专利名称：一种复合耐磨滚筒的制备方法
技术领域：
本发明涉及电力、冶金、矿山等行业输送系统的一种滚筒的制备，特别 是一种复合耐磨滚筒的制备方法，该方法制备的复合耐磨滚筒，其中含有柱 状硬质点，实现了耐磨性与强韧性的有机统一，使得滚筒的整体性能显著提 高。
背景技术：
在矿山、冶金、电力、煤炭等行业中，物料的输送非常普遍。目前的物 料输送系统中，多半采用钢材加工成的金属滚筒作为输送载体。由于普通钢 材的耐磨性较差，所以金属滚筒在送料系统中磨损十分严重，因此金属滚筒 的使用寿命短、更换频繁。导致生产成本提高，工人劳动强度增大，并且严 重影响了输料系统的正常工作。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种复 合耐磨滚筒的制备方法，采用该方法制备的复合耐磨滚筒，其中含有高强韧、 高耐磨的柱状硬质点，该柱状硬质相在基体内原位生成，并与基体形成冶金 结合，使复合耐磨滚筒既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的 高硬度和高抗磨性，能够同时承受高压和强烈磨损，具有使用寿命长、价格 低廉的特点。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案-
一种复合耐磨滚筒的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材 扎制成捆，布置于滚筒铸型型腔内，合金粉芯棒材捆占耐磨滚筒总体积的
20% 60%，然后把熔化的基体金属浇入铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体 金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固 形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的 金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨滚筒。 本发明制备的复合耐磨滚筒具有以下优点
1、 由于采用合金粉芯棒材，内部填充合金粉末，在基体金属液的高温 作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末烧结、溶解、扩散，与基体金属液发生 冶金化合反应，同时由于合金粉末的吸热作用，降低了局部的温度，縮短了 结晶过程，阻碍了合金元素的进一步扩散，从而使合金元素在原位富集，晶 粒显著细化，析出大量弥散的高硬度的硬质化合物，凝固后便形成了镶嵌在 基体金属中的宏观上呈棒状的硬质相，并与基体金属形成良好的冶金过渡结 合，界面结合牢固，解决了硬质相易脱落、碎裂的难题，实现了耐磨性与强 韧性的有机统一，整体性能显著提高。
2、 合金粉末可根据工件的使用要求进行配比，成分可调，适用范围广。
3、 由于合金粉芯棒材不含粘结剂等杂质，因此不会产生夹渣、气孔等 缺陷，内部组织优良。
4、 本发明的复合成型工艺可控性强、成品率高、生产质量稳定，便于
大规模生产。
5、 柱状硬质点为整体原位反应生成，避免机械复合等工艺过程中的常 常出现的开裂现象和使用过程中的脱落现象。
6、 根据滚筒使用工况，可以调节柱状硬质点在基体中的比例，并保证 分布均匀；
7、 根据滚筒的结构特点，可实现区域复合、表面复合或整体复合；
8、 根据滚筒输送介质，可调整柱状硬质点的直径大小和分布间距，适 应不同行业的需求；图l是本发明制备复合耐磨滚筒工艺示意图； 图2是复合耐磨滚筒结构的主视图(剖视图)； 图3是复合耐磨滚筒结构俯视图(剖视图)。 下面结合附图
和实施例对本发明作进一步详细说明
具体实施例方式
参见附图，按照本发明的技术方案，选用一定直径的合金粉芯棒材l扎 制成捆，在合金粉芯棒材l的芯部装入合金粉末，置于滚筒铸型2的型腔内， 合金粉芯棒材占耐磨滚筒总体积的20% 60%，然后把熔化的基体金属液浇 入铸型2的型腔内，在基体金属3的热作用下合金粉芯棒材1发生熔化、合金 粉末烧结、溶渗甚至溶解，大量合金元素与基体金属液3产生冶金化合反应， 合金粉芯棒材l中的合金粉金属元素在基体金属液中进行短程扩散，在原位 生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相4与基体金属3冶金 过渡结合融为一体，形成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶 金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨滚筒。
上述合金粉芯棒材l直径为①lmm ①10mm，其外皮为低碳钢管壁厚为 0.1 lmrn，芯部为粒度为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铬铁粉构成，根据需要可添 加钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉等合金粉。
合金粉末也可以由碳化钩、碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮化钛 粉末中的一种或几种构成。
基体金属3是高锰钢、低碳钢、合金钢、灰口铸铁、球墨铸铁等公知的 铸钢或铸铁中的一种。
以下是发明人给出的实施例，但本发明并不限于这些实施例。 实施例l:制备高铬合金为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨滚筒1、 选用3mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，装入的合金粉末为高碳 铬铁粉，粒度100 150目，裁剪成与滚筒壁厚相同的高度；
2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作耐磨滚筒铸型2;
3、 合金粉芯棒材1按照占耐磨滚筒体积的50%的比例，布置于耐磨滚 筒的铸型2的型腔中；
4、 选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到160(TC出炉， 将钢液浇入耐磨滚筒铸型2的型腔内，注满为止；
5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成高 铬合金为棒状硬质相4、 A3钢为基体金属3的复合耐磨滚筒。
当然，根据实际需要，合金粉末也可以选择高碳络铁粉与钼铁粉、钨铁 粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。
实施例2:制备碳化钨为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨滚筒
1、 选用5mm直径的合金粉芯棒材l，合金粉末为碳化钨合金粉，粒度 150目，裁剪成与滚筒壁厚度相同的长度；
2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作铸型2;
3、 将合金粉芯棒材1按照占耐磨滚筒体积的40%的比例，预置在耐磨 滚筒铸型2的型腔内；
4、 选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1600'C出炉， 将钢液浇入耐磨滚筒铸型2的型腔内，注满为止；
5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳 化钨为棒状硬质相(4) 、 A3钢组织为基体组织(3)的复合耐磨滚筒。 实施例3:制备碳化钨为硬质相、高锰钢为基体的棒状复合耐磨滚筒
1、 选用3mm直径的合金粉芯棒材l，合金粉末为碳化钨合金粉，粒度 50~80目，裁剪成与滚筒壁厚度相同的长度；
2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作铸型2;3、 将合金粉芯棒材1，按照占耐磨滚筒体积的60%的比例，预置在耐 磨滚筒铸型2的型腔内；
4、 选用高锰钢Mnl3作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1650 t出炉，将钢液浇入耐磨滚筒铸型2的型腔内，注满为止；
5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳 化钨为棒状硬质相4、高锰钢组织为基体组织3的复合耐磨滚筒。
上述实施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末还可以选择碳化硅、碳 化钛、氧化铝、氮化硅或氮化钛粉末中的一种或几种混合物。
上述实施例中，按照不同的需求，基体金属3还可以选择灰口铸铁或球 墨铸铁，均能够制成合格的复合耐磨滚筒。
权利要求
1、一种复合耐磨滚筒的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于滚筒铸型型腔内，合金粉芯棒材捆占耐磨滚筒总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属浇入铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨滚筒。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合金粉芯棒材为直 径①lmm ①lOmm，壁厚0.1 lmm的低碳钢管，芯部灌装有粒度为50目~200 目的合金粉末。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末为碳化钨、 碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅或氮化钛粉末中的一种或几种混合物。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末为高碳铬 铁粉，或者是高碳铬铁粉与钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。
5、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述的基体金属是铸钢或 铸铁。
6、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的铸钢是高锰钢、低 碳钢或合金钢。
7、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的铸铁是灰口铸铁或 球墨铸铁。
全文摘要
本发明公开了一种复合耐磨滚筒的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于滚筒铸型型腔内，合金粉芯棒材捆占耐磨滚筒总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属浇入铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨滚筒。既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高压和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉的特点。
文档编号B22D19/08GK101412090SQ200810232490
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者付永红, 刘文刚, 岑启宏, 宏 武, 牛立斌, 王永平, 许云华 申请人:西安建筑科技大学