一种基于等离子熔覆技术的磨棒生产方法

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，具体为一种基于等离子熔覆技术的磨棒生产方法。

背景技术

棒磨机是一种筒体内所装载研磨体为钢棒的磨机。棒磨机一般是采用湿式溢流型，可作为一级开路磨矿使用，主要应用于水泥、电力、矿山、磨煤等行业。目前，国内用于各类矿山中的各种型号的棒磨机2万余台，年需要各种材质、各种型号的磨棒近50万吨，国际上在相关行业的磨棒市场有近500万吨。

国内外大多数企业磨棒的生产工艺为：设计圆钢坯料→井式电炉加热→在热状态下压力机调直→二次进入井式炉加热→入水淬火→三次进入井式电炉恒温正火→出炉打捆入库；这种热处理工艺不仅劳动强度较大和生产成本高，而且使用过程中磨棒磨损速度快，用户使用成本高，随着低生产成本及“多碎少磨”的磨矿工艺概念被越来越多的人所接受，棒磨机的应用已成发展趋势，使用的企业越来越多，目前急需一种低成本、效率高、不断裂及耐磨性能好的磨棒生产工艺替代，为此，我们提出了一种基于等离子熔覆技术的磨棒生产方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于等离子熔覆技术的磨棒生产方法，解决了现有技术中劳动强度较大和生产成本高，而且使用过程中磨棒磨损速度快，用户使用成本高的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于等离子熔覆技术的磨棒生产方法，用于制造磨棒的钢材经设计、表面预处理后得到圆钢坯料，后选择合适的涂层材料通过人机界面设置等离子熔覆处理设备的工艺参数，在圆钢坯料表面喷涂一层耐磨耐腐蚀的材料，即可得到成品磨棒。

优选的，所述涂层材料选用由铁73.5％、铬15％、硅1.2％、镍6％、钛0.5％以及钼3.8％构成的铁基合金粉末。

优选的，所述等离子熔覆处理设备的设备选型为DRF-2型等离子熔覆耐磨处理设备，其主要参数为熔覆速度调节范围100-1000mm/min、行程1700×1000mm、氩气消耗量2m3/h、额定熔覆电流300A、额定负载持续率100％(20℃)、空载电压140VDC、工作电压50VDC、额定电源电压380±10％、额定输入容量30KVA以及电源为逆变等离子电源。

优选的，所述等离子熔覆处理的最佳工艺参数及控制要求为喷嘴距圆钢坯料的距离为9-12mm、搭接宽度为2-4mm、熔覆电流为110-115A、熔覆速率为200-350mm/min、等离子气流量为1.5-2L/min、送粉气流量为6-8L/min、保护气流量为9-12L/min以及离子气流量为1.5-2.5L/min。

优选的，所述成品磨棒的质量要求为成品磨棒表层硬度45-50HRC，心部硬度为10-25HRC，弯曲度1-1.5/1000。

优选的，所述等离子熔覆处理设备的结构由机床、送粉器、氩气瓶、冷却机、卡盘、喷嘴、控制器、摆动器以及等离子电源以及主电源组成，卡盘通过带有旋转轴的电机与机床相安装，喷嘴通过摆动器与安装在机床上的送粉器相安装，控制器与等离子电源电性连接，同时控制器与氩气瓶、冷却机一同与电源相连。

优选的，所述等离子熔覆处理设备的操作方法为将圆钢坯料安装在等离子熔覆处理设备的卡盘上，然后，调节喷嘴距离圆钢坯料的位置，并将铁基合金粉末装入送粉器中，打开氩气瓶，通过控制器设置等离子熔覆处理设备的工艺参数，然后，开启控制器上的启动按钮，等离子电源为喷嘴供电产生等离子电流束流，机床上的电机驱动喷嘴在机床上做横向移动，铁基合金粉末在送粉器的控制下通过喷嘴在圆钢坯料表面形成熔覆合金层。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于等离子熔覆技术的磨棒生产方法。具备以下有益效果：

1、本发明提供的磨棒生产方法利用等离子熔覆技术在圆钢表面喷涂一层既耐腐蚀又耐磨的材料，使磨棒表层硬度45-50HRC，心部硬度为10-25HRC，弯曲度1-1.5/1000，相较于传统工艺，方法简单，等离子熔覆技术的工艺流程均可通过等离子等离子熔覆耐磨处理设备完成，操作简单，可避免传统工艺存在的劳动强度大的问题。

2、本发明其中使用的涂层材料选用由铁73.5％、铬15％、硅1.2％、镍6％、钛0.5％以及钼3.8％构成的铁基合金粉末，在进行等离子熔覆处理后形成的熔覆层具有孔隙率低，硬度值高的特点，可明显增强磨棒的硬度，提高磨棒耐磨性以及抗腐蚀性，使其产品质量大大提高。

3、本发明与传统工艺生产的磨棒相比，磨棒在棒磨机中使用一段时间后，表层损耗后，可以利用等离子熔覆技术进行反复喷涂，圆钢毛坯就可以反复利用，这样大大降低原料成本，经济效益好。

4、本发明还提供了等离子熔覆处理设备的设备选型、主要结构和操作方法，DRF-2型等离子熔覆耐磨处理设备采用先进的数控技术，程序设定后熔覆过程可自动完成，操作简单且生产效率高，适合于大规模工业化生产，同时热转换效率高，能耗低。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例提供一种基于等离子熔覆技术的磨棒生产方法，用于制造磨棒的钢材经设计、表面预处理后得到圆钢坯料，后选择合适的涂层材料，涂层材料选用由铁73.5％、铬15％、硅1.2％、镍6％、钛0.5％以及钼3.8％构成的铁基合金粉末，然后，选用DRF-2型等离子熔覆耐磨处理设备(主要参数为熔覆速度调节范围100-1000mm/min、行程1700×1000mm、氩气消耗量2m3/h、额定熔覆电流300A、额定负载持续率100％(20℃)、空载电压140VDC、工作电压50VDC、额定电源电压380±10％、额定输入容量30KVA以及电源为逆变等离子电源)，通过人机界面设置最佳工艺参数及控制要求为喷嘴距圆钢坯料的距离为9mm、搭接宽度为2mm、熔覆电流为110A、熔覆速率为200mm/min、等离子气流量为1.5L/min、送粉气流量为6L/min、保护气流量为9L/min以及离子气流量为1.5L/min在圆钢坯料表面喷涂一层耐磨耐腐蚀的材料，即可得到成品磨棒，成品磨棒的质量要求为成品磨棒表层硬度50HRC，心部硬度为25HRC，弯曲度1.5/1000。

实施例二：

等离子熔覆处理设备的结构由机床、送粉器、氩气瓶、冷却机、卡盘、喷嘴、控制器、摆动器以及等离子电源以及主电源组成，卡盘通过带有旋转轴的电机与机床相安装，喷嘴通过摆动器与安装在机床上的送粉器相安装，控制器与等离子电源电性连接，同时控制器与氩气瓶、冷却机一同与电源相连，将圆钢坯料安装在等离子熔覆处理设备的卡盘上，然后，调节喷嘴距离圆钢坯料的位置为9mm，并将铁基合金粉末(铁73.5％、铬15％、硅1.2％、镍6％、钛0.5％以及钼3.8％)装入送粉器中，打开氩气瓶，通过控制器设置等离子熔覆处理设备的工艺参数，即搭接宽度为2mm、熔覆电流为110A、熔覆速率为200mm/min、等离子气流量为1.5L/min、送粉气流量为6L/min、保护气流量为9L/min以及离子气流量为1.5L/min，然后，开启控制器上的启动按钮，等离子电源为喷嘴供电产生等离子电流束流，机床上的电机驱动喷嘴在机床上做横向移动，铁基合金粉末在送粉器的控制下通过喷嘴在圆钢坯料表面形成熔覆合金层。

实施例三：

等离子熔覆处理设备的结构由机床、送粉器、氩气瓶、冷却机、卡盘、喷嘴、控制器、摆动器以及等离子电源以及主电源组成，卡盘通过带有旋转轴的电机与机床相安装，喷嘴通过摆动器与安装在机床上的送粉器相安装，控制器与等离子电源电性连接，同时控制器与氩气瓶、冷却机一同与电源相连，将圆钢坯料安装在等离子熔覆处理设备的卡盘上，然后，调节喷嘴距离圆钢坯料的位置为12mm，并将铁基合金粉末(铁73.5％、铬15％、硅1.2％、镍6％、钛0.5％以及钼3.8％)装入送粉器中，打开氩气瓶，通过控制器设置等离子熔覆处理设备的工艺参数，即搭接宽度为4mm、熔覆电流为115A、熔覆速率为350mm/min、等离子气流量为2L/min、送粉气流量为8L/min、保护气流量为12L/min以及离子气流量为2.5L/min，然后，开启控制器上的启动按钮，等离子电源为喷嘴供电产生等离子电流束流，机床上的电机驱动喷嘴在机床上做横向移动，铁基合金粉末在送粉器的控制下通过喷嘴在圆钢坯料表面形成熔覆合金层。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。