1.7分钟内浇注内层4，此时耐磨层3外部已结晶凝固，内部还处于液体状态，使耐磨层3和内层4部分熔合形成30-35mm厚度的过渡层5。

浇注结束后，冷却到890-910℃出模。

4、热处理

待温度冷却到到490-510℃，进炉保温2h，然后升温到790-810℃，保温2h，再升温到1100-1120℃，保温1.5h，最后加热至1340-1350℃，保温1.5h，然后空冷。

通过热处理并采取切割的方法使固定圈1脱落，使硬质合金柱钉2与耐磨层3在结构上为一个整体。

5、精加工：按规定进行精加工。

本实施例硬质合金柱钉2硬度hrc68.9，耐磨层3的硬度hrc63.4，使用寿命提高1.92倍。

实施例3

辊套直径1500mm。

硬质合金柱钉2使用钴基碳化钨硬质合金。

耐磨层3化学成分按重量百分比为：c：2.8％、v：6.5％、mo：6.5％、cr4.0％、nb3.5、si0.9％、mn1.0％、ni0.6％、p：0-0.02％、s：0-0.01％，其余为fe及不可避免的杂质，内层4采用韧性较好的中碳合金钢。

耐磨层3厚度为65mm。

硬质合金柱钉2的直径为30mm。

硬质合金柱钉2的长度为35mm。

硬质合金柱钉2伸出耐磨层3的长度6mm。

制造步骤如下：

1、固定硬质合金柱钉2

1)将硬质合金柱钉2固定在固定圈1中；

2)将固定圈1固定在金属浇注模的内侧；

3)在固定圈1的内侧涂涂料。

2、熔炼

1)秤重配比：按化学成分(重量百分比)秤重配比；

2)烘烤：将原材料加热到400-450℃烘烤4.5h；

3)熔炼：将原材料加热到1650℃，取样分析并转入精炼，精炼过程中加石灰和铝粉脱氧，脱氧过程约25分钟。

3、浇注

根据分析结果调整合金组分含量达到规定范围后，升温到1680℃出钢，待钢温降到1580℃时，浇注耐磨层3，在耐磨层3浇注结束后2.2分钟内浇注内层4，此时耐磨层3外部已结晶凝固，内部还处于液体状态，使耐磨层3和内层4部分熔合形成30-35mm厚度的过渡层5。

浇注结束后，冷却到890-910℃出模。

4、热处理

待温度冷却到到490-510℃，进炉保温2.5h，然后升温到790-810℃，保温2.5h，再升温到1100-1120℃，保温2h，最后加热至1340-1350℃，保温2h，然后空冷。

通过热处理并采取切割的方法使固定圈1脱落，使硬质合金柱钉2与耐磨层3在结构上为一个整体。

5、精加工：按规定进行精加工。

本实施例硬质合金柱钉2硬度hrc68.8，耐磨层3的硬度hrc63.7，使用寿命提高2.09倍。