专利名称：轴瓦轴套的离心复合制造方法
技术领域：
本发明涉及轴瓦轴套的离心复合制造方法，具体地涉及沉没辊和稳定辊 用的轴瓦轴套的离心复合制造方法。
背景技术：
热涂镀由于生产效率高，目前在冶金和镀层钢板行业得到了较为广泛的 应用。但目前沉没辊和稳定辊所用的轴瓦轴套大都采用铁基材质、陶瓷材质 或表面喷涂材质。然而，铁基材质不耐磨损、使用寿命较短、磨损面粗糙、
有深沟槽；陶瓷材质在使用过程中易于产生因冲击而造成的开裂、使用寿命 不稳定；表面喷涂材质的喷涂层厚度有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种沉没辊和稳定辊两端的轴瓦轴套 的离心复合制造方法，所述轴瓦轴套在热镀铝锌液、热镀锌液、热镀锌铝、 热镀纯铝液等的工作条件下，具有良好的耐腐蚀、耐磨损、磨损面光滑、导 热性能、足够的强度、延伸率，较小的热膨胀系数、低的弹性模数等良好的 耐热疲劳参数，与现有铁基材质和陶瓷材质轴瓦轴套相比，寿命和稳定可靠 程度大大提高。
本发明提供了 一种轴瓦轴套的离心复合制造方法，该方法包括以下步骤 将铁基材料金属液与钴基合金金属液分别在两个熔炼炉中进行熔炼；铁基材 料金属液与钴基合金金属液熔清后进行去渣及脱氧处理；先将外层钴基合金 金属液进行离心浇铸，待外层钴基合金金属液浇铸到需要浇铸的外层钴基合 金金属液总重的20%~30%时随外层钴基合金金属液加入玻璃渣保护剂；待 浇铸完外层金属液3 ~ 5分钟，在外层钴基合金金属液凝固之后浇铸内层材质 的铁基材料金属液，直到结束，内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固为 离心复合轴瓦轴套的坯料。
根据本发明的实施例，所述钴基合金的组份以重量百分比计为10%-40%的Cr、 0.P/o 15o/o的Ni、 0.1%~15%的\￥、 0.1%~10o/"tMo、 0.01% ~ 5.0% 的V、 0.01% ~ 5.0%的Ti、 0.01% ~ 1.5%的C、 0.01% ~ 20%的Fe、 0.01% ~ 5.0% 的Al、 0.1%~3.0%的Mn、 0.01%~5.0%的Nb、 0.1%~3.0%的Si，其余为Co。
图l是根据本发明的轴瓦轴套结构示意图。
图2是根据本发明的轴瓦轴套的分层的结构示意图。
图3是^f艮据本发明的轴瓦轴套沿轴向剖成半圓形的结构示意图。
图4是根据本发明的轴瓦轴套端部添加法兰的结构示意图。
图5是根据本发明的轴瓦轴套端部添加法兰和端盖的结构示意图。
图6A是示出根据本发明的轴瓦轴套的耐蚀性的照片。
图6B是示出4艮据现有技术的轴瓦轴套的耐蚀性的照片。
具体实施例方式
以下结合实施例和附图对本发明的轴瓦轴套的离心复合制造方法进行详 细地描述。
根据本发明的离心复合轴瓦轴套的制造方法包括下述步骤将铁基材料 金属液与钴基合金金属液分别在两个熔炼炉中进行熔炼；铁基材料金属液与 钴基合金金属液熔清后进行去渣及脱氧处理；先将外层钴基合金金属液进行 离心浇铸，待外层钴基合金金属液浇铸到需要浇铸的外层钴基合金金属液总 重的20%~30%时随外层钴基合金金属液加入玻璃渣保护剂；待浇铸完外层 金属液3 ~ 5分钟，在外层钴基合金金属液凝固之后浇铸内层材质的铁基材料 金属液，直到结束，内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固为离心复合轴 瓦轴套的坯料。
在本发明中，玻璃渣保护剂的加入一直持续到外层钴基合金金属液浇铸 完成。玻璃渣保护剂加入后熔化，均匀覆盖在钢液内表面，防止内表面金属 液氧化。确定玻璃渣保护剂的用量，使得玻璃渣保护剂能完全覆盖浇铸的全 部钴基合金金属液的内表面；例如，以O.lcm-1.5cm的厚度覆盖浇铸的全部 钴基合金金属液的内表面。可选地，玻璃渣保护剂的加入量是所要浇铸的全 部钴基合金金属液体积的30%。根据本发明的离心复合轴瓦轴套的制造方法，铁基材料与工作面层(钴
基合金)的厚度比优选地为铁基材料占总厚度的50-95%、钴基合金占总厚 度的3-49%，铁基材料和钴基合金之间的过渡层占总厚度的0.01-10%。另夕卜， 上述铁基材料可以为铁素体、奥氏体或铁素体和奥氏体的两相不锈钢。
根据本发明的离心复合轴瓦轴套的坯料的制造方法，在离心复合轴瓦轴 套的坯料成型之后，对其进行机械加工。机械加工包括对其内外层表面、端 面及端面倒角进4亍斗且力口工和精细力口工。
在本发明的实施例中，可以使用电弧炉、(高、中、工频)感应炉、真空 感应炉、AOD精炼炉、VOD精炼炉、LF钢包精炼炉等精炼炉和熔化炉中的 一种或两种作为熔炼炉。
本发明所采用沉没辊和稳定辊的轴瓦轴套中的工作面层的组份以重量百 分比计为10%-40%的Cr、 0.1。/。 15。/。的Ni、 0.1%~15%的\￥、 0.1%~10% 的Mo、 0.01%~5.0%的V、 0.01%~5.0%的Ti、 0.01% ~ 1.5%的C、 0.01% ~ 20%的Fe、 0.01% ~ 5.0%的Al、 0.1% ~ 3.0%的Mn、 0.01% ~ 5.0%的Nb、 0.1% ~ 3.0%的Si,其余为Co。
下面将具体解释轴瓦轴套的工作面层中各组份的作用。
铬(Cr)是钴基合金的重要合金元素，高的^^各含量保证合金的抗氧化性 和耐腐蚀性，铬与钴能形成一系列不同组织结构的相和金属间化合物。同时 铬与碳容易形成&7C3、 &23(36碳化物强化相和固溶强化基体，铬能显著提高 钴基合金的室温和高温力学性能。铬含量过低将降低钴基合金的抗高温腐蚀 性能，铬含量过高将降低钴基合金的高温持久强度。在本发明中，优选地， 钴基合金中铬的含量按重量计为10%至40%。更加优选地，兼顾耐腐蚀性、 抗高温腐蚀性能、高温持久强度等室温和高温力学性能，将铬的含量定为 20%-30%。
镍(M)在Co基体中能很好地固溶，镍在钴基合金中是作为稳定a-Co及 层错数量的主要元素，在钴基合金中有可能形成Co3Ni和CoNi3有序相，镍 能提高韧性，但不能提高钴基合金的强度，无强化作用。在本发明中，优选 地，钴基合金中镍的含量按重量计为小于15%。如果Ni的含量超过15%，则 将一定程度降低钴基合金的强度。优选地，镍的含量按重量计为0.1%至10%。
碳与加入的合金元素如Cr、 W、 Mo等形成碳化物，获得一定的组织和 强度。在本发明中，碳的含量按重量计为0.01%至1.5%。铁是强烈稳定a-Co的元素，且y-Fe与a-Co可无限固;容。随含铁量增如， 钴基合金的硬度下降、导磁性增加，并且铁促进钴基合金中金属间化合物CJ 相及骨架状碳化物的生成。在本发明中，优选地，铁的含量按重量计为0.01% ~ 20%,更加优选地为0.01% ~ 15%。
鴒既能促进碳化物形成加强第二相强化作用，本身又能固溶强化基体，
是固溶强化元素。钴和鴒可形成WC03、 W6C07两种中间相。随着温度的变化，
鴒的溶解度发生变化。在本发明中，优选地，钨的含量按重量计为0.1%至15%。 更加优选地，鴒的含量为0.1%至10%。
钼也能促进碳化物形成加强第二相强化作用，与鴒的作用类似，并且本 身也能固溶强化基体，是固溶强化元素。但是，钼对钴基合金的耐高温腐蚀 有害。在本发明中，优选地，钼的含量按重量计为0.1%至10%。更加优选地， 钼的含量为0.1%至5.5%。
钒(V)元素的固溶和析出强化了基体组织，并使耐热性能显著地提高。
同时能在一定程度上减少合金在冷却到室温前即高温阶^a的热裂紋的产生，
即一定程度上避免开裂。在本发明中，钒的含量以重量计为0.01%至5.0%。 更加优选地，钒的含量为0.01%至3.0%。
钛(Ti)元素的固溶和析出强化了基体组织，并使耐热性能显著地提高。 在本发明中，钛的含量以重量计为0.01%至5.0%。更加优选地，钬的含量为 0.01%至3.0%。
铝(A1)有脱氧、抗氧化、固溶强化作用。在本发明中，铝的含量以重量计 为0.01%至5.0%。更加优选地，铝的含量为0.01%至3.0%。
锰(Mn)改善合金的流动性和铸造性能，可起脱氧、造渣的作用。在本发 明中，锰的含量以重量计为0.1%至3.0%。更加优选地，锰的含量为0.1%至 2.0%。
铌(Nb)与金属中的石灰、氮、氧有极强的亲和力，能细化晶粒，提高金属 的强度和改善塑韧性，同时明显地改善抗腐蚀能力。在本发明中，铌的含量 以重量计为0.01%至5.0%。更加优选地，铌的含量为0.01%至3.0%。
硅(Si)也能改善合金的流动性和铸造性能，可起脱氧、造渣的作用。在本 发明中，硅的含量以重量计为0.1%至3.0%。更加优选地，硅的含量为0.1% 至2.0%。
图1至图5示出了根据本发明的轴瓦轴套的结构。参照图4可知，在轴套10的端部添加了法兰20，从而便于安装、焊接和使用，从而提高轴瓦轴 套的使用性能。
另外，参照图5，在轴套10的两端部分别添加了法兰20和端盖30，从 而有利于保护中心孔和防止轴向串动，提高轴瓦轴套的使用性能。
参照图2，才艮据本发明实施例的轴瓦轴套包括三层结构，即，4失基材料 层l、合金过渡层2和钴基合金层(即，工作面层)3。所述三层结构的轴瓦 轴套通过上述的离心复合方法制造。
下面将具体示出本发明的具体实施例。
实施例1
离心复合的沉没辊和稳定辊轴瓦轴套底层基体为00crl7Nil4Mo2不锈钢 材质，化学成分为4姿重量计含有C^0.03%、 Crl6%-18%、 Nil0%-14%、 Mo 2.00%-3.00%、 Mn^2.00%、 Si^l.00%;其工作面层为钴基合金，钴基合金以 重量百分比计含有Si 0.5%、 Mn0.3%、 C0.6%、 A10.5%、 P <0.07%、 S < 0.07%、 V0.1%、 Ti0.1%、 Cr25%、 Fe6%、 Ni5 % 、 Nbl.5%、 W3%、 Mo3 %，其余为Co。已有技术的轴瓦轴套在相同的机组使用时间明显低于本发明 的轴瓦轴套使用时间，本发明的轴瓦轴套使用时间是其3倍以上。
实施例2
离心复合的沉没辊和稳定辊轴瓦轴套底层基体为奥氏体耐热不锈钢 SUS316,化学成分为C^0.08%、 Cr 16%-18%、 Ni 10%-14%、 Mo 2.00%-3.00%、 Mn^2.00%、 SSI.00%;其工作面层为钴基合金，钴基合金成分为A10.5%、 Si0.4%、 Mn0,7%、 C0.6%、 Cr20%、 Fel2%、 Ni 3 % 、 Nbl.0%、 W5 % 、 Mo2%、 V0.2%、 TiO.2%,其余为Co。已有技术的轴瓦轴套在相同的机组使 用时间明显低于本发明的轴瓦轴套使用时间，本发明的轴瓦轴套使用时间是 其3倍以上。
实施例3
离心复合的沉没辊和稳定辊轴瓦轴套底层基体为耐热不锈钢 ZG07Crl9Ni9，化学成分为CO.07%, Crl8-21%， Ni8.0-11.0%， Mnl.5%， Sil.5%， P^O.040%, S^O.030%;其工作面层为钴基合金，钴基合金成分为A10.8%、 Si 1.0 % 、 CI .5 % 、 Mn 0.7 % 、 Cr26%、 Fe 12 % 、 Ni 3 % 、 Nb 1.0 % 、 W5 % 、 Mo2%、 V0.2%、 TiO.2%,其余为Co。已有技术的轴瓦轴套在相同的机组使 用时间明显低于本发明的轴瓦轴套使用时间，本发明的轴瓦轴套使用时间是其3倍以上。
图6A示出了根据本发明的轴瓦轴套的耐蚀性的照片。图6A为根据本发 明的钴基合金在热镀铝锌锅内浸泡58天后界面的形貌，其中，左边为钴基合 金，右边为铝锌液。从图6A可以看出，加工刀痕仍然存在，界面清晰。
图6B示出了根据现有技术的轴瓦轴套的耐蚀性照片。图6B为铁基合金 在热镀铝锌锅内浸泡1天后界面的形貌。其中，左边为铁基合金，右边为铝 锌液。从图6B可以看出，界面因为严重腐蚀而难以区分。
根据本发明的实施例的沉没辊和稳定辊的轴瓦轴套底层基体为不锈钢等 铁基材料，其工作面层为钴基合金，在液态金属的腐蚀和磨损条件下，具有 强度好，较好的延伸率、热膨胀系数较低、耐热疲劳性能好、耐磨损、使用 寿命长、磨损表面平滑等特点，比现有轴瓦轴套有较大提高；同时采用复合 技术，减少了钴基合金用量，从而也降低了成本。
权利要求
1、一种轴瓦轴套的离心复合制造方法，该方法包括以下步骤将铁基材料金属液与钴基合金金属液分别在两个熔炼炉中进行熔炼；铁基材料金属液与钴基合金金属液熔清后进行去渣及脱氧处理；先将外层钴基合金金属液进行离心浇铸，待外层钴基合金金属液浇铸到需要浇铸的外层钴基合金金属液总重的20％～30％时随外层钴基合金金属液加入玻璃渣保护剂；待浇铸完外层金属液之后，在外层钴基合金金属液凝固之后浇铸内层材质的铁基材料金属液，直到结束，内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固为离心复合轴瓦轴套的坯料。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于在离心复合轴瓦轴套的坯料成 型之后，对其进行机械加工。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于机械加工包括对其内外层表面、 端面及端面倒角进行粗加工和精细加工。
4、 如权利要求l所述的方法，其特征在于使用电弧炉、高频感应炉、中 频感应炉、工频感应炉、真空感应炉、AOD^f青炼炉、VOD^r炼炉、LF钢包 精炼炉等精炼炉和熔化炉中的 一种或两种作为熔炼炉。
5、 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述钴基合金的组份以重量百 分比计为10%陽40%的Cr、 0.1。/。 15。/。的Ni、 0.1%~15%的\￥、 0.1% ~ 10% 的Mo、 0.01%~5,0%的V、 0.01%~5.0%的Ti、 0.01% ~ 1.5%的C、 0.01% ~ 20%的Fe、0.01%~5.0o/c^ Al、 0.1% ~ 3.0%的Mn、 0.01% ~ 5.0%的Nb、0.1%~ 3,0%的Si,其余为Co。
6、 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述轴瓦轴套用于沉没辊或稳 定辊。
7、 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述铁基材料与钴基合金的厚 度比为铁基材料占总厚度的50-95%、钴基合金占总厚度的3-49%,铁基材 料和钴基合金之间的过渡层占总厚度的0.01-10%。
8、 如权利要求l所述的方法，其特征在于所述铁基材料为铁素体、奥氏 体或者奥氏体-铁素体不锈钢。
全文摘要
本发明公开了一种轴瓦轴套的离心复合制造方法，该方法包括以下步骤将铁基材料金属液与钴基合金金属液分别在两个熔炼炉中进行熔炼；铁基材料金属液与钴基合金金属液熔清后进行去渣及脱氧处理；先将外层钴基合金金属液进行离心浇铸，待外层钴基合金金属液浇铸到需要浇铸的外层钴基合金金属液总重的20％～30％时随外层钴基合金金属液加入玻璃渣保护剂；待浇铸完外层金属液3～5分钟，在外层钴基合金金属液凝固之后浇铸内层材质的铁基材料金属液，直到结束，内外两层金属液在离心力作用下冷却凝固为离心复合轴瓦轴套的坯料，之后对其进行组装和加工。
文档编号B22D13/00GK101596583SQ20091015982
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者贺同正 申请人:攀枝花新钢钒股份有限公司;攀钢集团研究院有限公司;攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司