專利名稱：鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋輥鑄造領(lǐng)域，特別涉及一種鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件及其制作方法。
背景技術(shù)：
大型鋼、鐵金屬環(huán)類耐磨鑄件的應(yīng)用領(lǐng)域及服役條件不同，對(duì)其工作層硬 度、耐磨性、耐高溫性能及裝配要求均有不同，目前國(guó)內(nèi)采用臥式離心復(fù)合鑄
造技術(shù)生產(chǎn)的大型鋼、鐵環(huán)類產(chǎn)品，其直徑都在①1500以下。
目前國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)此類大型的鋼、鐵環(huán)類產(chǎn)品，都是選用價(jià)格昂貴的高合 金金屬材料，采用傳統(tǒng)的常法整體鑄造方式，首先其生產(chǎn)材料成本高，輥面夾 渣缺陷較為突出，輥面硬度、均勻性及其耐磨性能也不及離心復(fù)合產(chǎn)品，同時(shí) 其內(nèi)層部位硬度高，塑性指標(biāo)相對(duì)也低許多，無(wú)法滿足大過盈量的裝配要求， 裝配開裂的事故時(shí)有發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的成本高、輥面質(zhì)量不足的問題，提供 一種復(fù)合的鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件及其制作方法，可以實(shí)現(xiàn)外層高合金、高硬度、 高耐磨性能，內(nèi)層低合金、低硬度、高強(qiáng)度、良好的塑性及韌性指標(biāo)，有效降 低生產(chǎn)成本，提高耐磨鑄件與鍛軸的裝配組合性能。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件，包括內(nèi)外兩層，內(nèi)層為低合金、低硬度、高強(qiáng)度的金 屬材料，外層為高合金、高硬度、高耐磨性的金屬材料。 所述鑄件的直徑范圍為①1700 ①2200mm。
所述外層為高鉻鑄鐵、高鉻鑄鋼、合金半鋼、合金球墨鑄鐵中的任一種金 屬材料。
所述內(nèi)層為低合金球墨鑄鐵、球墨鑄鋼中的任一種金屬材料。 鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件的制作方法，其特征在于，包括如下步驟
a. 在離心托盤上根據(jù)設(shè)計(jì)的直徑固定金屬鑄型模具和上下端蓋；
b. 從上端蓋的金屬液注入口處注入液態(tài)金屬，先離心澆注外層，再離 心澆注內(nèi)層，制作環(huán)類耐磨鑄件。
所述步驟b中，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速按如下公式選取n'=l 79000 XG+D 其中n——離心機(jī)轉(zhuǎn)速，即鑄型轉(zhuǎn)速，單位轉(zhuǎn)/分鐘
G——重力系數(shù)，取值100 140 D——鑄型內(nèi)徑，單位cm。 所述步驟b中，外層的澆注溫度為1280 1450°C。 所述步驟b中，內(nèi)層的澆注溫度為1300 1500°C。 所述步驟b中，外層與內(nèi)層的澆注間隔時(shí)間為20 60分鐘。 所述步驟b中，外層與內(nèi)層在高速旋轉(zhuǎn)的離心狀態(tài)下凝固成型，并在步驟 b之后，還包括退火、正火、回火工序。
本發(fā)明采用內(nèi)層、外層不同金屬材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)，使外層可以滿足高硬度、 高耐磨性能，內(nèi)層可以滿足低硬度、高強(qiáng)度、良好的塑性及韌性指標(biāo)，而且可 以避免現(xiàn)有技術(shù)整體采用高合金金屬材料所帶來的高成本問題，可以制作直徑 大于1500mm，而達(dá)到1700 2200mm;采用本發(fā)明的方法，可以解決內(nèi)外層 金屬的良好冶金結(jié)合，同時(shí)防止外層的高合金、高碳化物向內(nèi)層芯部的擴(kuò)散， 實(shí)現(xiàn)外層高合金、高硬度、高耐磨性能，內(nèi)層低合金、低硬度、高強(qiáng)度、良好 的塑性及韌性指標(biāo)，從而有效提高使用壽命，降低生產(chǎn)成本。
可見，采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法，可以降低鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件的成本，提 高其性能，延長(zhǎng)其使用壽命，可廣泛應(yīng)用于冶金、建材行業(yè)，以滿足對(duì)大型耐 磨鑄件的需求。


圖1是本發(fā)明中鑄件的結(jié)構(gòu)及制作方法示意圖中標(biāo)號(hào)l是離心托盤，2是金屬鑄型模具，3是上端蓋，4是外層，5
是內(nèi)層，6是下端蓋，7是金屬液注入口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件包括所述鑄件包括內(nèi)外兩層，內(nèi)層5為低
合金、低硬度、高強(qiáng)度的金屬材料制成，外層4為高合金、高硬度、高耐磨性
的金屬材料制成。
上述鑄件的直徑范圍為①1700 ①2200mm，如①1700mm、①1800mm、 01900mm、①2000mm、 O2100mm、①2200mm。
上述外層4為高鉻鑄鐵、高鉻鑄鋼、合金半鋼、合金球墨鑄鐵中的任一種
4金屬材料；上述內(nèi)層5為低合金球墨鑄鐵、球墨鑄鋼中的任一種金屬材料。 鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件的制作方法包括如下步驟
先用中頻或工頻感應(yīng)電爐將內(nèi)層及外層的金屬材料熔煉。
再將金屬鑄型模具2采用廂式烘模窯進(jìn)行烘干，溫度在350 50(TC范圍內(nèi)。
在離心托盤1上根據(jù)設(shè)計(jì)的直徑固定金屬鑄型模具2、上端蓋3和下端蓋 6，并選用鋯砂涂料、石英砂涂料、高鋁覆膜涂料中的一種進(jìn)行覆層涂料。 啟動(dòng)離心機(jī)，按如下公式確定轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)離心托盤
n2=179000XG+D 其中n——鑄型轉(zhuǎn)速，單位轉(zhuǎn)/分鐘 G——重力系數(shù)，取值100 140 D——鑄型內(nèi)徑，單位cm。 從上端蓋3的金屬液注入口 7先注入外層所用的液態(tài)金屬，以澆注外層， 并控制其澆注溫度1280 1450。C，具體澆注溫度的取值依據(jù)所采用的上述金屬 材料的液相線溫度不同而確定， 一般取值范圍T^+50 100。C，其中K為液相 線溫度。
間隔20 60分鐘，具體時(shí)間值依據(jù)外層厚度和不同金屬材料的固相線溫 度而定， 一般取值范圍TS-50 100°C，其中Ts為固相線溫度。
繼續(xù)從上端蓋3的金屬液注入口 7再注入內(nèi)層所用的液態(tài)金屬，以澆注內(nèi) 層，并控制其澆注溫度1300 1500°C，具體澆注溫度的取值依據(jù)所采用的上述 金屬材料的液相線溫度不同而確定， 一般取值范圍T^+50 10(TC。
在高速旋轉(zhuǎn)的離心狀態(tài)下，使內(nèi)層、外層凝固成型。
依據(jù)不同金屬材料和產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，還可以包括退火、正火、回火等熱處 理及機(jī)加工步驟。
權(quán)利要求
1、鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件，其特征在于，所述鑄件包括內(nèi)外兩層，內(nèi)層為低合金、低硬度、高強(qiáng)度的金屬材料，外層為高合金、高硬度、高耐磨性的金屬材料。
2、 如權(quán)利要求1所述鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件，其特征在于，所述鑄件的直徑 范圍為①1700 O 2200mm。
3、 如權(quán)利權(quán)利要求1或2所述鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件，其特征在于，所述外 層為高鉻鑄鐵、高鉻鑄鋼、合金半鋼、合金球墨鑄鐵中的任一種金屬材料。
4、 如權(quán)利要求3所述鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件，其特征在于，所述內(nèi)層為低合 金球墨鑄鐵、球墨鑄鋼中的任一種金屬材料。
5、 鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件的制作方法，其特征在于，包括如下步驟a. 在離心托盤上根據(jù)設(shè)計(jì)的直徑固定金屬鑄型模具和上下端蓋；b. 從上端蓋的金屬液注入口處注入液態(tài)金屬，先離心澆注外層，再離 心澆注內(nèi)層，制作環(huán)類耐磨鑄件。
6、 如權(quán)利要求5所述鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件的制作方法，其特征在于，所述 步驟b中，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速按如下公式選取n2=179000XG+D 其中n——離心機(jī)轉(zhuǎn)速，即鑄型轉(zhuǎn)速，單位轉(zhuǎn)/分鐘G——重力系數(shù)，取值100 140 D-鑄型內(nèi)徑，單位cm。
7、 如權(quán)利要求6所述鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件的制作方法，其特征在于，所述 步驟b中，外層的澆注溫度為1280 1450°C。
8、 如權(quán)利要求7所述鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件的制作方法，其特征在于，所述 步驟b中，內(nèi)層的澆注溫度為1300 1500°C。
9、 如權(quán)利要求8所述鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件的制作方法，其特征在于，所述 步驟b中，外層與內(nèi)層的澆注間隔時(shí)間為20 60分鐘。
10、 如權(quán)利要求9所述鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件的制作方法，其特征在于，所 述步驟b中，外層與內(nèi)層在高速旋轉(zhuǎn)的離心狀態(tài)下凝固成型，并在步驟b之后， 還包括退火、正火、回火工序。
全文摘要
鋼鐵環(huán)類耐磨鑄件及其制作方法，屬于軋輥鑄造領(lǐng)域，目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的成本高、輥面質(zhì)量不足的問題，該鑄件包括內(nèi)外兩層，內(nèi)層為低合金、低硬度、高強(qiáng)度的金屬材料，外層為高合金、高硬度、高耐磨性的金屬材料；其直徑范圍為Φ1700～Φ2200mm；其制作方法包括a.在離心托盤上根據(jù)設(shè)計(jì)的直徑固定金屬鑄型模具和上下端蓋；b.從上端蓋的金屬液注入口處注入液態(tài)金屬，先離心澆注外層，再離心澆注內(nèi)層，制作環(huán)類耐磨鑄件；步驟b中，外層的澆注溫度為1280～1450℃，內(nèi)層的澆注溫度為1300～1500℃，外層與內(nèi)層的澆注間隔時(shí)間為20～60分鐘。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于冶金、建材行業(yè)，以滿足對(duì)大型耐磨鑄件的需求。
文檔編號(hào)B32B15/01GK101503010SQ200910058218
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者楊德明, 鐘興勤 申請(qǐng)人:成都三強(qiáng)軋輥股份有限公司