一种超耐磨离心复合铸造胎型磨辊及其制造方法，其中所述磨辊包括外层高合金耐磨层，内层石墨钢韧性层，以及在所述外层和所述内层之间的结合面，其中，所述外层高合金耐磨层包括Cr、Ni、Mo、W和V合金，基体组织为“碳化物+马氏体+残余奥氏体”，其中所述合金含量约占21％，余量为Fe；内层石墨钢韧性层的基体组织为“均匀弥散的球状石墨+细片状珠光体”，经热处理后残余奥氏体含量约占5％。所述磨辊具有超强的耐磨性和良好的冲击韧性，由于离心力的作用，外层组织致密且碳化物颗粒细小、弥散，表面硬度HRC≥62。本发明的磨辊提高了磨辊整体使用寿命，降低了维修、维护的工作量，降低了用户的成本。
1.一种超耐磨离心复合铸造胎型磨辊，其特征在于：所述磨辊包括外层高合金耐磨层，内层石墨钢韧性层，以及在所述外层和所述内层之间的结合面，其中，所述外层高合金耐磨层包括Cr、Ni、Mo、W和V合金，基体组织为“碳化物+马氏体+残余奥氏体”，其中所述合金含量占21%，余量为Fe；内层石墨钢韧性层的基体组织为“均匀弥散的球状石墨+细片状珠光体”，经热处理后残余奥氏体含量占5%；其中，所述外层高合金耐磨层的质量成分百分比为：Ｃ为2.4～2.5％；Cr为15～17％；Ni为0.9～1.1％；Mo为0.9～1.1％；Ｖ为
0.2～0.3％；Mn为1.0～1.1％；Si为0.6～0.8％；稀土为0.2～0.3％；余量为Fe；
所述内层石墨钢韧性层的质量成分百分比为：C为0.42～0.45％；Si为0.17～
所述超耐磨离心复合铸造胎型磨辊采用如下方法制造而成，
a. 外层高合金耐磨层的熔炼：首先将合金铁屑、低碳废钢片按一定比例混合一体，然后压实成块，加热熔化，再加入铬铁、锰铁、镍铁，铁水加热到1520-1560℃时扒渣后，准备出炉浇铸；
b. 内层石墨钢韧性层熔炼:内层采用中碳钢石墨钢，加热熔化成钢水，钢水温度
c. 浇注前，在模具型腔内喷刷涂料，并预热到100-150℃；然后开启离心机，首先浇铸外层，外层铁水浇注温度在1400-1460℃，浇铸完毕8-15分钟后，测量外层温度，当表面温度为1000-1200℃时，开始浇注内层钢水，钢水浇注温度1300-1320℃，待钢水完全凝固后停离心机；
d.热处理退火工艺；停离心机6-8小时后，取出磨辊，送入退火炉，进行退火处理；
e.热处理淬火及回火工艺，对退火工艺后的磨辊进行淬火工艺，并在淬火后进行回火工艺，所述热处理退火工艺为：停离心机6-8小时后，取出磨辊，送入退火炉，进行退火处理，将磨辊以不高于50℃/h缓慢加热，至700℃左右，保温2-3h，然后以150℃/h快速加热，至
950℃，保温3-4h；然后以10-15℃/h随炉缓慢冷却，冷却至750℃，停炉，保温4-6h，然后随炉冷却至室温或者出炉静止空冷至室温，磨辊退火后能够进行机械加工；
所述热处理淬火及回火工艺为：将机械加工后的磨辊在室温下装炉，以60℃/h温升加热磨辊，至600℃，保温0.5h；然后快速加热，以150℃/h温升加热磨辊，至960-1010℃，保温2-4h；然后出炉强制风冷或喷雾水冷至室温附近，在淬火后立即进行回火处理，回火温度在450-520℃，回火加热温度变化缓慢，回火温升≤20℃/h，保温3-4h，然后自然冷却至
2.根据权利要求1所述的超耐磨离心复合铸造胎型磨辊，其特征在于：所述外层高合金耐磨层的厚度为磨辊厚度的1/3-1/2。
3.根据权利要求2所述的超耐磨离心复合铸造胎型磨辊，其特征在于：所述外层高合金耐磨层有花纹和/或柱钉。
4.根据权利要求1所述的超耐磨离心复合铸造胎型磨辊，其特征在于：重复进行3-4次回火处理。
超耐磨离心复合铸造胎型磨辊及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种磨辊及其制造方法，特别的涉及一种超耐磨离心复合铸造胎型磨辊及其制造方法，其能够广泛应用于水泥、钢铁固废、矿山、煤化工等领域的磨机磨辊背景技术
[0002] 现有物料粉磨设备，如：立式磨、雷蒙磨等，其主要磨损易耗件磨辊和磨环多采用高铬铸铁铸造，其表面硬度HRC达56左右，但从硬度指标来看，其硬度尚可。但是现有技术中的磨辊和磨环的抗冲击能力差，使用过程中多出现开裂、掉块、表面磨蚀等现象，从而造成其使用寿命短，使用一段时间后需要对磨辊、磨环进行堆焊修复，而类似的修复破坏了其内部应力，进一步降低了其使用寿命，在更短的时间后，面临着再一次修改。如此反复堆焊修复3次以后，因焊接应力等原因，磨辊基本不能继续使用，只能更换。
[0003] 因此现有技术中的磨辊和磨环给用户带来较高的维修、维护工作量，和维修、维护成本，既增加了使用的成本，同时又降低了设备的正常使用率，不利于高强度的生产。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提出一种超耐磨离心复合铸造胎型磨辊及其制造方法，所制造的磨辊具有超强的耐磨性和良好的冲击韧性，从而解决了现有技术中存在的问题。
[0005] 为达此目的，本发明采用以下技术方案，采用了一种双合金层的离心复合铸造胎型磨辊，其包括：外层高合金耐磨层，内层石墨钢韧性层，以及在所述外层和所述内层之间的结合面，其中，所述外层高合金耐磨层包括Cr、Ni、Mo、W和V合金，基体组织为“碳化物+马氏体+残余奥氏体”，其中所述合金含量约占21％，余量为Fe；内层石墨钢韧性层的基体组织为“均匀弥散的球状石墨+细片状珠光体”，经热处理后残余奥氏体含量约占5％。
[0006] 优选地，所述外层高合金耐磨层的质量成分(％)为：C为2.4～2.5％；Cr为15～17％；Ni为0.9～1.1％；Mo为0.9～1.1％；V为0.2～0.3％；Mn为1.0～1.1％；Si为
0.6～0.8％；稀土为0.2～0.3％；余量为Fe；
[0007] 所述内层石墨钢韧性层的质量成分(％)为：C为0.42～0.45％；Si为0.17～0.37％；Mn为0.5～0.8％；余量为Fe。
[0008] 优选地，所述外层高合金耐磨层的厚度为磨辊厚度的1/3-1/2。
[0009] 优选地，所述外层高合金耐磨层有花纹和/或柱钉。
[0010] 如上的超耐磨离心复合铸造胎型磨辊的制造方法，包括如下步骤：
[0011] a.外层高耐磨层的熔炼：首先将合金铁屑、低碳废钢片按一定比例混合一体，然后压实成块，加热熔化，再加入铬铁、锰铁、镍铁，铁水加热到1520-1560℃时扒渣后，准备出炉浇铸；
[0012] b.内层石墨钢韧性层熔炼：内层采用中碳钢石墨钢，加热熔化成钢水，钢水温度1500-1520℃；
[0013] c.浇注前，模具型腔内喷刷涂料，并预热到100-150℃；然后开启离心机，首先浇铸外层，外层铁水浇注温度在1400-1460℃，浇铸完毕8-15分钟后，测量外层温度，当表面温度为1000-1200℃时，开始浇注内层钢水，钢水浇注温度1300-1320℃，待钢水完全凝固后停离心机；
[0014] d.热处理退火工艺；停离心机6-8小时后，取出磨辊，送入退火炉，进行退火处理；
[0015] e.热处理淬火及回火工艺，对退火工艺后的磨辊进行淬火工艺，并在淬火后进行回火工艺。
[0016] 进一步的，所述热处理退火工艺为：停离心机6-8小时后，取出磨辊，送入退火炉，进行退火处理，将磨辊以不高于50℃/h缓慢加热，至700℃左右，保温2-3h，然后以150℃/h快速加热，至950℃，保温3-4h；然后以10-15℃/h随炉缓慢冷却，冷却至750℃，停炉，保温4-6h，然后随炉或者出炉静止空冷至室温，磨辊退火后能够进行机械加工。
[0017] 进一步的，所述热处理淬火工艺及回火工艺为：将机械加工后的磨辊在室温下装炉，以60℃/h温升加热磨辊，至600℃，保温0.5h；然后快速加热，以150℃/h温升加热磨辊，至960-1010℃，保温2-4h；然后出炉强制风冷或喷雾水冷至室温附近，在淬火后立即进行回火处理，回火温度在450-520℃，回火加热温度变化缓慢，回火温升≤20℃/h，保温3-4h，然后自然冷却至120℃。
[0018] 进一步的，重复进行3-4次回火处理。
[0019] 本发明的磨辊不仅具有超强的耐磨性，而且具有良好的冲击韧性。提高了磨辊整体使用寿命，并且不需堆焊等修复，降低了维修、维护的工作量，降低了用户的成本，具有显著的经济和社会效益。
附图说明
[0020] 图1是根据本发明的实施例的胎型磨辊的正视图；
[0021] 图2是根据本发明的实施例的胎型磨辊的剖面图；
[0022] 图3是根据本发明的实施例的胎型磨辊的制造方法的退火处理工艺的曲线图；
[0023] 图4是根据本发明的实施例的胎型磨辊的制造方法的淬火处理工艺的曲线图。
[0024] 图中的附图标记所分别指代的技术特征为：
[0025] 1、外层高合金耐磨层；2、结合面；3、内层石墨钢韧性层。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0027] 实施例1：
[0028] 如图1、图2所示，超耐磨离心复合铸造胎型磨辊包括外层高合金耐磨层1和内层石墨钢韧性层3，在外层高合金耐磨层1和内层石墨钢韧性层3之间具有结合面2，其中，外层高合金耐磨层1包括Cr、Ni、Mo、W和V合金，基体组织为“碳化物+马氏体+残余奥氏体”，其中合金含量约占21％左右，余量为Fe；内层石墨钢韧性层3基体组织为“均匀弥散的球状石墨+细片状珠光体”，经热处理后残余奥氏体含量约5％左右。
[0029] 其中，所述胎型磨辊通过离心复合铸造技术，离心力的作用下，结合面2整齐，并且内外层实现冶金熔合。
[0030] 对于外层高合金耐磨层1，其质量成分(％)为：C为2.4～2.5％；Cr为15～17％；Ni为0.9～1.1％；Mo为0.9～1.1％；V为0.2～0.3％；Mn为1.0～1.1％；Si为
0.6～0.8％；稀土为0.2～0.3％；余量为Fe。
[0031] 对于内层石墨钢韧性层3，其质量成分(％)为：C为0.42～0.45％；Si为0.17～0.37％；Mn为0.5～0.8％；余量为Fe。
[0032] 其中，外层高合金耐磨层1厚度为磨辊厚度的1/3-1/2，所述外层高合金耐磨层1上可直接铸造出花纹、柱钉等。
[0033] 实施例2：
[0034] 在本实施例中，公开了制造实施例1所述的超耐磨离心复合铸造胎型磨辊制备及生产工艺，其包括如下步骤：
[0035] a.外层高耐磨层的熔炼：首先将合金铁屑、低碳废钢片按一定比例混合一体，然后压实成块，通过中频感应电炉加热熔化，再加入铬铁、锰铁、镍铁，铁水加热到1520-1560℃时扒渣后，准备出炉浇铸；应当知道，在混合原料时，比例应当在实际生产中要检测合金铁屑和低碳废钢的成份，根据它们的成份然后配比，使其C、Si、Ni、Cr等成份稳定。
[0036] b.内层石墨钢韧性层熔炼：内层采用中碳钢石墨钢，采用感应电炉或者冲天炉熔化钢水，钢水温度1500-1520℃；
[0037] c.浇注前，模具型腔内喷刷涂料，并预热到100-150℃；然后开启离心机，首先浇铸外层，外层铁水浇注温度在1400-1460℃，浇铸完毕8-15分钟后，测量外层温度，当表面温度为1000-1200℃时，开始浇注内层钢水，钢水浇注温度1300-1320℃；待钢水完全凝固后停离心机；
[0038] d.热处理退火工艺；停离心机6-8小时后，取出磨辊，送入退火炉，进行退火处理。
[0039] e.热处理淬火及回火工艺，对退火工艺后的磨辊进行淬火工艺，并在淬火后进行回火工艺。
[0040] 其中，退火工艺可以为：停离心机6-8小时后，取出磨辊，送入退火炉，进行退火处理，将磨辊以不高于50℃/h缓慢加热，至700℃左右，保温2-3h；然后以150℃/h快速加热，至950℃，保温3-4h；然后以10-15℃/h随炉缓慢冷却，冷却至750℃，停炉，保温4-6h，然后随炉或者出炉静止空冷至室温。磨辊退火后可进行机械加工。
[0041] 其中，淬火工艺及回火工艺可以为：将机加工后的磨辊在室温下装炉，以60℃/h温升加热磨辊，至600℃，保温0.5h；然后快速加热，以150℃/h温升加热磨辊，至960-1010℃，保温2-4h；然后出炉强制风冷或喷雾水冷等快速冷却至室温附近。在淬火后立即进行回火处理，回火温度在450-520℃，回火加热温度变化缓慢，回火温升≤20℃/h，保温3-4h，然后自然冷却至120℃。可见，回火加热和冷却是应当保持缓慢的。
[0042] 特别的，回火应进行3-4次。
[0043] 通过本方法制的本胎型磨辊的具有如下的力学性能：
[0044] 外层硬度HRC≥62、抗拉强度δb＝645-750MPa、冲击功ak＝6.5-8.8J/cm2。
[0045] 通过此方法铸造的磨辊不仅具有超强的耐磨性，而且具有良好的冲击韧性。铸造过程中在离心过程中，由于离心力的作用，外层组织致密且碳化物颗粒细小、弥散(Mo、V碳化物均为点状)使其具有很高的耐磨性。铸造后经热处理，表面硬度HRC≥62。
[0046] 可见，本发明制的的磨辊提高了磨辊整体使用寿命，并且不需堆焊等修复，降低了维修、维护的工作量，降低了用户的成本，具有显著的经济和社会效益。
[0047] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。
