一种深槽应力释放双金属复合辊套及其制备方法和应用技术

一种深槽应力释放双金属复合辊套及其制备方法和应用，属于双金属复合辊套领域。提供的深槽应力释放双金属复合辊套包括内辊套、外辊套，外辊套设在内辊套外周，在外辊套外周面均布有多个应力释放槽；应力释放槽内填充有堆焊填充物，在堆焊填充物表面打入柱钉以增加其耐磨性。制备为：离心铸造外辊套和内辊套，然后进行退火热处理，再进行深槽加工填充堆焊填充物后，进行淬火和回火热处理，在辊套堆焊处镶嵌柱钉。该深槽应力释放双金属复合辊套兼具良好的耐磨性能和韧性。设置的应力释放槽可有效释放热处理过程中由马氏体相变等产生的相变应力及热应力，从而降低深槽应力释放双金属辊套在使用过程中的开裂风险，尤其适用于高压辊磨机或辊压机。磨机或辊压机。磨机或辊压机。

【技术实现步骤摘要】
一种深槽应力释放双金属复合辊套及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种深槽应力释放双金属复合辊套及其制备方法和应用，属于双金属复合辊套
，更具体涉及深槽应力释放双金属复合辊套及其制备方法和用于高压辊磨机/辊压机的应用。

技术介绍

[0002]高压辊磨机/辊压机具有高效、节能等优点，已广泛应用于国内外的水泥、矿石和环保等领域的粉碎。耐磨辊套是高压辊磨机/辊压机在使用过程中应力和磨损的主要承担者。目前，辊套的类型主要有碳化钨柱钉镶嵌辊套、耐磨材料堆焊辊套、双金属复合辊套等。柱钉镶嵌辊套使用寿命较长，但价格较为昂贵；耐磨材料堆焊辊套在强磨损条件下容易产生裂纹等缺陷，造成堆焊耐磨层的脱落，严重降低其使用寿命、延长生产周期。因此，在强磨损条件下，辊套需要既具有良好的耐磨性能，又有较好的韧性。鉴于此，双金属复合辊套应运而生，在一定程度上提高了辊套的综合性能。
[0003]双金属复合辊套的外层通常为较为耐磨材料制成，内层由中碳合金钢制成。辊套在成型后，需要进行最终热处理方可使用。由于外层为高耐磨合金，通常具有较高的硬度，较好的耐磨性能和较低的韧性。热处理虽然会提升磨辊的耐磨性能，但在一定程度上降低了其韧性，使其在使用过程中容易产生裂纹，缩短其使用寿命甚至发生危险。其外表面的耐磨层在热处理过程中，也有开裂的风险，且裂纹会延展至内层，将会造成经济损失，也不利于节能环保。若是外辊套的硬度达到60
‑
65HRC，则会有良好的耐磨性能，但是容易开裂；若是外辊套的硬度在55
‑
60HRC之间，可有效减小辊套开裂风险，但是耐磨性下降，严重降低了双金属复合辊套的使用寿命。因此，在该领域，如何解决在保证外层辊套高硬度同时有效防止双金属复合辊套耐磨层在热处理过程中及随后使用过程中发生开裂是本领域急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术问题，为了防止双金属复合辊套耐磨层在热处理过程中发生开裂，本专利技术在现有双金属复合辊套的基础上，通过释放表层组织应力和热应力的方法解决上述问题。因此，提出了一种深槽应力释放双金属复合辊套及其制备方法和应用，特别是在高压辊磨机/辊压机的应用。该深槽应力释放双金属复合辊套是以韧性较好的中碳钢为内辊套，以高耐磨材料为外辊套，并在外辊套上设有应力释放槽，在应力释放槽内填充有堆焊填充物，并在堆焊填充物表面打入柱钉，以增加其耐磨性能。该制备方法生产的深槽应力释放双金属复合辊套兼具良好的耐磨性能和良好的韧性。一方面，该辊套成分可以精确控制，外辊套采用了高耐磨材料，起到耐磨的作用。另一方面，内辊套为韧性层，对深槽应力释放双金属复合辊套整体起到了增韧的作用，有效降低了深槽应力释放双金属复合辊套在使用过程中开裂的风险。同时，外辊套设有应力释放槽，该应力释放槽可以同时降低辊套在使用过程中以及热处理过程中开裂的风险。本专利技术的应力释放槽为沿圆柱母线方向等分开的深槽，
贯穿整个外辊套。该应力释放槽可有效释放热处理过程中由马氏体相变等产生的相变应力及热应力。
[0005]本专利技术一种深槽应力释放双金属复合辊套，包括内辊套、外辊套，外辊套设在内辊套外周，并且在外辊套外周面均布有多个应力释放槽；所述的应力释放槽内填充有堆焊填充物，在堆焊填充物表面镶嵌柱钉，并且柱钉延伸至内辊套中，以增加深槽应力释放双金属复合辊套的耐磨性。
[0006]进一步的，所述的内辊套材料为普通中碳钢或中碳合金钢。
[0007]所述的外辊套，采用的高耐磨材料含有的化学成分及各个成分的质量百分比为：C：0.1～4.0％、Si：0.1～1.5％、Mn：0～15％、Cr：5～30％、Mo：0～20％、B：0～5％、W：0～15％，V：0～8％、Ni：0～3％、Nb：0～6％、Ti：0～5％，余量为Fe及不可避免的杂质；
[0008]所述的外辊套厚度为30
‑
60mm。
[0009]进一步的，每个应力释放槽和外辊套的母线重合。
[0010]所述的应力释放槽的个数优选为4
‑
12个，并沿母线方向均匀分布。
[0011]所述的应力释放槽开在外辊套上，为通槽，其深度与外辊套厚度相同或大于外辊套厚度。应力释放槽为弧形梯形结构，应力释放槽侧壁角度为5～30
°
。
[0012]所述的柱钉材料为TiC、WC或其他高耐磨材料中的一种，尺寸为每道应力释放槽处的堆焊填充物与内辊套之间的柱钉间距为10
‑
20mm。根据辊磨的应用，需合理选择柱钉材料，使其与辊套表面同步磨损。
[0013]所述的堆焊填充物优选为马氏体钢、奥氏体钢中的一种；
[0014]所述的柱钉优选为1排～2排。
[0015]本专利技术的一种深槽应力释放双金属复合辊套，外辊套表面洛氏硬度为60
‑
65HRC，内辊套硬度30
‑
40HRC。内辊套和外辊套之间剪切强度为500～580Mpa，外辊套冲击韧性为3～12J/cm2。
[0016]本专利技术的一种深槽应力释放双金属复合辊套的制备方法，具体包括以下步骤：
[0017]步骤1：外辊套的制备
[0018]选取外辊套的合金，外辊套含有的化学成分及各个成分的质量百分比为：C：0.1～4.0％、Si：0.1～1.5％、Mn：0～15％、Cr：5～30％、Mo：0～20％、B：0～5％、W：0～15％、V：0～8％、Ni：0～3％、Nb：0～6％、Ti：0～5％，余量为Fe及不可避免的杂质；采用常规离心铸造工艺进行铸造，其厚度为30
‑
60mm，得到双金属复合辊套的外辊套；
[0019]步骤2：内辊套的制备
[0020]选取普通中碳钢或中碳合金钢，采用离心铸造工艺在外辊套的内侧进行铸造，其中，外辊套内侧处于半固态区，得到双金属复合辊套；
[0021]步骤3：双金属复合辊套的热处理：
[0022]将双金属复合辊套整体进行热处理，得到热处理后双金属复合辊套；双金属复合辊套热处理工艺为：
[0023]退火：
[0024]退火温度：400～700℃
[0025]升温速率：7～10℃/min
[0026]保温时间：5
‑
20h
[0027]冷却方式：炉冷；
[0028]步骤4：深槽加工处理
[0029](1)将热处理后双金属复合辊套外辊套开深槽，其深度为外辊套厚度的1
‑
1.5倍，并在开口处倒圆角，得到带有凹槽双金属复合辊套；
[0030](2)对双金属复合辊套外辊套上的凹槽内表面进行处理，使其清洁、光滑；
[0031](3)将堆焊填充物在各深槽处堆焊，填满，堆焊填充物硬度为45
‑
50HRC；
[0032](4)将堆焊处进行表面处理，使其与外辊套相平，得到带有应力释放槽的双金属复合辊套；
[0033]步骤5：带有应力释放槽的双金属复合辊套的热处理
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深槽应力释放双金属复合辊套，其特征在于，包括内辊套和外辊套，外辊套设在内辊套外周，并且在外辊套外周面均布有多个应力释放槽；所述的应力释放槽内填充有堆焊填充物，在堆焊填充物表面打入柱钉，以增加其耐磨性能。2.根据权利要求1所述的深槽应力释放双金属复合辊套，其特征在于，所述的内辊套材料为普通中碳钢或中碳合金钢。3.根据权利要求1所述的深槽应力释放双金属复合辊套，其特征在于，所述的外辊套，采用的高耐磨材料，含有的化学成分及各个成分的质量百分比为：C：0.1～4.0％、Si：0.1～1.5％、Mn：0～15％、Cr：5～30％、Mo：0～20％、B：0～5％、W：0～15％、V：0～8％、Ni：0～3％、Nb：0～6％、Ti：0～5％，余量为Fe及不可避免的杂质；所述的外辊套厚度为30
‑
60mm。4.根据权利要求1所述的深槽应力释放双金属复合辊套，其特征在于，每个应力释放槽和外辊套的母线重合；应力释放槽的个数为4
‑
12个，并沿母线方向均匀分布。5.根据权利要求4所述的深槽应力释放双金属复合辊套，其特征在于，所述的应力释放槽开在外辊套上，为通槽，其深度与外辊套厚度相同或大于外辊套厚度；应力释放槽为弧形梯形结构，应力释放槽侧壁角度为5～30
°
。6.根据权利要求1所述的深槽应力释放双金属复合辊套，其特征在于，所述的堆焊填充物为马氏体钢、奥氏体钢中的一种。7.根据权利要求1所述的深槽应力释放双金属复合辊套，其特征在于，所述的柱钉材料为TiC、WC或其他高耐磨材料中的一种，尺寸为每道应力释放槽处的堆焊填充物与内辊套之间的柱钉间距为10
‑
20mm；根据辊磨的应用选择对应的柱钉材料，使其与辊套表面同步磨损。8.权利要求1
‑
7任意一项所述的深槽应力释放双金属复合辊套，其特征在于，外辊套表面洛氏硬度为60
‑
65HRC，内辊套硬度30
‑
40HRC；内辊套和外辊套之间剪切强度为500～580Mpa，外辊套冲击韧性为3～12J/cm2；内辊套与外辊套之间、内辊套与应力释放槽内的堆焊填充物之间、外辊套与应力释放槽内的堆焊填充物之间均实现了冶金结合。9.权利要求1
‑
7任意一项所述的深槽应力释放双金属复合辊套的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟伟平，高菁，刘爽，赵迎帆，闫泽林，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：