本发明涉及冶金行业的热涂镀技术领域的设备，具体地讲，本发明涉及一种热镀用的沉没辊和稳定辊，在辊子的基体上安装有钴基合金的辊套。
背景技术：
由于热涂镀工艺生产效率高，所以在冶金和镀层钢板行业得到了较为广泛的应用。热镀工艺包括热镀铝锌(gl)、热镀纯锌(gi)、热镀锌铝、热镀纯铝等几种。以热镀锌工艺为例，带钢在连续热镀锌生产时，钢带通过浸在锌液中的沉没辊而改变运动方向。由于沉没辊和轴套处于熔融的锌液中，通常会发生严重的熔融锌腐蚀。另外，由于沉没辊和稳定辊与镀锌液、镀铝液等热镀液直接接触，导致辊面磨损和腐蚀较为严重，因此，沉没辊和稳定辊的工作寿命较短。
目前，沉没辊和稳定辊所用的材质大都采用00cr17ni14mo2(相当于sus316l材质)、1cr13不锈钢材质、或者在辊面喷涂耐腐蚀耐磨损层。具体地讲，一般在辊面喷涂co-wc或mob/cocr-wc等作为耐腐蚀耐磨损层，由于材质和喷涂工艺等原因造成耐腐蚀耐磨损层存在一定如裂纹、不致密等缺陷，加之镀液的渗透能力较强，很容易渗透过喷涂层而腐蚀辊面造成喷涂层失效，同时喷涂层的缺陷也容易粘渣。然而，在使用过程中，由于粘渣等原因容易造成生产出的产品存在质量缺陷，如表面沟槽印、锌花不均等，从而造成沉没辊和稳定辊在每次修复后使用寿命不稳定、更换频繁，并使得产品质量不稳定。因此，亟需改进沉没辊和稳定辊，以延长其使用寿命，提高产品质量。
技术实现要素：
本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题。因此，本发明提供了一种安装有辊套的沉没辊和稳定辊，它在热镀铝锌液、热镀锌液、热镀锌铝、热镀纯铝液等的工作条件下，具有良好的导热性能、足够的强度、延伸率，较小的热膨胀系数、低的弹性模数等良好的耐热疲劳参数，与现有铁基材质和陶瓷材质轴瓦辊套相比，寿命和稳定可靠程度大大提高。
本发明的沉没辊和稳定辊采用铁基材料作为基体，在基体上安装有辊套，所述辊套的材质为以重量百分比计包括以下成分的钴基合金：10％～40％的cr、0.1％～15％的ni、0.1％～15％的w、0.1％～10％的mo、0.01％～5.0％的v、0.01％～5.0％的ti、0.01％～1.5％的c、0.01％～20％的fe、0.01％～5.0％的al、0.1％～3.0％的mn、0.01％～5.0％的nb、0.1％～3.0％的si，其余为co和不可避免的杂质。
根据本发明，优选地，钴基合金包括以下成分：20％～30％的cr、0.1％～10％的ni、0.1％～10％的w、0.1％～5.5％的mo、0.01％～3.0％的v、0.01％～3.0％的ti、0.01％～1.5％的c、0.01％～15％的fe、0.01％～3.0％的al、0.1％～2.0％的mn、0.01％～3.0％的nb、0.1％～2.0％的si，其余为co和不可避免的杂质。辊套的厚度为1mm-50mm。
根据本发明，所述基体为耐热铁基材料，例如，铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢或奥氏体-铁素体型不锈钢等。
本发明的有益效果是，沉没辊和稳定辊采用由钴基合金制成的辊套，从而在改善沉没辊和稳定辊的耐腐蚀性、耐磨损性的同时，还可以提高沉没辊和稳定辊的工作面耐热镀液腐蚀及减少粘渣，延长了每次加工后的使用时间，减少了加工和更换的次数，减少了由此造成的废品并提高了产品整体质量，可以大大节省生产成本，并使得沉没辊和稳定辊的加工和制造更加方便。
在本发明中，沉没辊和稳定辊的材质和结构相同，因此，在下文中将以沉没辊为例来解释本发明。
根据本发明的热镀用的沉没辊包括基体和安装在基体上的辊套。根据本发明，基体为铁基材料，例如，铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢或奥氏体-铁素体型不锈钢等耐热钢种。辊套作为沉没辊的工作面层。
本发明的沉没辊或稳定辊的基体和辊套之间有间隙，基体和辊套之间的配合关系为热装、过盈配合或冷装、间隙配合、卡具(如销钉、螺丝、键槽等)固定或焊接固定。
在本发明中，根据本发明的沉没辊和稳定辊的辊套2的材质为钴基合金，厚度1mm-50mm，以满足使用和使用过程中多次加工辊套面的需要。以重量百分比计，钴基合金包括以下组分：10％～40％的cr、0.1％～15％的ni、0.1％～15％的w、0.1％～10％的mo、0.01％～5.0％的v、0.01％～5.0％的ti、0.01％～1.5％的c、0.01％～20％的fe、0.01％～5.0％的al、0.1％～3.0％的mn、0.01％～5.0％的nb、0.1％～3.0％的si，其余为co和不可避免的杂质。
下面，将详细解释一下各组分的具体作用。
铬(cr)是钴基合金的重要合金元素。高的铬含量能够保证合金的抗氧化性和耐腐蚀性，铬与钴能形成一系列不同组织结构的相和金属间化合物，同时铬与碳容易形成cr7c3、cr23c6碳化物强化相和固溶强化基体，因此，铬能显著提高钴基合金的室温和高温力学性能。然而，铬含量过低将降低钴基合金的抗高温腐蚀性能，而铬含量过高将降低钴基合金的高温持久强度。因此，在本发明中，优选地，钴基合金中铬的含量为10wt％至40wt％。更加优选地，兼顾耐腐蚀性、抗高温腐蚀性能、高温持久强度等室温和高温力学性能，将铬的含量定为20wt％-30wt％。
镍(ni)在co基体中能很好地固溶，镍在钴基合金中是作为稳定α-co及层错数量的主要元素，在钴基合金中有可能形成co3ni和coni3有序相，镍能提高韧性，但不能提高钴基合金的强度，无强化作用。在本发明中，优选地，钴基合金中镍的含量为0.01wt-15wt％。如果ni的含量超过15wt％，则将一定程度降低钴基合金的强度。优选地，镍的含量为0.1wt％至10wt％。
碳(c)与加入的合金元素如cr、w、mo等形成碳化物，获得一定的组织和强度。在本发明中，碳的含量为0.01wt％至1.5wt％。
铁(fe)是强烈稳定α-co的元素，且γ-fe与α-co可无限固溶。随含铁量增如，钴基合金的硬度下降、导磁性增加，并且铁促进钴基合金中金属间化合物σ相及骨架状碳化物的生成。在本发明中，铁的含量为0.01％～20％。优选地，铁的含量为0.01wt％至15wt％。
钨(w)既能促进碳化物形成加强第二相强化作用，本身又能固溶强化基体，是固溶强化元素。钴和钨可形成wco3、w6co7两种中间相。随着温度的变化，钨的溶解度发生变化。在本发明中，优选地，钨的含量为0.1wt％至15wt％。
钼(mo)也能促进碳化物形成加强第二相强化作用，与钨的作用类似，并且本身也能固溶强化基体，是固溶强化元素。但是，钼对钴基合金的耐高温腐蚀有害。在本发明中，优选地，钼的含量为0.1wt％至10wt％。更加优选地，钼的含量为0.1wt％至5.5wt％。
钒(v)元素的固溶和析出强化了基体组织，并使耐热性能显著地提高。同时能在一定程度上减少合金在冷却到室温前即高温阶段的热裂纹的产生，即一定程度上避免开裂。在本发明中，钒的含量为0.01wt％至5.0wt％。更加优选地，钒的含量为0.01wt％至3.0wt％。
钛(ti)元素的固溶和析出强化了基体组织，并使耐热性能显著地提高。在本发明中，钛的含量为0.01wt％至5.0wt％。更加优选地，钛的含量为0.01wt％至3.0wt％。
铝(al)有脱氧、抗氧化、固溶强化作用。在本发明中，铝的含量为0.01wt％至5.0wt％。更加优选地，铝的含量为0.01wt％至3.0wt％。
锰(mn)改善合金的流动性和铸造性能，可起脱氧、造渣的作用。在本发明中，锰的含量为0.1wt％至3.0wt％。更加优选地，锰的含量为0.1wt％至2.0wt％。
铌(nb)与金属中的碳、氮、氧有极强的亲和力，能细化晶粒，提高金属的强度和改善塑韧性，同时明显地改善抗腐蚀能力。在本发明中，铌的含量为0.01wt％至5.0wt％。更加优选地，铌的含量为0.01wt％至3.0wt％。
硅(si)也能改善合金的流动性和铸造性能，可起脱氧、造渣的作用。在本发明中，硅的含量为0.1wt％至3.0wt％。更加优选地，硅的含量为0.1wt％至2.0wt％。
与沉没辊一样，根据本发明的热镀用的稳定辊包括基体1和安装在基体上的辊套。具体地讲，基体为铁基材料，例如，铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢或双相不锈钢等耐热钢种。稳定辊的辊套的材质为钴基合金，厚度为1mm-50mm。以重量百分比计，钴基合金包括以下组分：10％～40％的cr、0.1％～15％的ni、0.1％～15％的w、0.1％～10％的mo、0.01％～5.0％的v、0.01％～5.0％的ti、0.01％～1.5％的c、0.01％～20％的fe、0.1％～5.0％的al、0.1％～3.0％的mn、0.1％～5.0％的nb、0.1％～3.0％的si，其余为co和不可避免的杂质。
在这里，需要指出的是，在本发明的沉没辊和稳定辊的辊套用钴基合金中，不可避免的杂质是指硫(s)、磷(p)等含量在允许范围内的元素。
本发明通过将以上成分进行组合，得到最佳比例的工作面层的材料，从而钴基合金为沉没辊和稳定辊带来耐腐蚀耐磨损和耐热的良好效果，延长了维修更换周期，因此也就减少了更换次数，减少了因更换轴套而恢复生产带来的大量的废品和残次品的损失，减少了损失也就提高了效益。
下面，将结合具体的实施例来更充分地解释本发明。
沉没辊和稳定辊的基体为00cr17ni14mo2不锈钢材质(相当于奥氏体超低碳不锈钢sus316l)，其化学成分为c≤0.03wt％、cr16wt％～18wt％、ni10wt％～14wt％、mo2.00wt％～3.00wt％、mn≤2.00wt％、si≤1.00wt％；在其基体上安装辊套，辊套的材质为钴基合金，钴基合金的成分为：cr25wt％、ni0.2wt％、w15wt％、mo3wt％、v0.01wt％、ti0.1wt％、c0.3wt％、fe6wt％、si2.0wt％、mn3.0wt％、al5.0wt％、nb5.0wt％、p＜0.07wt％、s＜0.07wt％，其余为co。辊套和基体采用间隙配合，辊套的厚度为29mm，辊套和基体是通过热装、过盈配合的形式安装到基体上。
将实施例1的沉没辊和稳定辊与已有技术的沉没辊和稳定辊在相同的机组使用，使用结果表明，本发明的沉没辊和稳定辊经辊面加工后，每次使用时间为10天以上，而已有技术的沉没辊和稳定辊的使用时间是3-5天。本发明的沉没辊和稳定辊的使用时间是已有技术的沉没辊和稳定辊的使用时间的2倍以上，即，本发明的沉没辊和稳定辊使用时间明显高于现有技术的沉没辊和稳定辊。