CN101240408A - 炉辊及其制造方法 - Google Patents

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李康中
张幸
王建康
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Abstract

本发明涉及应用于钢厂中冷轧钢板连续退火线、连续热镀锌线以及硅钢生产线中高温段炉辊，特别是JSSTDG－04－01炉辊及其制造方法。该产品由炉辊基体和炉辊表面的金属－陶瓷氧化物涂层构成，该炉辊基体材质为耐热铸钢；该炉辊表面***喷涂的金属－陶瓷氧化物涂层；涂层中陶瓷的化学成分为Al2O3，含量为10～30％wt；涂层中高温合金的含量为70～90％wt。其制造方法步骤包括：清洁辊面、预热、喷砂、喷涂、抛磨、热处理、动平衡、检验、包装。经检测，该产品的高温强度、耐积瘤性能和耐磨损性能均属于优等。

Description

炉辊及其制造方法
技术领域
本发明涉及应用于钢厂中冷轧钢板连续退火线、连续热镀锌线以及硅钢生产线中高温段炉辊，特别是炉辊及其制造方法。
背景技术
目前，在国内外炉辊喷涂常用以下几种工艺技术：
采用等离子喷涂法制备氧化物陶瓷涂层，例如Al2O3、Al2O3-TiO2、ZrO2-Y2O3涂层等，其特点是涂层抗高温、耐腐蚀、耐磨损性能好，其缺点是涂层气孔率较高(≥3％)；涂层与基体结合强度较低(20-50Mpa)；涂层耐热震性能较差，因而作为钢厂炉辊涂层实用性较差。
采用超音速喷涂NiCr-Cr3C2或WC/Co粉，此类涂层虽然结合强度高(≥70MPa)、涂层气孔率低(≤1％)，但耐高温性能较差，其中NiCr-Cr2C3涂层最高限制使用温度为850℃，而WC/Co涂层，只能适合于540℃以下使用。
发明内容
本发明的目的在于提供炉辊及其制造方法，主要解决上述现有技术所存在的技术问题，该产品的高温强度、耐积瘤性能和耐磨损性能均属于优等。
为解决上述问题，本发明是这样实现的：
一种炉辊，它由炉辊基体和炉辊表面的金属-陶瓷氧化物涂层构成；其特征在于：该炉辊基体材质为耐热铸钢；该炉辊表面***喷涂的金属-陶瓷氧化物涂层；涂层中陶瓷的化学成分为Al2O3，含量为10～30％wt；涂层中高温合金的含量为70～90％wt，高温合金的化学成分是：
  成份   Cr   Ta   Al   Y   Si   C   Co
  含量   18～30   6～18   4～12   0.2～2.0   0.1～1.8   0.3～4.0   余量
所述的炉辊，其特征在于：该炉辊基体材质为ZG40Cr25Ni20Si或ZG25Cr18Ni9Si或SCH13或SCH12或SCH22，辊面尺寸Φ为150～1600×1000～2400mm。
一种炉辊的制造方法，用于制造如上所述的炉辊，其特征在于它包括如下步骤：
A清洁辊面；
B预热；
C喷砂；
D喷涂；
E抛磨；
F热处理；
G动平衡；
H检验；
I包装。
所述的炉辊的制造方法，其特征在于：所述步骤B中采用人工或机械方式，用火焰枪对辊体进行均匀加热，预热温度为60～150℃。
所述的炉辊的制造方法，其特征在于：所述步骤C中采用14～60目刚玉砂，喷砂后粗糙度Ra4～13μm；采用射吸式或压力式喷砂***，由喷砂房内机械手持喷砂枪对辊体表面进行喷砂处理。
所述的炉辊的制造方法，其特征在于：所述步骤D中采用***喷涂，参数如下：
  辊体温度   30～180℃   氧气流量、压力   0.8～1.5m3/h，0.2～0.5MPa
  工件转速   0.3～8rpm   乙炔流量、压力   0.7～1.5m3/h，0.07～0.12
  喷枪位移   6～18mm/转   粉气流量、压力   0.3～0.6m3/h，0.1～0.20
  ***频率   4～10发/秒   清膛气压力   ≤0.5MPa
  喷涂距离   150～200mm   送粉量   3～20g/min
所述的炉辊的制造方法，其特征在于：所述步骤F中，热处理在箱式炉膛内，以电加热方式进行。
所述的炉辊的制造方法，其特征在于：该热处理的具体步骤是，将辊体放入箱式电热炉内，按≤50℃/小时的升温速度升温，当炉膛温度达到设定的850℃～950℃后，恒温保持3～8小时后关闭箱式电热炉的电源，让辊体随炉冷却至室温。
具体实施方式
本发明中提供了一种炉辊，该炉辊材料为耐热铸钢，基体材质为ZG40Cr25Ni20Si或ZG25Cr18Ni9Si或SCH13(JIS)或SCH12(JIS)或SCH22(JIS)，辊面尺寸Φ150～1600×1000～2400mm。
该炉辊表面采用***喷涂方法制备了金属-陶瓷涂层，涂层中高温合金的化学成分如表1所示，其含量为70～90％wt，涂层中陶瓷的化学成分为：Al2O3，含量为10～30％wt。
表3高温合金的化学成分
  成份   Cr   Ta   Al   Y   Si   C   Co
  含量   18～30   6～18   4～12   0.2～2.0   0.1～1.8   0.3～4.0   余量
该炉辊的制造方法包括如下步骤：
A清洁辊面；
B预热，采用人工或机械方式，用火焰枪对辊体进行均匀加热；
C喷砂，采用射吸式或压力式喷砂***，由喷砂房内机械手持喷砂枪对辊体表面进行喷砂处理；
D喷涂，采用***喷涂设备进行喷涂；该***喷涂设备可以采用北京瑞佩尔技贸有限责任公司提供的第聂伯-3型***喷涂***；
E抛磨，采用抛磨工艺，确保辊体粗糙度符合图纸设计要求或客户要求；
F热处理，热处理在箱式炉膛内，以电加热方式进行；具体步骤可以是：将辊体放入箱式电热炉内，按≤50℃/小时的升温速度升温，当炉膛温度达到设定的温度(850℃～950℃)后，恒温保持3～8小时后关闭箱式电热炉的电源，让辊体随炉冷却至室温。
G动平衡，在动平衡机上按图纸设计要求对辊体动平衡状态进行测量并补偿，以符合图纸设计要求或客户要求；
H检验；
I包装。
步骤B中的预热温度：60～150℃；
步骤C中的喷砂：采用14～60目刚玉砂，喷砂后粗糙度Ra4～13μm，喷砂处理的作用是：
(1)清除基体表面的氧化层、旧涂层，暴露基体的新鲜金属层，提高基体的活性；
(2)提高涂层与基体的结合面积，增加涂层与基体的结合强度；
(3)使基体表面处于压应力状态，并减小了涂层中的应力。
步骤D中的喷涂：采用***喷涂，参数如表4所示：
表4***喷涂工艺参数
  辊体温度   30～180℃   氧气流量、压力   0.8～1.5m3/h，0.2～0.5MPa
  工件转速   0.3～12rpm   乙炔流量、压力   0.7～1.5m3/h，0.07～0.12MPa
  喷枪位移   6～18mm/转   粉气流量、压力   0.3～0.6m3/h，0.1～0.20MPa
  ***频率   4～10发/秒   清膛气压力   ≤0.5MPa
  喷涂距离   150～200mm   送粉量   3～20g/min
以下是采用本发明方法制造的产品与现有技术的对比情况：
方法方面   涂层孔隙率 涂层硬度   涂层结合强度 耐热震性 耐积瘤性能
  本发明   ≤1％   Hv700～1000   ≥70MPa   优   优
  等离子喷涂法   ≥3％   Hv650～1000   30～60MPa   中   良
材料方面 使用温度 涂层硬度   高温强度   耐积瘤性能   耐磨损性能
  本发明材料   850～1100℃   Hv700～1000   优   优   优
  NiCr-Cr3C2   ～850℃   Hv600～1100   良   中   优
  SiO2-ZrO2   ～850℃   Hv600～700 差 优 差
MCrAlY+SiO2/ZrO2   ～950℃  Hv500～700   中   良   中
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (8)

1. 一种JSSTDG-04-01炉辊，它由炉辊基体和炉辊表面的金属-陶瓷氧化物涂层构成；其特征在于：该炉辊基体材质为耐热铸钢；该炉辊表面***喷涂的金属-陶瓷氧化物涂层；涂层中陶瓷的化学成分为Al2O3，含量为10～30％wt；涂层中高温合金的含量为70～90％wt，高温合金的化学成分是：
  成份   Cr   Ta   Al   Y   Si   C   Co   含量   18～30   6～18   4～12   0.2～2.0   0.1～1.8   0.3～4.0   余量
2. 根据权利要求1所述的JSSTDG-04-01炉辊，其特征在于：该炉辊基体材质为ZG40Cr25Ni20Si或ZG25Cr18Ni9Si或SCH13或SCH12或SCH22，辊面尺寸Φ为150～1600×1000～2400mm。
3. 一种JSSTDG-04-01炉辊的制造方法，用于制造如权利要求1或2所述的炉辊，其特征在于它包括如下步骤：
A清洁辊面；
B预热；
C喷砂；
D喷涂；
E抛磨；
F热处理；
G动平衡；
H检验；
I包装。
4. 根据权利要求3所述的JSSTDG-04-01炉辊的制造方法，其特征在于：所述步骤B中采用人工或机械方式，用火焰枪对辊体进行均匀加热，预热温度为60～150℃。
5. 根据权利要求3所述的JSSTDG-04-01炉辊的制造方法，其特征在于：所述步骤C中采用14～60目刚玉砂，喷砂后粗糙度Ra4～13μm；采用射吸式或压力式喷砂***，由喷砂房内机械手持喷砂枪对辊体表面进行喷砂处理。
6. 根据权利要求3所述的JSSTDG-04-01炉辊的制造方法，其特征在于：所述步骤D中采用***喷涂，参数如下：
  辊体温度   30～180℃   氧气流量、压力   0.8～1.5m3/h，0.2～0.5MPa   工件转速   0.3～8rpm   乙炔流量、压力   0.7～1.5m3/h，0.07～0.12   喷枪位移   6～18mm/转   粉气流量、压力   0.3～0.6m3/h，0.1～0.20   ***频率   4～10发/秒   清膛气压力   ≤0.5MPa   喷涂距离   150～200mm   送粉量   3～20g/min
7. 根据权利要求3所述的JSSTDG-04-01炉辊的制造方法，其特征在于：所述步骤F中，热处理在箱式炉膛内，以电加热方式进行。
8. 根据权利要求7所述的JSSTDG-04-01炉辊的制造方法，其特征在于：该热处理的具体步骤是，将辊体放入箱式电热炉内，按≤50℃/小时的升温速度升温，当炉膛温度达到设定的850℃～950℃后，恒温保持3～8小时后关闭箱式电热炉的电源，让辊体随炉冷却至室温。
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