權(quán)利要求
1.新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括輥基體；輥基體的內(nèi)部等間距周向分布有多個(gè)風(fēng)葉筋，多個(gè)風(fēng)葉筋沿輥基體軸向呈渦旋設(shè)置，輥基體的外側(cè)面設(shè)置有復(fù)合涂層，復(fù)合涂層由內(nèi)至外依次設(shè)置有合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面工作層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)，其特征在于，該輥基體的外側(cè)面設(shè)置有螺旋粗化結(jié)構(gòu)。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)，其特征在于，該合金熔合層的厚度為0.15～0.30mm。 4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)，其特征在于，該熱障復(fù)合層的厚度為0.30～0.50mm。 5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)，其特征在于，該表面工作層的厚度為1.0～1.2mm。 6.制作如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述變頻輥結(jié)構(gòu)的變頻輥制作工藝，其特征在于，工藝步驟如下： 首先，對(duì)坯料進(jìn)行螺旋粗化，后進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱至250～320℃； 其次，將合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面工作層原料分別依次經(jīng)氧乙炔氣體熱噴涂至其表面，后重熔操作，制得半熔合微冶金的復(fù)合涂層，重熔溫度控制在1000～1200℃； 隨后，立即轉(zhuǎn)至精爐內(nèi)退火或者等溫回火再結(jié)晶處理，溫度控制在600～650℃之間； 最后，將退火或回火處理后的變頻輥冷卻至室溫，經(jīng)機(jī)械精加工、靜動(dòng)平衡處理，即制得成品。 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻輥制作工藝，其特征在于，該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.6～1.0份的C，15～17份的Cr，3.0～4.0份的B，3.0～5.0份的Si，10～15份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.11≤REC≤0.15。 8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻輥制作工藝，其特征在于，該熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.45～0.65份的C，15～18份的Cr，3.0～4.0份的B，3.0～5.0份的Si，13～16份的Fe，2.5～3.5份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.13≤REC≤0.16。 9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻輥制作工藝，其特征在于，該表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.0～2.3份的C，8～15份的Cr，3.0～4.0份的B，3.5～4.0份的Si，10～15份的Fe，32～38的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.25≤REC≤0.28。 10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻輥制作工藝，其特征在于，該表面工作層的硬度值為65～70HRC。
說(shuō)明書(shū)
新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)及變頻輥的制作工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及軋鋼輸送用冶金輥的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)及變頻輥的制作工藝。
背景技術(shù)
國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的變頻輥都采用鑄鐵制成，由于其使用特別頻繁，一般使用時(shí)間超過(guò)一周輥面就會(huì)被鋼材磨出溝，影響傳動(dòng)并對(duì)產(chǎn)品表面造成劃傷、凹坑等質(zhì)量問(wèn)題，必須及時(shí)更換輥?zhàn)樱页鲣摐囟雀咔逸佔(zhàn)有枰m應(yīng)更寬的溫度區(qū)間，且還需要具備耐腐蝕、耐高溫、抗沖擊等性能。由于頻繁更換變頻輥使電機(jī)軸松動(dòng)，極大地影響電機(jī)地使用壽命，另外也影響生產(chǎn)效率。
現(xiàn)檢索至中國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利，公開(kāi)號(hào)為CN2598946的一種變頻輥，它具有耐磨損，使用壽命高的特點(diǎn)。它包括輥筒，輥筒表面沿外徑縱向開(kāi)有均布的鑲嵌槽，鑲嵌槽內(nèi)鑲有鑲嵌條，鑲嵌條為硬質(zhì)合金條。但是該種輥?zhàn)釉趯?shí)際使用時(shí)不利于長(zhǎng)期使用，一般輥?zhàn)拥膲勖蟾旁谌齻€(gè)月至半年，具體要看出鋼量，由于頻繁更換變頻輥使電機(jī)軸松動(dòng)，極大地影響電機(jī)地使用壽命，另外也影響生產(chǎn)效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中不足，故此提出新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)及變頻輥的制作工藝。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
一種新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)，包括輥基體；輥基體的內(nèi)部等間距周向分布有多個(gè)風(fēng)葉筋，多個(gè)風(fēng)葉筋沿輥基體軸向呈渦旋設(shè)置，輥基體的外側(cè)面設(shè)置有復(fù)合涂層，復(fù)合涂層由內(nèi)至外依次設(shè)置有合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面工作層。
在本申請(qǐng)方案中根據(jù)需要在變頻輥的表面增設(shè)復(fù)合涂層，如果光面噴涂不利于與表面涂層的結(jié)合，故在輥基體表面作出如下修飾：該輥基體的外側(cè)面設(shè)置有螺旋粗化結(jié)構(gòu)。通過(guò)螺旋粗化處理后，輥基體和復(fù)合涂層之間接觸面積增大且二者能夠有效地結(jié)合，保證二者之間的結(jié)合強(qiáng)度。
在本申請(qǐng)方案中合金熔合層采用噴涂和重熔結(jié)合的工藝，使得涂層的厚度保持在很小范圍，仍然保證其工作性能，該合金熔合層的厚度為0.15～0.30mm。
在本申請(qǐng)方案中熱障復(fù)合層的層間采用噴涂和重熔結(jié)合的工藝，使得涂層的厚度保持在很小范圍，仍然保證其工作性能，該熱障復(fù)合層的厚度為0.30～0.50mm。
本申請(qǐng)方案中表面工作層采用噴涂和重熔結(jié)合的工藝，使得涂層的厚度保持在很小范圍，仍然保證其工作性能，該表面工作層的厚度為1.0～1.2mm。
一種制作上述所述變頻輥制作工藝，其工藝步驟如下：
首先，對(duì)坯料進(jìn)行螺旋粗化，后進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱至250～320℃，其中預(yù)熱溫度不能過(guò)高，過(guò)高會(huì)將變頻輥輥基體表面氧化或碳化，形成氧化層或者碳化物隔膜，一旦形成隔膜，勢(shì)必會(huì)影響涂層和輥基體之間的結(jié)合能力，通過(guò)溫度設(shè)定至該溫度區(qū)間，不會(huì)在輥基體表面形成隔膜，也能有效的提高輥基體和涂層之間的結(jié)合能力；
其次，將合金熔合層原料、熱障復(fù)合層原料以及表面工作層原料粉末分別依次經(jīng)氧乙炔氣體熱噴涂至其表面，后重熔操作，制得半熔合微冶金的復(fù)合涂層，重熔溫度控制在1000～1200℃，過(guò)程需要保證在密閉保溫環(huán)境下進(jìn)行，將三層原料分別通過(guò)經(jīng)高速粒子噴射至工件的表面，將組分中低熔點(diǎn)的組分熔化、高熔點(diǎn)組分處于半熔化狀態(tài)，進(jìn)而形成微冶金結(jié)構(gòu)層，使其，且能承受較大的沖擊力、擠壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力等；
隨后，立即轉(zhuǎn)至精爐內(nèi)退火或者等溫回火再結(jié)晶處理，溫度控制在600～650℃之間，通過(guò)立即轉(zhuǎn)爐回火或者退火處理，使其內(nèi)部出現(xiàn)再結(jié)晶，防止在上述工藝處理后出現(xiàn)溫差較大形成淬火導(dǎo)致開(kāi)裂等現(xiàn)象發(fā)生，重熔處理可有助于也太涂層合金的鋪展，從而提高潤(rùn)濕性，保證涂層的光滑和均勻；
最后，將退火或回火處理后的變頻輥冷卻至室溫，經(jīng)機(jī)械精加工、靜動(dòng)平衡處理，即制得成品。
在本申請(qǐng)方案中為了保證工件表面的耐熱耐磨、抗氧化以及抗變形等性能，該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.6～1.0份的C，15～17份的Cr，3.0～4.0份的B，3.0～5.0份的Si，10～15份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.11≤REC≤0.15。其中C、Cr、B以及Si的含量不能超出該范圍，由于采用B和Si的低熔點(diǎn)+高熔點(diǎn)物質(zhì)來(lái)降低整體涂層的熔點(diǎn)，防止全部采用高熔點(diǎn)物質(zhì)噴涂時(shí)對(duì)輥基體造成組織結(jié)構(gòu)的改變，同時(shí)還能保證其涂層的耐磨耐熱性能，以及將輥基體金屬氧化物脫氧還原處理，形成表面浮渣利于后期加工處理掉，且不易出現(xiàn)氣孔，由于上述組分具有良好的強(qiáng)度和塑性的固溶體對(duì)其提高結(jié)合強(qiáng)度也較為有利，在其中采用大量的鎳物質(zhì)來(lái)保障在1000℃冶金輥的抗氧化耐腐蝕能力。
在本申請(qǐng)方案中為了保證工件表面的耐熱耐磨、抗氧化以及抗變形等性能，該熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.45～0.65份的C，15～18份的Cr，3.0～4.0份的B，3.0～5.0份的Si，13～16份的Fe，2.5～3.5份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.13≤REC≤0.16。其中C、Cr、Co、B以及Si的含量不能超出該范圍，由于采用B和Si的低熔點(diǎn)+高熔點(diǎn)物質(zhì)來(lái)降低整體涂層的熔點(diǎn)，防止全部采用高熔點(diǎn)物質(zhì)噴涂時(shí)對(duì)輥基體造成組織結(jié)構(gòu)的改變，同時(shí)還能保證其涂層的耐磨耐熱性能，以及使輥基體金屬氧化物脫氧還原處理，由于上述組分具有良好的強(qiáng)度和塑性的固溶體對(duì)其提高結(jié)合強(qiáng)度也較為有利。且在熱障合金層中加入Co，由于具有極好的耐腐蝕、耐熱和抗氧化等可貴特性，結(jié)合Cr可起到固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，可以析出彌散的鉻碳、硼鉻硬質(zhì)相，在800℃以上仍具有較高的硬度，在1100℃仍具有較好的抗氧化性，在不降低合金高溫硬度和耐磨性的情況下，明顯改善了其韌性、耐沖擊性、抗熱震性和耐腐蝕性。
在本申請(qǐng)方案中為了保證工件表面的耐熱耐磨、抗氧化以及抗變形等性能，該表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.0～2.3份的C，8～15份的Cr，3.0～4.0份的B，3.5～4.0份的Si，10～15份的Fe，32～38的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.25≤REC≤0.28。其中C、Cr、W、B以及Si的含量不能超出該范圍,由于采用B和Si的低熔點(diǎn)+高熔點(diǎn)物質(zhì)來(lái)降低整體涂層的熔點(diǎn)，防止全部采用高熔點(diǎn)物質(zhì)噴涂時(shí)對(duì)輥基體造成組織結(jié)構(gòu)的改變，同時(shí)還能保證其涂層的耐磨耐熱性能，以及使輥基體金屬氧化物脫氧還原處理，由于上述組分具有良好的強(qiáng)度和塑性的固溶體對(duì)其提高結(jié)合強(qiáng)度也較為有利。
在本申請(qǐng)方案中通過(guò)上述工藝制得的表面工作層的硬度值為65～70HRC。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：
本發(fā)明中變頻輥結(jié)構(gòu)包括輥基體以及設(shè)置在內(nèi)側(cè)的風(fēng)葉筋，由于風(fēng)葉筋沿輥基體軸向方向呈渦旋設(shè)置，在具體使用時(shí)用于配合變頻電機(jī)使用，使得其對(duì)軸承進(jìn)行鼓風(fēng)處理，利于自身和軸承的降溫，大大提高變頻輥的使用壽命，外加外層設(shè)置的復(fù)合涂層，通過(guò)合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面工作層，三層均通過(guò)熱噴涂和重熔工藝制得，使得表面涂層與輥基體表面的結(jié)合程度高，能承受較大的沖擊力、擠壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力，采用鎳基合金來(lái)實(shí)現(xiàn)抗氧化耐高溫性能，使得整體的變頻輥工作壽命相對(duì)傳統(tǒng)變頻輥延長(zhǎng)8-10倍。
本申請(qǐng)方案中在合金熔合層、熱脹復(fù)合層以及表面工作層中加入適量的B和Si，故合金可重新加熱到1000-1200℃左右時(shí)達(dá)到半熔合狀態(tài)，使得各層中的高熔點(diǎn)原料處于半熔合狀態(tài)，一般該種原來(lái)為球狀物，處于該種狀態(tài)下具有較小的摩擦性能，提高變頻輥的使用性能，不易較早出現(xiàn)磨損，且利于基體和涂層間的結(jié)合，還能消除涂層內(nèi)的孔隙，進(jìn)一步改善其性能。由于加入B和Si使得涂層的整體固-液相溫度區(qū)間較寬，具有優(yōu)良的流動(dòng)性和潤(rùn)濕性，涂層的工藝性能會(huì)更好；在噴涂中還能將基體表面上的氧化物還原，形成密度輕、黏度小和流動(dòng)性好的鹽類(lèi)進(jìn)行上浮，使焊層合金受到保護(hù)而避免氧化，并防止氣孔的產(chǎn)生。Si熔于合金基質(zhì)中其固溶強(qiáng)化作用，B用來(lái)和基質(zhì)中的Ni和或Cr形成硬質(zhì)金屬化合物，使得彌散分布在合金中起到彌散強(qiáng)化作用，可提高硬質(zhì)合金涂層的硬度和耐磨性能，還可以改善合金的噴涂工藝性能和提高沉積速率。為了進(jìn)一步提高涂層性能，在復(fù)合合金涂層中還加入Cr和C。
本申請(qǐng)方案中由于Cr的加入，可對(duì)Ni基體其固溶強(qiáng)化作用和增強(qiáng)鈍化能力，一高耐腐蝕性和高溫抗氧化性，且還可與B和Si生成硬質(zhì)金屬間化合物相，起彌散強(qiáng)化作用而提高耐磨性，使得整體涂層具備耐熱、耐腐蝕、抗氧化、耐磨、耐高溫沖蝕等等性能。
本申請(qǐng)方案中在表面工作層原料中加入了W，由于提高Cr和C的含量，相對(duì)降低B和Si的含量，使得合金層具有較好的韌性和延展性、耐氧化性和酸腐蝕性、抗裂性和耐熱沖擊性，以及獲得較高的耐磨性和高溫硬度、強(qiáng)度等性能，并可耐晶間腐蝕，耐熱沖擊等性能。
本申請(qǐng)方案中在熱障合金層中加入Co具有極好的耐腐蝕、耐熱和抗氧化等可貴特性，結(jié)合Cr可起到固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，可以析出彌散的鉻碳、硼鉻硬質(zhì)相，在800℃以上仍具有較高的硬度，在1100℃仍具有較好的抗氧化性，在不降低合金高溫硬度和耐磨性的情況下，明顯改善了其韌性、耐沖擊性、抗熱震性和耐腐蝕性。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剖面圖；
圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)俯視圖；
圖3為本發(fā)明的復(fù)合涂層的局部剖面圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1：如圖1至圖3所示，一種新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)，包括輥基體；輥基體的內(nèi)部等間距周向分布有多個(gè)風(fēng)葉筋，多個(gè)風(fēng)葉筋沿輥基體軸向呈渦旋設(shè)置，在配合變頻電機(jī)使用時(shí)，通過(guò)變頻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，可以將輥基體高速運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)風(fēng)葉筋的作用，會(huì)對(duì)軸承進(jìn)行鼓風(fēng)，同時(shí)也能將自身輸送過(guò)程中產(chǎn)生的高溫向外側(cè)輸送，大大提高變頻輥的使用壽命，該輥基體的外側(cè)面設(shè)置有螺旋粗化結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)螺旋粗化后的輥基體表面，與復(fù)合涂層的接觸面積增加，且二者能夠有效地結(jié)合，保證二者之間的結(jié)合強(qiáng)度；輥基體的外側(cè)面(螺旋粗化結(jié)構(gòu)表層)設(shè)置有復(fù)合涂層，復(fù)合涂層由內(nèi)至外依次設(shè)置有0.15～0.30mm的合金熔合層、0.30～0.50mm的熱障復(fù)合層以及1.0～1.2mm表面工作層。經(jīng)過(guò)三層涂層的熱噴涂以及重熔復(fù)合工藝，將復(fù)合涂層以半熔合微冶金狀態(tài)復(fù)合在其表面，同時(shí)能有效地降低噴涂溫度，使得表面涂層與輥基體表面的結(jié)合程度高，能承受較大的沖擊力、擠壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)冶金變頻輥的抗氧化耐高溫性能，使得整體的變頻輥工作壽命相對(duì)傳統(tǒng)變頻輥延長(zhǎng)8-10倍。
一種變頻輥的制作工藝，工藝步驟如下：
首先，對(duì)坯料進(jìn)行螺旋粗化，后進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱至250～320℃,過(guò)程中預(yù)熱溫度不能過(guò)高，過(guò)高會(huì)將變頻輥輥基體表面氧化或碳化，形成氧化層或者碳化物隔膜，一旦形成隔膜，勢(shì)必會(huì)影響涂層和輥基體之間的結(jié)合能力，通過(guò)溫度設(shè)定至該溫度區(qū)間，不會(huì)在輥基體表面形成隔膜，也能有效的提高輥基體和涂層之間的結(jié)合能力；
其次，將合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面工作層原料分別依次經(jīng)氧乙炔氣體熱噴涂至其表面，后重熔操作，制得半熔合微冶金的復(fù)合涂層，重熔溫度控制在1000～1200℃，半熔合微冶金形態(tài)為高熔點(diǎn)物質(zhì)處于半熔合狀態(tài)，且由于原料為近乎球狀物，在處于該狀態(tài)下的涂層能夠?qū)⒐ぜc涂層間的接觸面積大大降低，降低二者之間的磨損程度，且低熔點(diǎn)物質(zhì)處于熔合狀態(tài)，滲透在高熔點(diǎn)位物質(zhì)的周?chē)?，利于輥基體金屬氧化物的脫氧還原，其中，該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.6份的C，17份的Cr，3.2份的B，3.5份的Si，10份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.11≤REC≤0.12，由于基體的材質(zhì)為傳統(tǒng)的冶金輥材料，在進(jìn)行熱噴涂時(shí)，該層的材料盡可能與基體材料熔合度高，以便基體和復(fù)合涂層的結(jié)合力，低熔點(diǎn)物質(zhì)(B和Si)的含量不能過(guò)高；其中，熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.45份的C，18份的Cr，3.2份的B，3.8份的Si，13份的Fe，3.1份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.13≤REC≤0.14；其中，表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.0份的C，15份的Cr，3.0份的B，3.8份的Si，12份的Fe，34的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.25≤REC≤0.26；
隨后，立即轉(zhuǎn)至精爐內(nèi)退火或者等溫回火再結(jié)晶處理，溫度控制在600～650℃之間，通過(guò)立即轉(zhuǎn)爐回火或者退火處理，使其內(nèi)部出現(xiàn)再結(jié)晶，防止在上述工藝處理后出現(xiàn)溫差較大形成淬火導(dǎo)致開(kāi)裂等現(xiàn)象發(fā)生，重熔處理可有助于也太涂層合金的鋪展，從而提高潤(rùn)濕性，保證涂層的光滑和均勻，表面工作層的硬度值為65～70HRC；
最后，將退火或回火處理后的變頻輥冷卻至室溫，經(jīng)機(jī)械精加工、靜動(dòng)平衡處理，即制得成品。
其中，由于采用B和Si的低熔點(diǎn)+高熔點(diǎn)物質(zhì)來(lái)降低整體涂層的熔點(diǎn)，防止全部采用高熔點(diǎn)物質(zhì)噴涂時(shí)對(duì)輥基體造成組織結(jié)構(gòu)的改變，同時(shí)還能保證其涂層的耐磨耐熱性能，以及使輥基體金屬氧化物脫氧還原處理，由于上述組分具有良好的強(qiáng)度和塑性的固溶體對(duì)其提高結(jié)合強(qiáng)度也較為有利。
在合金熔合層、熱脹復(fù)合層以及表面工作層中加入B和Si，故合金可重新加熱到1000-1200℃左右時(shí)達(dá)到半熔合狀態(tài)，使得各層中的高熔點(diǎn)原料處于半熔合狀態(tài)，一般該種原來(lái)為球狀物，處于該種狀態(tài)下具有較小的摩擦性能，提高變頻輥的使用性能，不易較早出現(xiàn)磨損，且利于基體和涂層間的結(jié)合，還能消除涂層內(nèi)的孔隙，進(jìn)一步改善其性能。由于加入B和Si使得涂層的整體固-液相溫度區(qū)間較寬，具有優(yōu)良的流動(dòng)性和潤(rùn)濕性，涂層的工藝性能會(huì)更好；在噴涂中還能將基體表面上的氧化物還原，形成密度輕、黏度小和流動(dòng)性好的鹽類(lèi)進(jìn)行上浮，使焊層合金受到保護(hù)而避免氧化，并防止氣孔的產(chǎn)生。Si熔于合金基質(zhì)中其固溶強(qiáng)化作用，B用來(lái)和基質(zhì)中的Ni和或Cr形成硬質(zhì)金屬化合物，使得彌散分布在合金中起到彌散強(qiáng)化作用，可提高硬質(zhì)合金涂層的硬度和耐磨性能，還可以改善合金的噴涂工藝性能和提高沉積速率。為了進(jìn)一步提高涂層性能，在復(fù)合合金涂層中還加入Cr和C。
在熱障合金層中加入Co具有極好的耐腐蝕、耐熱和抗氧化等可貴特性，結(jié)合Cr可起到固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，可以析出彌散的鉻碳、硼鉻硬質(zhì)相，在800℃以上仍具有較高的硬度，在1100℃仍具有較好的抗氧化性，在不降低合金高溫硬度和耐磨性的情況下，明顯改善了其韌性、耐沖擊性、抗熱震性和耐腐蝕性。
由于Cr的加入，可對(duì)Ni基體其固溶強(qiáng)化作用和增強(qiáng)鈍化能力，一高耐腐蝕性和高溫抗氧化性，且還可與B和Si生成硬質(zhì)金屬間化合物相，起彌散強(qiáng)化作用而提高耐磨性，使得整體涂層具備耐熱、耐腐蝕、抗氧化、耐磨、耐高溫沖蝕等等性能。
在表面工作層原料中加入了W，由于提高Cr和C的含量，相對(duì)降低B和Si的含量，使得合金層具有較好的韌性和延展性、耐氧化性和酸腐蝕性、抗裂性和耐熱沖擊性，W和Cr又可形成復(fù)式化合物，以及獲得較高的耐磨性和高溫硬度、強(qiáng)度等性能，并可耐晶間腐蝕，耐熱沖擊等性能。
實(shí)施例2：該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：0.8份的C，15份的Cr，3.0份的B，5.0份的Si，13份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.14≤REC≤0.15；其中，熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.50份的C，17份的Cr，3.0份的B，5.0份的Si，15份的Fe，3.4份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.14≤REC≤0.16；其中，表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.1份的C，12份的Cr，3.9份的B，3.5份的Si，14份的Fe，37的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.26≤REC≤0.28。
實(shí)施例3：該合金熔合層的組分按重量計(jì)包括：1.0份的C，16份的Cr，3.8份的B，4.2份的Si，15份的Fe，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+Cr/6Ni計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.11≤REC≤0.14；其中，熱障復(fù)合層的組分按重量計(jì)包括：0.65份的C，15份的Cr，3.8份的B，3.5份的Si，16份的Fe，2.6份的Co，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+Co)/6(Ni+Co)+Co/8(Ni+Co)計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.15≤REC≤0.16；其中，表面工作層的組分按重量計(jì)包括：2.3份的C，10份的Cr，3.6份的B，3.7份的Si，15份的Fe，33的W，余量為Ni和微量殘余雜質(zhì)，根據(jù)REC＝(B+Si)/5(C+Cr)+(Cr+W)/6(Ni+W)+W/12(Ni+W)計(jì)算，化學(xué)組分滿(mǎn)足0.27≤REC≤0.28。
表1：合金熔合層的組分配比表：
表2：熱障復(fù)合層的組分配比表：
表3：表面工作層的組分配比表：
綜上所述，通過(guò)上述方案得到的變頻輥結(jié)構(gòu)，由于風(fēng)葉筋沿輥基體軸向方向呈渦旋設(shè)置，在具體使用時(shí)用于配合變頻電機(jī)使用，使得其對(duì)軸承進(jìn)行鼓風(fēng)處理，利于自身和軸承的降溫，大大提高變頻輥的使用壽命，外加外層設(shè)置的復(fù)合涂層，通過(guò)合金熔合層、熱障復(fù)合層以及表面工作層，三層均通過(guò)熱噴涂和重熔工藝制得，使得表面涂層與輥基體表面的結(jié)合程度高，能承受較大的沖擊力、擠壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力，采用鎳基合金來(lái)實(shí)現(xiàn)抗氧化耐高溫性能。
由于加入B和Si使得涂層的整體固-液相溫度區(qū)間較寬，具有優(yōu)良的流動(dòng)性和潤(rùn)濕性，涂層的工藝性能會(huì)更好；在噴涂中還能將基體表面上的氧化物還原，形成密度輕、黏度小和流動(dòng)性好的鹽類(lèi)進(jìn)行上浮，使焊層合金受到保護(hù)而避免氧化，并防止氣孔的產(chǎn)生。Si熔于合金基質(zhì)中其固溶強(qiáng)化作用，B用來(lái)和基質(zhì)中的Ni和或Cr形成硬質(zhì)金屬化合物，使得彌散分布在合金中起到彌散強(qiáng)化作用，可提高硬質(zhì)合金涂層的硬度和耐磨性能，還可以改善合金的噴涂工藝性能和提高沉積速率。為了進(jìn)一步提高涂層性能，在復(fù)合合金涂層中還加入Cr和C。由于Cr的加入，可對(duì)Ni基體其固溶強(qiáng)化作用和增強(qiáng)鈍化能力，一高耐腐蝕性和高溫抗氧化性，且還可與B和Si生成硬質(zhì)金屬間化合物相，起彌散強(qiáng)化作用而提高耐磨性，使得整體涂層具備耐熱、耐腐蝕、抗氧化、耐磨、耐高溫沖蝕等等性能。熱障合金層中加入Co具有極好的耐腐蝕、耐熱和抗氧化等可貴特性，結(jié)合Cr可起到固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，可以析出彌散的鉻碳、硼鉻硬質(zhì)相，在800℃以上仍具有較高的硬度，在1100℃仍具有較好的抗氧化性，在不降低合金高溫硬度和耐磨性的情況下，明顯改善了其韌性、耐沖擊性、抗熱震性和耐腐蝕性。表面工作層原料中加入了W，由于提高Cr和C的含量，相對(duì)降低B和Si的含量，使得合金層具有較好的韌性和延展性、耐氧化性和酸腐蝕性、抗裂性和耐熱沖擊性，以及獲得較高的耐磨性和高溫硬度、強(qiáng)度等性能，并可耐晶間腐蝕，耐熱沖擊等性能。
綜上，使得整體的變頻輥工作壽命相對(duì)傳統(tǒng)變頻輥延長(zhǎng)8-10倍，且具有耐熱、耐腐蝕、抗氧化、耐磨、耐高溫沖蝕、高溫硬度、強(qiáng)度等性能，并可耐晶間腐蝕，耐熱沖擊等等性能，特別適合全覆蓋軋鋼輸送區(qū)域。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。所述替代可以是部分結(jié)構(gòu)、器件、方法步驟的替代，也可以是完整的技術(shù)方案。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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新型耐磨超硬冶金變頻輥結(jié)構(gòu)及變頻輥的制作工藝.pdf
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