一种超高镶铸柱钉面密度的双金属耐磨辊套及其制造方法

技术领域

本发明一种超高镶铸柱钉面密度的双金属耐磨辊套及其制造方法，涉及辊压机破粉用辊套工作面的耐磨性能设计及其铸造方法，属于金属材料成形及控制技术领域。

背景技术

利用硬质合金的高耐磨性能在辊压机辊套表层镶铸硬质合金柱钉提高辊套的耐磨寿命是一种通用的方法，硬质合金柱钉的面密度决定了辊套的耐磨性能，柱钉面密度是指柱钉截面积总和占辊套磨损面面积的比例；在没有外场如加热、离心力、振动及电磁场作用的条件下，镶铸硬质合金柱钉面密度有一定的临界值，即：钢水流入柱钉之间的空隙并充满空隙过程中柱钉所吸收的热容与钢水的过热热容均衡时的镶铸柱钉的面密度为临界面密度，也是最大面密度，在此临界面密度条件下钢水能够保持液态流动性进入柱钉之间的空隙并完全充满此空隙；当柱钉面密度大于临界面密度时，钢水无法完全充满柱钉之间的空隙，即钢水凝固后的基体无法实现对柱钉的完全固持，柱钉在使用过程中容易产生早期碎裂和断裂，大幅度降低辊套的使用寿命。

现行的辊压机辊套表层镶铸的柱钉的分布结构是独立分布的，即所有的柱钉之间有一定的间距，增大了柱钉与钢水接触吸热的比表面积面，提高了柱钉对钢水的冷却速度，降低了辊套镶铸柱钉的临界面密度。

基于临界面密度的制约，现行的辊压机辊套表层镶铸的柱钉面密度小于临界面密度，不能通过提高硬质合金柱钉的面密度的方式提高辊套的使用寿命，因此采用镶铸柱钉并在柱钉之间堆焊一层耐磨合金的方法，以提高辊套耐磨层的使用寿命，但由于柱钉面密度低和堆焊合金层的耐磨性低导致辊套的耐磨性能不足，使用过程中仍需要对辊面进行堆焊维护。

本发明一种超高镶铸柱钉面密度的双金属耐磨辊套，超高镶铸柱钉面密度是指：柱钉截面积总和占辊套耐磨面积的比例即面密度超过50%，柱钉在一维方向上如辊套母线方向或周线方向、柱钉之间无间隙密排形成柱钉排，柱钉之间连接为钎焊连接，柱钉排之间的间距小于柱钉排的宽度，即辊套镶铸柱钉的面密度大于50%。

超高镶铸柱钉面密度的双金属耐磨辊套由三部分组成：柱钉排、柱钉排之间的耐磨合金体和辊套基体，所述的双金属是指柱钉排之间的耐磨合金体与基体为两种不同成分、性能的金属；

所述的柱钉排为一定数量的柱钉在一维方向上如辊套母线方向或周线方向、柱钉之间无间隙密排形成的柱钉排，每个柱钉周面上包覆或涂覆有用于柱钉之间、柱钉与耐磨合金体之间及柱钉与辊套基体之间钎焊连接的钎焊合金板或钎焊合金粉涂层或热浸镀的钎焊合金预涂层，利用钢水的过热热容和凝固热热容加热熔化钎焊合金实现钎焊连接；

耐磨合金体为薄壁钢管中填装熔点低于基体熔点的耐磨合金粉或有放热反应生成的耐磨合金粉所组成的、管内真空度为小于1帕的始终保持密封的耐磨合金粉芯管利用钢水的过热热容和凝固热热容加热熔化所得的耐磨合金体；

耐磨合金粉芯管的截面形状为能够与柱钉排相间组成辊套圆环形耐磨层圆柱体的梯形，其梯形底边长度小于柱钉排的宽度，使得镶铸柱钉的面密度大于50%。

将梯形耐磨合金粉芯管与柱钉排相间组成辊套圆周环形固定于辊套铸造型腔中，浇注钢水后利用钢水的过热热容和凝固热热容加热熔化钎焊合金和耐磨合金粉得超高镶铸柱钉面密度的双金属耐磨辊套。

发明内容

本发明一种超高镶铸柱钉面密度的双金属耐磨辊套及其制造方法，超高镶铸柱钉面密度是指：柱钉截面积总和占辊套耐磨面积的比例即面密度超过50%，柱钉在一维方向上如辊套母线方向或周线方向、柱钉之间无间隙密排形成柱钉排，柱钉之间连接为钎焊连接，柱钉排之间的间距小于柱钉排的宽度，即辊套镶铸柱钉的面密度大于50%。

能够超高镶铸柱钉面密度的双金属耐磨辊套由三部分组成：柱钉排、柱钉排之间的耐磨合金体和辊套基体，所述的双金属是指柱钉排之间的耐磨合金体与基体为两种不同成分、性能的金属；

所述的柱钉排为一定数量的柱钉在一维方向上如辊套母线方向或周线方向、柱钉之间无间隙密排形成的柱钉排，每个柱钉周面上包覆或涂覆有用于柱钉之间、柱钉与耐磨合金体之间及柱钉与辊套基体之间钎焊连接的钎焊合金板或钎焊合金粉涂层或热浸镀的钎焊合金预涂层，利用钢水的过热热容和凝固热热容加热熔化钎焊合金实现钎焊连接；

耐磨合金体为薄壁钢管中填装熔点低于基体熔点的耐磨合金粉或有放热反应生成的耐磨合金粉所组成的、管内真空度为小于1帕的始终保持密封的耐磨合金粉芯管利用钢水的过热热容和凝固热热容加热熔化所得的耐磨合金体；

耐磨合金粉芯管的截面形状为能够与柱钉排相间组成辊套圆环形耐磨层圆柱体的梯形，其梯形底边长度小于柱钉排的宽度。

一种超高镶铸柱钉面密度的双金属耐磨辊套及其制造方法的实施方法：将所述的梯形耐磨合金粉芯管与柱钉排相间固定于辊套铸造型腔中组成辊套耐磨层圆环形圆柱体，浇注钢水后利用钢水的过热热容和凝固热热容加热熔化钎焊合金和耐磨合金粉得超高镶铸柱钉面密度的双金属耐磨辊套。