[发明专利]一种复合材料导卫板及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一般破碎、研磨、输送、浮选、粉碎领域的机械设备及制备工艺，特别涉及冲击磨损工况下的导卫板及其制备工艺。

背景技术

导卫板在轧制钢材等过程中具有导入坯料和护卫作用，其工作面同时承受热钢坯的冲击、摩擦和挤压，以及冷却水的激冷，工况条件比较恶劣，工作部位磨损十分严重。所以，导卫板更换比较频繁，对生产影响也比较大。由此可见，对于导卫板，需要常温下的综合力学性能，同时也需要高温下的力学性能。因此，选用科学、合理的材料和制造工艺，生产使用寿命更高的导卫板，对提高生产效率、降低生产成本都有重要的意义。

过去，国内许多轧钢厂多用白口铸铁、球墨铸铁、低合金钢生产的导卫板，这些材质的导卫板容易磨损，使用寿命较短，检修更换频繁，直接影响生产效率和生产成本。近年来，许多厂家采用高铬、镍合金生产导卫板取得了较明显的效果，也提高的综合经济效益。但是，高铬、镍合金原材料价格昂贵。如精轧机导卫板每块重16kg，而磨损较严重的只有较小的部分，材料浪费较为严重。因此只有通过复合工艺把不同特性的材料复合起来，并且局部复合磨损较为严重的部位，制成复合材料导卫板兼顾各方面机械力学性能，才能满足各种工况的需要。中国实用新型专利CN2495390Y公开了一种复合合金材料导卫板，它是以40Cr等低合金钢作为本体，工作面部分以单元或二元及多元合金层制作。CN101195156A公开了一种轧钢机铸渗导卫板的制备方法，该导卫板是在工作面复合用球磨机细化的合金粉末以达到耐磨的目的。中国实用新型专利CN200998736Y公开了一种将工作面设计为波形的导卫板。CN1706635A发明了一种双金属复合导卫板及其制作方法。CN101412095A公开了一种复合耐磨导卫板的制备方法，其采用的是将合金粉芯棒预制于导卫板铸型的型腔内，然后通过基材金属的热作用熔化棒材，从而得到具有复合耐磨层的导卫板。以上导卫板及其制备方法有的无法满足实际使用需要，有的制备工艺复杂，生产成本高昂，无法进行工业化的大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种能满足各种磨损、冲击等复杂工况下使用的高性能导卫板及其制备工艺。采用聚乙烯醇作为粘结剂、合金粉末作为助渗剂，以极其简单的制造工艺，把硬质陶瓷颗粒复合在导卫板受磨损和冲击的工作面上形成抗磨硬质相，使导卫板工作面既具有基材金属的强度和韧性，又有陶瓷硬质相的高硬度和搞耐磨性，能够同时承受冲击力、高频循环载荷和强烈磨损，具有很高的性价比，也适合工业化大规模生产，导卫板的使用寿命比普通导卫板提高5~8倍。

本发明复合材料机卫板，有一个采用高锰钢、合金钢、高铬钢和高碳钢中的任意一种制作的基材（1），其特征是，在所说的导卫板的工作面部分复合有一层由硬质陶瓷颗粒和金属粉末冶金结合的硬质陶瓷颗粒层（2）; 所说的硬质陶瓷颗粒是碳化硅、碳化钨、氮化硅、氮化钛中的1~4种，当硬质陶瓷颗粒是由两种以上的陶瓷颗粒组成时，其组元之间的比例是任意的；所说的金属粉末是镍粉、钴粉、钼铁粉、钨铁粉中的任意一种，其添加比例是硬质陶瓷颗粒重量的5~25%。

所说的硬质陶瓷颗粒层（2）的颗粒粒径为- 40~+80目，硬质陶瓷颗粒层（2）的厚度为2~6mm。

复合材料导卫板的制备工艺，其特征是，制备工序如下：

A、将粘结剂聚乙烯醇、金属粉末和硬质陶瓷颗粒混合，搅拌均匀后，按设计要求铺设到导卫板泡沫模型（3）中，其厚度控制在2~6mm；金属粉末的添加比例是硬质陶瓷颗粒重量的5~25%，粘结剂聚乙烯醇的添加比例是硬质陶瓷颗粒重量的2~5%;

B、用中频炉冶炼熔化基材金属, 达到所用基材金属出炉温度后出炉，浇入模型（3）中，注满为止；在基材金属的热作用下，粘结剂气化排出，陶瓷颗粒间隙中充满基材金属，陶瓷颗粒与基材金属间发生微量的溶解和扩散，使两者间形成良好的冶金结合，构成了耐磨性与强韧性良好匹配的复合材料导卫板；

C、待基材金属液冷却凝固后，取出铸件清理，即制成工作表面由硬质颗粒增强的钢基复合材料导卫板。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由于碳化硅、碳化钨、氮化硅、氮化钛等陶瓷颗粒具有很高的硬度，一般是传统金属耐磨材料硬度的8~10倍，因此复合到导卫板表面后，能够成为良好的抗磨硬质相，以抵制物料在导卫板表面运动时对导卫板的切削和凿削，提高导卫板的使用寿命，比普通导卫板提高5~8倍。