[发明专利]一种高韧性耐磨双金属复合辊套及制备方法

说明书

一种高韧性耐磨双金属复合辊套及制备方法，属于耐磨材料技术领域。该高韧性耐磨双金属复合辊套，包括预置内套和外套，预置内套和外套实现了冶金结合，外套壁厚为高韧性耐磨双金属复合辊套总体壁厚的1/4～1/2。其制备方法为：预置内套的浇铸；可移动砂型的制备和预处理；高强耐磨外套的浇注；高韧性耐磨双金属复合辊套预置内套材料和外套材料的冶金结合；高韧性耐磨双金属复合辊套的热处理，得到高韧性耐磨双金属复合辊套。这种方法达到元素的扩散，实现良好的冶金结合。经过热处理，能够基本消除由于膨胀系数不同而产生的应力，进一步强化高耐磨外套，达到理想的复合效果，使高韧性耐磨双金属复合辊套综合力学性能进一步提高。

技术领域

本发明属于耐磨材料技术领域，具体涉及一种高韧性耐磨双金属复合辊套及制备方法。

背景技术

高压辊磨机广泛用于矿石粉碎以及水泥生料和熟料等物料粉碎作业中，是一种新型高效节能粉碎设备。高压辊磨机辊面在粉碎矿石的过程当中，在高应力和磨损等恶劣条件下，经常会出现粘辊、裂纹、剥落等事故。目前主要有耐磨材料堆焊辊面、双金属离心铸造辊面和硬质合金镶铸辊面。采用堆焊技术制备的耐磨材料堆焊辊面，虽然操作方便，对作业环境要求简单，耐磨材料成分可控，但是在使用过程中，其与基材之间容易产生裂纹，导致辊面材料脱落，降低使用寿命；双金属离心铸造辊面容易产生孔洞、开裂等组织缺陷，并且其需要使用大型设备，容易产生危险；而硬质合金镶嵌辊面，虽然能够有效抵抗物料的对辊面的磨损，使用寿命明显优于耐磨材料堆焊辊面，但该辊面的生产工艺非常复杂，生产周期长，消耗大量的人力物力，产品的成本相当高昂；在使用过程中容易导致柱钉的脱落，影响辊面的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高韧性耐磨双金属复合辊套及制备方法。以普通中低碳钢或者低合金钢为预置内套、以高合金材料为高耐磨性外套的双金属复合辊套。该制备技术方法生产成本低廉，工艺简单，所得复合辊套中两种材料结合良好，高耐磨外套的成分可控，其组织均匀致密，元素均匀分布，无偏析，无裂纹、气孔等宏观缺陷，在韧性提高的同时，耐磨性能够得到较大改善。克服了耐磨材料堆焊辊面、双金属离心铸造辊面和硬质合金镶铸辊面在组织性能方面的缺陷；如果复合界面存在大量的夹渣、缝隙，或者外套材质和预置内套材料达不到完全的冶金结合，在后续的热处理或者使用工况下，作用于工作层的应力将不能快速有效地向辊芯传递，从而会在热处理过程中出现裂纹、崩裂或者在使用过程中产生裂纹、剥落等事故。这不仅降低辊磨机的有效作业率，造成经济损失，又会存在安全隐患。

本发明依据辊套服役条件和使用环境的要求，依靠合金成分设计，在普通中低碳钢或者低合金钢的表面，通过浇注的方式，保证高韧性的同时，制备出一层具有高强度、高耐磨性的材料。并且通过适当的后续热处理，使材料进一步强化。通过这种方法制备的双金属复合辊套，预置内套与高耐磨外套之间通过在一定温度下保温，达到元素的扩散，实现良好的冶金结合。经过后续的热处理，能够基本消除由于膨胀系数不同而产生的应力，并且进一步强化高耐磨外套，达到理想的复合效果，使高韧性耐磨双金属复合辊套的综合力学性能进一步提高。

本发明的一种高韧性耐磨双金属复合辊套，包括预置内套和外套，所述的预置内套的材料为普通中低碳钢或者低合金钢，外套的材料包含的元素及各个元素的质量百分比为：C：1.0～3.5％，Si：0～2.0％，Cr：10～43％，Cu：0～1.5％，Mn：0～10％，Ni：0～1.0％，W：0～20％，V：0～20％，Mo：0～20％，Ti:0～20％，Nb：0～5％，余量为Fe和不可避免的杂质，每种杂质的质量百分比≤0.5％，预置内套和外套实现了冶金结合，外套壁厚为高韧性耐磨双金属复合辊套总体壁厚的1/4～1/2。

本发明制备的高韧性耐磨双金属复合辊套，表面硬度为63～65HRC，冲击韧性为5～10J/mm²，预置内套和外套之间的剪切强度为515～600MPa。

本发明的制备的高韧性耐磨双金属复合辊套尤其适用于高压辊磨机中。