專利名稱：熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金設(shè)備、采掘業(yè)設(shè)備、礦山設(shè)備、石油鉆機(jī)設(shè)備等行業(yè)的重載滑動(dòng)副耐磨件，尤其指熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板、滑塊、襯板，諸如冶金行業(yè)使用的軋輥，輸送輥，導(dǎo)衛(wèi)板，夾送輥等。
背景技術(shù)：
軋機(jī)滑板、滑塊、襯板對(duì)軋機(jī)精度起著關(guān)鍵性作用，軋機(jī)精度與滑板偶件的間隙控制又直接對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性的作用。因此軋機(jī)滑板的選擇對(duì)軋鋼企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。目前國(guó)內(nèi)軋鋼機(jī)使用的滑板、滑塊、襯板(為敘述方便均使用“滑板”，下面不再使 用“滑板、滑塊、襯板”)有兩種ー種是國(guó)內(nèi)制造的滑板；另一種是進(jìn)ロ國(guó)外滑板。兩種滑板代表著不同的エ藝水平，其產(chǎn)品各有其優(yōu)缺點(diǎn)，下面簡(jiǎn)要闡述兩種不同產(chǎn)品的エ藝、性能及使用情況。一、目前國(guó)產(chǎn)滑板的エ藝、性能及使用情況目前國(guó)內(nèi)滑板的生產(chǎn)エ藝采用45、3Crl3鋼等材料將其整體進(jìn)行熱處理的方式使其表面硬化，滑板的表面硬度能達(dá)到45HRC左右，這是國(guó)內(nèi)普遍采用的制造方式，價(jià)格低廉(每噸約4萬(wàn)元)但使用壽命極短，在使用頻率高的位置上使用的滑板壽命僅為3個(gè)月左右，在使用頻率低的位置上使用的滑板壽命最多不超過(guò)I年的時(shí)間。經(jīng)過(guò)使用，證明這種滑板不能滿足設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行要求，主要表現(xiàn)為1、磨損快，造成滑板偶件間隙増大，超出使用范圍，使得設(shè)備不穩(wěn)定，設(shè)備震動(dòng)大，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，事故増加；2、由于磨損嚴(yán)重，滑板偶件間隙超出使用范圍，現(xiàn)場(chǎng)需要反復(fù)和經(jīng)常地更換滑板，由于滑板安裝位置不易更換，造成設(shè)備不能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；3、維修設(shè)備時(shí)間長(zhǎng)，維修費(fèi)用大。因此該產(chǎn)品大大降低了設(shè)備使用效率，増加了企業(yè)運(yùn)行成本，其性價(jià)比低。因此大多數(shù)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)使用滑板主要依靠進(jìn)ロ(見(jiàn)圖I)。ニ、進(jìn)ロ國(guó)外滑板的性能及使用情況進(jìn)ロ滑板多是德國(guó)、意大利等國(guó)產(chǎn)品，其產(chǎn)品エ藝是復(fù)合制造方式，即依靠碾壓方式將滑板制成兩層，底層為常規(guī)材料，使用層為耐磨材料(厚度2_以內(nèi))，其硬度為46 54HRC。通過(guò)使用效果看，根據(jù)滑板的使用位置，在使用頻率高的位置上，滑板的使用壽命為7個(gè)月，在使用頻率低的位置上，滑板的使用壽命為3年；從使用時(shí)間對(duì)比不難看出進(jìn)ロ滑板要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)產(chǎn)滑板的使用壽命。但該滑板的缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn)1、該種滑板在使用過(guò)程中底層和使用層(耐磨層)由于不僅要抵抗冷熱交變疲勞應(yīng)力作用，又要抵抗冷卻循環(huán)水的腐蝕和氣蝕的影響，使得滑板較早的出現(xiàn)剝落脫層現(xiàn)象，一旦脫層，滑板將導(dǎo)致直接性一次報(bào)廢，并需立即停機(jī)，盡快更換滑板，否則將造成人身安全和設(shè)備事故；2、當(dāng)使用層(耐磨層)磨損完后，不可修復(fù)；3、第3條也是最重要的，進(jìn)ロ滑板費(fèi)用極高，每噸價(jià)格高達(dá)幾十萬(wàn)人民幣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板的強(qiáng)化技術(shù)目的在于提供ー種國(guó)內(nèi)制造的熔覆合金強(qiáng)化滑板，采用冶 金結(jié)合技術(shù)，有效地防止脫層事故，并可以根據(jù)使用條件加厚耐磨層，増加使用周期，達(dá)到降低使用費(fèi)用的目的。本發(fā)明熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的基體選用38CrMoAl和42CrMo鋼板，不得有夾渣、裂紋、褶皺等缺陷，采用冶金結(jié)合，強(qiáng)化技木，將硬質(zhì)合金熔覆到基體材料上面，硬面熔覆層應(yīng)具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨、高耐熱、抗冷熱交變疲勞、性能優(yōu)良的熔覆材料。將熔覆金屬的含碳量控制在O. 27
I.00%之間的較低范圍內(nèi)，既有較高的硬度又有良好的抗冷熱疲勞性能。加入適量的Ni進(jìn)行韌化處理，并加入微量的Re、Ti、Zr進(jìn)行變質(zhì)處理，進(jìn)ー步提高了熔覆金屬的韌性，使堆敷金屬焊態(tài)為55HRC以上。本發(fā)明熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板的生產(chǎn)エ藝，其步驟如下I)、對(duì)熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板的基體鋼板氣割下料，清理氣割殘?jiān)?)、基體調(diào)質(zhì)處理將基體加熱，淬火，高溫回火，保溫，用以保證230-250HBW ;然后降至室溫；3)、對(duì)調(diào)質(zhì)處理后的基體粗加工刨銑工作平面及四邊，去掉黑皮為止；4)、去應(yīng)カ退火；5)、粗研磨基體工作平面，清理表面油污；6)、熔覆工作表面；7)、高溫回火加熱，保溫，隨爐冷卻出爐空冷；8)、校正經(jīng)高溫回火的產(chǎn)品；9)、機(jī)械加工對(duì)熔覆表面刨銑；10)、去應(yīng)カ退火；11)、對(duì)熔覆層進(jìn)行粗磨、精磨，制成熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板。我公司研發(fā)生產(chǎn)的熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板進(jìn)行過(guò)多次試驗(yàn)證明，在產(chǎn)品使用性能上已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)進(jìn)ロ產(chǎn)品1、滑板硬度可達(dá)55HRC以上；2、通過(guò)幾年來(lái)在鋼鐵企業(yè)軋機(jī)生產(chǎn)線試驗(yàn)，我公司滑板在使用頻率高位置上使用壽命可達(dá)I年以上，在使用頻率低位置上使用壽命可達(dá)4年左右；3、該滑板可修復(fù)利用，節(jié)約材料；4、其產(chǎn)品售價(jià)與進(jìn)ロ相比能節(jié)約50%以上。通過(guò)三種產(chǎn)品的對(duì)比不難看出，我公司發(fā)明的產(chǎn)品其性價(jià)比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于進(jìn)口和國(guó)內(nèi)現(xiàn)有滑板產(chǎn)品。我國(guó)是ー個(gè)鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)，該產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用將為我國(guó)打破西方國(guó)家的技術(shù)壁壘，完全替代進(jìn)ロ軋機(jī)滑板奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，將極大提高我國(guó)鋼鐵企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)ー項(xiàng)空白。本發(fā)明熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板的優(yōu)點(diǎn)I.耐磨性好,硬度可達(dá)55HRC以上；2.采用冶金結(jié)合技木，使硬度層與基體永遠(yuǎn)結(jié)合，不脫層；3.加入微量稀有金屬如Co、Re等成分，并高溫回火，消除內(nèi)應(yīng)力，使之韌性好，不易變形；
4、產(chǎn)品可修復(fù)利用，能大大降低材料成本。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板的生產(chǎn)エ藝作進(jìn)ー步的詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例I)、對(duì)38CrMoAl或42CrMo鋼板氣割下料，其長(zhǎng)度130mm，寬度100mm，厚度36mm，清
理氣割殘?jiān)?)、基體調(diào)質(zhì)處理230-250HBW :把處理后的鋼板加熱到Ac3以上30_50°C的溫度，淬火，淬火介質(zhì)為油；高溫回火到600°C，保溫I個(gè)小時(shí)，用以保證230-250HBW ;然后降至室溫。調(diào)質(zhì)處理是因?yàn)樵摶迨窃谥剌d交變負(fù)荷下工作，需要提高基體的綜合機(jī)械性能，同時(shí)調(diào)質(zhì)能起到均勻組織的作用；3)、基體粗加工刨銑工作平面及四邊，去掉黑皮為止；4)、基體去應(yīng)カ退火將基體加熱到A1線以下100-200°C的溫度，保溫至使基體表面和基體心部溫度均勻一致吋，隨爐冷至200-300°C時(shí)出爐空冷，消除切削應(yīng)カ和殘余應(yīng)力；5)、粗研磨基體工作平面，清理待熔覆表面油污；6)、熔覆工作表面，即激光熔覆粗研磨后的基體表面，熔覆合金粉末材料成分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)為，C :0. 27-0. 80，Ni 0. 50-4. 50，Cr 13. 00-25. 00，Mo 1. 20-1. 80，并加入合計(jì)為
O.10、之間用量為任意比例的Co、Mg、Re、Ti、Zr，；密排熔覆其表面，使其表面均勻、致密、無(wú)皺褶等熔覆缺陷；加入適量的Ni可以細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度和韌性，加入微量元素，對(duì)其進(jìn)行變質(zhì)處理，可以提高形核能力，進(jìn)ー步細(xì)化晶粒，其熔覆金屬的強(qiáng)度和韌性又進(jìn)ー步的得到提高。熔覆溫度取其基體材料和熔覆材料兩者的最高熔點(diǎn)以上50-100°C，在此溫度范圍內(nèi)，盡可能使熔覆材料加熱到較低的溫度，避免出現(xiàn)熔覆材料的燒損和蒸發(fā)；由于高功率密度的激光束穿透能力極強(qiáng)，幾乎同時(shí)將基體材料和熔覆合金粉末同時(shí)熔融，又由于激光束離開(kāi)時(shí)依靠基體材料自身的冷卻速度快，凝固時(shí)基體材料和熔覆材料實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合而且具有稀釋率低的特點(diǎn)，達(dá)到エ藝厚度要求熔覆層3mm或根據(jù)客戶要求增加熔覆厚度；7)、將熔覆過(guò)的產(chǎn)品進(jìn)行高溫回火將熔覆后的產(chǎn)品裝入箱式爐，以80-90°C /h的速度加熱至600°C，保溫8小時(shí)后，隨爐緩冷至200で時(shí)出爐空冷；在高溫回火消除內(nèi)應(yīng)カ的過(guò)程中析出了多種合金碳化物TiC、Mo2C、Cr7C3等，起到了彌散強(qiáng)化作用，提高組織穩(wěn)定性，獲得硬度為60HRC左右的綜合性能優(yōu)良的堆敷金屬；8)、校正經(jīng)高溫回火的產(chǎn)品；9)、機(jī)械加工對(duì)熔覆表面刨銑，使其達(dá)到エ藝要求。由于熔覆表面硬度高，耐磨性好，刨銑的刀具選用陶瓷刀具，便于切削加工；10)、對(duì)經(jīng)機(jī)械加工后的產(chǎn)品進(jìn)行去應(yīng)カ退火將該產(chǎn)品加熱至A1線以下100-200°C，保溫2小時(shí)后隨爐緩冷至200-300°C時(shí)出爐空冷，用以消除因校正滑板和切削加工出現(xiàn)的應(yīng)力，減少エ序中的變形；11)、對(duì)熔覆層粗磨、精磨，達(dá)到圖紙要求，制成熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板。其夾具選用電磁浮動(dòng)吸盤(pán)，防止變形。
本發(fā)明熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板在熔覆過(guò)程中以冶金的方式將熔覆材料與滑板基體材料38CrMoAl有機(jī)的熔為一體。它的機(jī)制在于，在熔覆的過(guò)程中熔覆材料與基體材料表面幾乎同時(shí)達(dá)到熔融狀態(tài)，隨著對(duì)能量的不斷的吸收，熔融表面不斷地向四周擴(kuò)大，向深度擴(kuò)展，形成ー個(gè)熔融區(qū)域；在熔融區(qū)，熔覆材料一側(cè)的碳化物和金屬粒子向基體材料ー側(cè)的方向擴(kuò)散，而基體材料ー側(cè)的粒子同時(shí)也向熔覆材料方向ー側(cè)擴(kuò)散，這樣相互擴(kuò)散，相互滲透，從而形成ー個(gè)成分既不同于熔覆材料又不同于基體材料的互溶區(qū)；當(dāng)系統(tǒng)溫度下降到互熔區(qū)結(jié)晶溫度時(shí)，互 熔區(qū)金屬液全部結(jié)晶凝固。這樣，在熔覆材料與基體材料界面上形成冶金結(jié)合的過(guò)渡區(qū)，也就是所說(shuō)的結(jié)合層(見(jiàn)圖2);正是兩種材料的組分互相擴(kuò)散和滲透，各組分呈梯度分布，在結(jié)合層形成冶金狀態(tài)，使得兩種材料牢固的結(jié)合。正是在高溫回火過(guò)程中，析出了多種合金碳化物，起到了彌散強(qiáng)化作用，因此，熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板獲得硬度為60HRC左右的既耐高溫又耐磨，而且綜合性能優(yōu)良的強(qiáng)化滑板。
權(quán)利要求
1.熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板的生產(chǎn)エ藝，其步驟如下 1)、對(duì)熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板的基體鋼板氣割下料，清理氣割殘?jiān)? 2)、基體調(diào)質(zhì)處理將基體加熱，淬火，高溫回火，保溫，用以保證230-250HBW;然后降至室溫； 3)、對(duì)調(diào)質(zhì)處理后的基體粗加工刨銑工作平面及四邊，去掉黑皮為止； 4)、基體去應(yīng)カ退火； 5)、粗研磨基體工作平面，清理表面油污； 6)、熔覆工作表面； 7)、高溫回火加熱，保溫，隨爐冷卻出爐空冷； 8)、校正經(jīng)高溫回火的產(chǎn)品； 9)、機(jī)械加工對(duì)熔覆表面刨銑； 10)、對(duì)經(jīng)機(jī)械加工后的產(chǎn)品進(jìn)行去應(yīng)カ退火； 11)、對(duì)熔覆層進(jìn)行粗磨、精磨，制成熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)エ藝，所述步驟2)中把處理后的鋼板加熱到Ac3以上30-50°C的溫度，淬火，淬火介質(zhì)為油；高溫回火到600°C，保溫I個(gè)小時(shí)，用以保證230-250HBW ;然后降至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)エ藝，所述步驟4)中將基體加熱到ん線以下100-200°C的溫度，保溫至使基體表面和基體心部溫度均勻一致時(shí)，隨爐冷至200-300°C時(shí)出爐空冷，消除切削應(yīng)カ和殘余應(yīng)カ。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)エ藝，所述步驟6)中激光熔覆經(jīng)粗研磨后的基體表面，熔覆合金粉末材料成分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)為C:0. 27-0. 80，Ni 0. 50-4. 50，Cr:13. 00-25. 00，Mo :1. 20-1. 80，并加入合計(jì)為O. 10、之間用量為任意比例的Co、Mg、Re、Ti、Zr，；密排熔覆其表面；熔覆溫度取其基體材料和熔覆材料兩者的最高熔點(diǎn)以上50-100°C，在此溫度范圍內(nèi)，盡可能使熔覆材料加熱到較低的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)エ藝，其特征在于激光熔覆基體表面后，達(dá)到熔覆層3mm或根據(jù)客戶要求增加熔覆厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)エ藝，所述步驟7)中，將熔覆后的產(chǎn)品以80-90°C/h的速度加熱至600°C，保溫8小時(shí)后，隨爐緩冷至200°C時(shí)出爐空冷。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)エ藝，所述步驟9)中，刨銑的刀具選用陶瓷刀具，便于切削加工。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)エ藝，所述步驟10)中，將該產(chǎn)品加熱至A1-WT100-200°C，保溫2小時(shí)后隨爐緩冷至200-300°C時(shí)出爐空冷，用以消除因校正滑板和切削加工出現(xiàn)的應(yīng)力。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金設(shè)備、采掘業(yè)設(shè)備、礦山設(shè)備、石油鉆機(jī)設(shè)備等行業(yè)的熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板、滑塊、襯板。其生產(chǎn)工藝為1)對(duì)滑板的基體鋼板氣割下料，清理氣割殘?jiān)?)基體調(diào)質(zhì)處理；3)對(duì)基體粗加工；4)去應(yīng)力退火；5)粗研磨基體工作平面，清理表面油污；6)熔覆工作表面；7)高溫回火；8)校正；9)機(jī)械加工；10)去應(yīng)力退火；11)對(duì)熔覆層進(jìn)行粗磨、精磨，制成熔覆合金強(qiáng)化耐磨滑板。本發(fā)明耐磨性好，硬度可達(dá)55HRC以上；硬度層與基體永遠(yuǎn)結(jié)合，不脫層；韌性好，不易變形；產(chǎn)品可修復(fù)利用，能大大降低材料成本。
文檔編號(hào)B65G11/00GK102703896SQ20121018449
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者侯貴敏, 倪成功, 安躍良 申請(qǐng)人:安陽(yáng)市飛龍冶金設(shè)備制造有限公司