一种耐磨金属复合锥体及其制备方法

本发明属于双金属耐磨复合锥体制备，具体涉及一种耐磨金属复合锥体及其制备方法。

背景技术：

1、锥体如磨辊、轧辊、圆锥等是磨辊破碎机、轧机、圆锥破碎机等物料破碎研磨不可或缺的消耗性构件。为提高耐磨件耐磨性，常使用双金属复合材料，在构件服役区域(即锥体的外表面)使用高耐磨性的高铬合金铸铁，提高耐磨性；安装区域(即锥体内层)使用高强韧性的低合金钢，提高锥体整体强韧性。

2、在现有技术的离心浇铸方法中，浇铸高铬合金铸铁熔体到型腔特定厚度，高铬合金铸铁熔体中al2o3、sio2、mno等渣比重轻，在离心力作用下，这些渣覆盖在熔体表面，形成覆盖渣，同时离心力作用型腔吸入的空气与熔体中fe、cr等元素作用，尤其cr元素活性强，生成铬、铁的氧化物cr2o3、fe2o3，与上述覆盖渣共同形成渣层，由于散热渣层形成硬渣壳；浇铸低合金钢熔体的热量熔解硬渣壳，在离心轴向力作用下沿高铬合金铸铁液面上浮到锥体上端面，使低合金钢液与高铬合金铸铁液直接接触形成冶金界面，实现双金属复合材料稳定制备。

3、然而，现有的方法中存在以下缺陷：一方面，离心力因素导致铸型型腔吸气渣多；另一方面，难以实现硬渣壳破壳并上浮，界面出现夹渣或气孔，界面强度低，在运行过程中复合层易剥落，为此通常采用提高低合金钢熔体浇铸温度的方式，熔解渣壳，但往往出现低合金钢液与高铬合金铸铁液混冲的现象，而且，由于低合金钢浇铸温度高，体收缩大，高铬合金铸铁部分易产生裂纹，影响复合效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的离心浇铸方法中界面出现夹渣或气孔，界面强度低，在运行过程中复合层易剥落等的缺陷，提供一种耐磨金属复合锥体及其制备方法，该制备方法制得的耐磨金属复合锥体界面无夹渣和气孔，界面强度高，复合层不易脱落，且无裂纹。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种耐磨金属复合锥体的制备方法，包括以下步骤：在离心力作用下，

3、(1)将高铬合金铸铁浇铸到铸造离心机的型腔中，型腔中通入惰性气体；

4、(2)之后在通入惰性气体的型腔中的高铬合金铸铁液表面覆盖精炼助熔剂；

5、(3)随后浇铸低合金钢；

6、其中，所述精炼助熔剂的化学成分以质量百分比计包括：15-20％na2o，5-10％k2o，10-15％ sio2，2-5％树脂，50-68％ b2o3。

7、在一些优选实施方式中，步骤(1)中，所述高铬合金铸铁的浇铸温度为1400-1490℃。

8、在一些优选实施方式中，步骤(1)中，所述型腔的离心旋转速率为300-500转/分钟。

9、在一些优选实施方式中，步骤(1)还包括：在浇铸之前事先将型腔腔壁预热到200-300℃。

10、在一些优选实施方式中，步骤(1)和步骤(2)中，型腔通入惰性气体的流量为8-50升/分钟、优选40-50升/分钟、更优选48-50升/分钟。

11、在一些优选实施方式中，步骤(2)中，所述型腔的离心旋转速率为100-200转/分钟。

12、在一些优选实施方式中，步骤(2)中，所述精炼助熔剂在浇铸高铬合金铸铁后40-80秒时引入，优选40-60秒时引入，进一步优选50-60秒时引入。

13、在一些优选实施方式中，步骤(2)中，相对于高铬合金铸铁液表面积，所述精炼助熔剂的加入量为0.07-0.10g/cm2；和/或，所述精炼助熔剂为粉状，其粒度为0.5-1mm。

14、在一些优选实施方式中，步骤(3)中，所述型腔的离心旋转速率为200-300转/分钟，和/或，所述低合金钢的浇铸温度为1550-1600℃、优选1550-1580℃、进一步优选1565-1580℃。

15、在一些优选实施方式中，步骤(1)和步骤(3)中，所述高铬合金铸铁和所述低合金钢均通过型腔上部浇入。

16、在一些优选实施方式中，步骤(3)还包括：在所述浇铸成型后得到的复合材料的温度低于200℃后，去除浇铸冒口、用于浇铸的系统，然后加工去除复合材料上端面的夹杂物。

17、本发明第二方面提供第一方面所述制备方法制得的耐磨金属复合锥体。

18、本发明通过采用离心浇铸方法，在高铬合金铸铁熔体表面覆盖特定组成的精炼助熔剂，能使硬渣壳形成低熔点渣，并在高铬合金铸铁和低合金钢的浇铸过程中均通惰性气体实现阻隔空气，在离心力作用下，低熔点渣能在后续浇铸低合金钢的过程中实现快速上浮，消除界面气孔、非金属夹杂物、疏松、孔隙、裂纹等缺陷，提高界面结合强度，提高锥体耐磨性和安全性。

技术特征：

1.一种耐磨金属复合锥体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在离心力作用下，

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高铬合金铸铁的浇铸温度为1400-1490℃，和/或，所述型腔的离心旋转速率为300-500转/分钟。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)还包括：在浇铸之前事先将型腔腔壁预热到200-300℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，型腔通入惰性气体的流量为8-50升/分钟。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述型腔的离心旋转速率为100-200转/分钟。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述精炼助熔剂在浇铸高铬合金铸铁后40-80秒时引入。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，相对于高铬合金铸铁液表面积，所述精炼助熔剂的加入量为0.07-0.10g/cm2；和/或，所述精炼助熔剂为粉状，其粒度为0.5-1mm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述型腔的离心旋转速率为200-300转/分钟，和/或，所述低合金钢的浇铸温度为1550-1600℃。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中，所述高铬合金铸铁和所述低合金钢均通过型腔上部浇入。

10.根据权利要求1-9中任一项所述制备方法制得的耐磨金属复合锥体。

技术总结
本发明属于双金属耐磨复合锥体制备技术领域，具体涉及一种耐磨金属复合锥体及其制备方法，方法包括以下步骤：在离心力作用下，(1)将高铬合金铸铁浇铸到铸造离心机的型腔中，型腔中通入惰性气体；(2)之后在通入惰性气体的型腔中的高铬合金铸铁液表面覆盖精炼助熔剂；(3)随后浇铸低合金钢；其中，所述精炼助熔剂的化学成分以质量百分比计包括：15‑20％Na<subgt;2</subgt;O，5‑10％K<subgt;2</subgt;O，10‑15％SiO<subgt;2</subgt;，2‑5％树脂，50‑68％B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;。本发明制得的耐磨金属复合锥体界面无夹渣和气孔，界面强度高，复合层不易脱落，且无裂纹。

技术研发人员：郑开宏,郑志斌,王娟,龙骏,冯波,冯晓伟
受保护的技术使用者：广东省科学院新材料研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12