阅读说明：本技术 一种轧机导辊用高温耐磨合金材料及其制备方法 (High-temperature wear-resistant alloy material for rolling mill guide roller and preparation method thereof ) 是由 杨传坤 于 2020-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种轧机导辊用高温耐磨合金材料及其制备方法,该材料通过下述重量份的原料制备得到：碳20-25份、铁30-50份、硅5-8份、锰15-20份、镁9-13份、钨8-15份、铬12-17份、钼4-6份、铜7-10份、氮化硼6-8份、刚玉粉3-7份、碳化钛6-9份、镍3-6份；本发明使氮化硼、碳化钛、刚玉粉混入钢液中,提升了制备得到的合金材料的耐高温性能和耐磨性能,同时通过搅拌筒对金属原料混合均匀,方便金属原料在感应电炉中充分混合,省去了直接在感应电炉中搅拌的步骤,提高了工作效率,本发明通过可以自动将感应电炉内的钢液倒入混合筒中,以及将混合筒中的钢液倒出,安全性高。(The invention discloses a high-temperature wear-resistant alloy material for a rolling mill guide roller and a preparation method thereof, wherein the material is prepared from the following raw materials in parts by weight: 20-25 parts of carbon, 30-50 parts of iron, 5-8 parts of silicon, 15-20 parts of manganese, 9-13 parts of magnesium, 8-15 parts of tungsten, 12-17 parts of chromium, 4-6 parts of molybdenum, 7-10 parts of copper, 6-8 parts of boron nitride, 3-7 parts of corundum powder, 6-9 parts of titanium carbide and 3-6 parts of nickel; according to the invention, boron nitride, titanium carbide and corundum powder are mixed into the molten steel, so that the high temperature resistance and wear resistance of the prepared alloy material are improved, meanwhile, the metal raw materials are uniformly mixed through the stirring cylinder, the metal raw materials are conveniently and fully mixed in the induction electric furnace, the step of directly stirring in the induction electric furnace is omitted, and the working efficiency is improved.)

一种轧机导辊用高温耐磨合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种轧机导辊用高温耐磨合金材料及其制备方法。

背景技术

导辊是在型钢轧制过程中，使轧钢件发生塑性变形的的部件，主要承受轧制时的动静载荷，磨损，轧机导辊因其长期工作在高温环境下且又承受激热激冷的冲击，使得导辊的使用寿命短、消耗量大、更换频繁，并已成为目前制约钢材生产的瓶颈之一；

专利文件(CN106282756B)公开了一种精轧机导辊用高温耐磨合金材料及其制备方法，该轧机导辊的耐高温性能和耐磨性能差，该轧机导辊合金材料制备时需要人工对感应电炉中的钢液进行搅拌，劳动强度大，工作效率低，同时制备过程中需要人力辅助倾倒钢液，安全性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轧机导辊用高温耐磨合金材料及其制备方法，本发明通过在中添加金属原料成本较低，在钢液熔清后，依次向感应电炉中分阶段加入锰、硅、镁、钼、铜、钨，通过在混合筒加入预热后的氮化硼、碳化钛、刚玉粉，使氮化硼、碳化钛、刚玉粉混入钢液中，提升了制备得到的合金材料的耐高温性能和耐磨性能，对该高温耐磨合金材料的耐高温和耐磨性能进行测试，测得该高温耐磨合金材料室温硬度为64.5-65.3HRC，600℃时的硬度为56.4-57.3HRC，室温冲击韧性为167.9-169.1KJ/mm²，室温抗拉强度为1315-1362MPa，该高温耐磨合金材料的耐高温和耐磨性能优异，解决了现有轧机导辊的耐高温性能和耐磨性能差的技术问题；

本发明通过将金属原料从进料口加入到搅拌筒中，通过第五电机带动卷绳盘转动，并拉动搅拌筒上升，通过第四电机带动支撑柱转动，使搅拌筒转动到支撑框架上方，通过第六电机带动搅拌叶对金属原料进行混合，通过打开出料管的阀门，使各组金属原料落入到感应电炉中，本发明可以自动向感应电炉中添加原料，同时通过搅拌筒对金属原料混合均匀，方便金属原料在感应电炉中充分混合，省去了直接在感应电炉中搅拌的步骤，解决了现有轧机导辊合金材料制备时需要人工对感应电炉中的钢液进行搅拌，劳动强度大，工作效率低的技术问题；

本发明通过第三电机带动丝杠转动，并带动移动板移动，并带动感应电炉移动到混合筒一侧，通过第一电机带动感应电炉转动，使感应电炉内的钢液倾倒进入混合筒中，通过第二电机带动混合筒转动，对钢液进行混合，打开密封筒盖，通过第二电机带动混合筒倾斜将钢液倒出，本发明通过可以自动将感应电炉内的钢液倒入混合筒中，以及将混合筒中的钢液倒出，解决了现有轧机导辊合金材料制备时需要人力辅助倾倒钢液，安全性低的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种轧机导辊用高温耐磨合金材料，该材料通过下述重量份的原料制备得到：碳20-25份、铁30-50份、硅5-8份、锰15-20份、镁9-13份、钨8-15份、铬12-17份、钼4-6份、铜7-10份、氮化硼6-8份、刚玉粉3-7份、碳化钛6-9份、镍3-6份。

一种轧机导辊用高温耐磨合金材料的制备方法，该方法的具体步骤如下：

步骤一、将碳、铁、铬、镍从进料口加入到合金材料生产装置的搅拌筒中，启动第五电机，第五电机带动卷绳盘转动，并拉动搅拌筒上升到支撑柱一侧上方，启动第四电机，第四电机带动连接轴转动，并带动支撑柱转动，使搅拌筒转动到支撑框架上方，启动第六电机，第六电机带动搅拌杆转动，并带动搅拌叶转动，使碳、铁、铬、镍混合均匀成金属混料，打开出料管的阀门，使金属混料穿过圆形通孔落入到感应电炉中，在感应电炉内加热熔化；

步骤二、待钢液熔清后，当钢液温度达到1600-1635℃时，将锰、硅加入到搅拌筒中混合，并将混合后的锰、硅在熔炼过程中加入感应电炉中，保温4-7min，然后搅拌筒中加入镁、钼进行混合，并将混合后的镁、钼加入感应电炉中，保温5-8min，再向搅拌筒中加入铜、钨进行混合，并将混合后的铜、钨加入感应电炉中，当钢液温度达到1590-1650℃时，除去炉渣，对感应电炉停止通电；

步骤三、将经250-270℃预热5-6h的氮化硼、碳化钛、刚玉粉加入混合筒中，启动第三电机，第三电机带动丝杠转动，并带动移动板移动，并带动感应电炉移动到混合筒一侧，启动第一电机，第一电机带动感应电炉转动，使感应电炉内的钢液倾倒进入混合筒中，盖上密封筒盖，启动第二电机，第二电机带动混合筒转动，使氮化硼、碳化钛、刚玉粉混入钢液中，打开密封筒盖，通过第二电机带动混合筒倾斜将钢液倒出，获得液态的高温耐磨合金材料，冷却后即得轧机导辊用高温耐磨合金材料。

进一步的，步骤一中，所述搅拌杆的转速为600-800r/min。

进一步的，步骤三中，所述混合筒的转速为350-500r/min。

进一步的，所述合金材料生产装置包括支撑底板，所述支撑底板的上表面通过焊接固定安装有支撑框架，所述支撑框架上沿水平方向活动安装有移动板，所述移动板的中部开设有圆形通孔，所述移动板的底面通过焊接竖直固定安装有两个连接侧板，两个所述连接侧板之间设置有感应电炉，所述感应电炉的两侧均固定安装有第一转轴，两个所述第一转轴分别通过轴承与两个连接侧板转动连接，其中一个所述连接侧板的一侧固定安装有第一电机，所述第一电机的输出轴端与其中一个第一转轴的一端固定连接；

所述支撑底板的上表面通过焊接竖直固定有两个支撑竖板，两个所述支撑竖板之间设置有混合筒，所述混合筒的两端均通过焊接固定安装有第二转轴，两个所述第二转轴分别通过轴承与两个支撑竖板转动连接，其中一个所述支撑竖板的一侧固定安装有第二电机，所述第二电机的输出轴端与其中一个第二转轴的一端固定连接，所述混合筒上安装有密封筒盖；

所述支撑底板的一侧设置有固定底座，所述固定底座的上表面转动安装有支撑柱，所述支撑柱的一侧沿竖直方向活动安装有连接臂，所述连接臂的一端固定安装有搅拌筒。

进一步的，所述支撑柱的底部固定安装有连接轴，所述连接轴贯穿固定底座的上壁并延伸至固定底座的内侧，所述连接轴与固定底座转动连接，所述连接轴上固定安装有第二齿轮，所述固定底座的下侧内壁固定安装有第四电机，所述第四电机的输出轴端固定安装有第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮相啮合。

进一步的，所述支撑柱为空心结构，所述支撑柱的内侧转动安装有卷绳盘，所述卷绳盘上绕卷有升降绳，所述支撑柱的一侧外壁固定安装有第五电机，所述第五电机的输出轴端与卷绳盘固定连接，所述支撑柱的内侧顶部转动安装有两个支撑轮，所述升降绳的一端穿过两个支撑轮的上方并延伸至支撑柱的外侧，所述升降绳位于支撑柱的外侧的一端与连接臂固定连接；

所述支撑柱的一侧外壁上竖直固定有滑轨，所述连接臂的一端固定安装有滑块，所述连接臂通过滑块、滑轨与支撑柱滑动连接。

进一步的，所述搅拌筒的顶部设置有进料口，所述搅拌筒的上表面中心位置处固定安装有第六电机，所述搅拌筒的内部转动安装有搅拌杆，所述搅拌杆的顶端与第六电机的输出轴端固定连接，所述搅拌杆的两侧均固定安装有搅拌叶，所述搅拌筒的底部固定安装有出料管，所述出料管上固定安装有阀门。

进一步的，所述支撑框架的上表面转动安装有丝杠，所述移动板的底部与丝杠螺纹连接，所述支撑框架的上表面固定安装有第三电机，所述第三电机的输出轴端与丝杠的一端固定连接。

进一步的，所述支撑框架的上表面固定安装有两个滑轨，所述移动板的底面两端均固定安装有两个滑块，所述移动板通过滑块、滑轨与支撑框架滑动连接。

本发明的有益效果：

本发明通过在中添加金属原料成本较低，在钢液熔清后，依次向感应电炉中分阶段加入锰、硅、镁、钼、铜、钨，通过在混合筒加入预热后的氮化硼、碳化钛、刚玉粉，使氮化硼、碳化钛、刚玉粉混入钢液中，提升了制备得到的合金材料的耐高温性能和耐磨性能，对该高温耐磨合金材料的耐高温和耐磨性能进行测试，测得该高温耐磨合金材料室温硬度为64.5-65.3HRC，600℃时的硬度为56.4-57.3HRC，室温冲击韧性为167.9-169.1KJ/mm²，室温抗拉强度为1315-1362MPa，该高温耐磨合金材料的耐高温和耐磨性能优异；

本发明通过将金属原料从进料口加入到搅拌筒中，通过第五电机带动卷绳盘转动，并拉动搅拌筒上升，通过第四电机带动连接轴转动，并带动支撑柱转动，使搅拌筒转动到支撑框架上方，通过第六电机带动搅拌杆转动，并带动搅拌叶转动，对金属原料进行混合，通过打开出料管的阀门，使各组金属原料落入到感应电炉中，本发明可以自动向感应电炉中添加原料，同时通过搅拌筒对金属原料混合均匀，方便金属原料在感应电炉中充分混合，省去了直接在感应电炉中搅拌的步骤，提高了工作效率；

本发明通过第三电机带动丝杠转动，并带动移动板移动，并带动感应电炉移动到混合筒一侧，通过第一电机带动感应电炉转动，使感应电炉内的钢液倾倒进入混合筒中，通过第二电机带动混合筒转动，对钢液进行混合，打开密封筒盖，通过第二电机带动混合筒倾斜将钢液倒出，本发明通过可以自动将感应电炉内的钢液倒入混合筒中，以及将混合筒中的钢液倒出，安全性高。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明合金材料生产装置的结构示意图；

图2为本发明合金材料生产装置的局部结构俯视图；

图3为本发明合金材料生产装置另一局部结构的正视剖面图；

图4为本发明移动板、连接侧板、感应电炉、第一电机的装配侧视图；

图5为本发明混合筒、支撑竖板、第二电机的装配侧视图。

图中：1、支撑底板；2、支撑框架；3、移动板；301、圆形通孔；4、连接侧板；5、感应电炉；6、第一电机；7、第一转轴；8、支撑竖板；9、混合筒；10、第二电机；11、第二转轴；12、第三电机；13、丝杠；14、固定底座；15、支撑柱；16、搅拌筒；17、连接轴；18、第四电机；19、第一齿轮；20、第二齿轮；21、卷绳盘；22、第五电机；23、升降绳；24、支撑轮；25、连接臂；26、进料口；27、第六电机；28、搅拌杆；29、搅拌叶；30、密封筒盖；31、出料管。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-5所示，一种轧机导辊用高温耐磨合金材料，该材料通过下述重量份的原料制备得到：碳20份、铁30份、硅5份、锰15份、镁9份、钨8份、铬12份、钼4份、铜7份、氮化硼6份、刚玉粉3份、碳化钛6份、镍3份。

一种轧机导辊用高温耐磨合金材料的制备方法，该方法的具体步骤如下：

步骤一、将碳、铁、铬、镍从进料口26加入到合金材料生产装置的搅拌筒16中，启动第五电机22，第五电机22带动卷绳盘21转动，并拉动搅拌筒16上升到支撑柱15一侧上方，启动第四电机18，第四电机18带动连接轴17转动，并带动支撑柱15转动，使搅拌筒16转动到支撑框架2上方，启动第六电机27，第六电机27带动搅拌杆28转动，并带动搅拌叶29转动，使碳、铁、铬、镍混合均匀成金属混料，打开出料管31的阀门，使金属混料穿过圆形通孔301落入到感应电炉5中，在感应电炉5内加热熔化；

步骤二、待钢液熔清后，当钢液温度达到1600℃时，将锰、硅加入到搅拌筒16中混合，并将混合后的锰、硅在熔炼过程中加入感应电炉5中，保温4min，然后搅拌筒16中加入镁、钼进行混合，并将混合后的镁、钼加入感应电炉5中，保温5min，再向搅拌筒16中加入铜、钨进行混合，并将混合后的铜、钨加入感应电炉5中，当钢液温度达到1590℃时，除去炉渣，对感应电炉5停止通电；

步骤三、将经250℃预热5h的氮化硼、碳化钛、刚玉粉加入混合筒9中，启动第三电机12，第三电机12带动丝杠13转动，并带动移动板3移动，并带动感应电炉5移动到混合筒9一侧，启动第一电机6，第一电机6带动感应电炉5转动，使感应电炉5内的钢液倾倒进入混合筒9中，盖上密封筒盖30，启动第二电机10，第二电机10带动混合筒9转动，使氮化硼、碳化钛、刚玉粉混入钢液中，打开密封筒盖30，通过第二电机10带动混合筒9倾斜将钢液倒出，获得液态的高温耐磨合金材料，冷却后即得轧机导辊用高温耐磨合金材料；对该高温耐磨合金材料的耐高温和耐磨性能进行测试，测得该高温耐磨合金材料室温硬度为64.5HRC，600℃时的硬度为56.4HRC，室温冲击韧性为167.9KJ/mm²，室温抗拉强度为1315MPa。

步骤一中，所述搅拌杆28的转速为600r/min。

步骤三中，所述混合筒9的转速为350r/min。

实施例2

一种轧机导辊用高温耐磨合金材料，该材料通过下述重量份的原料制备得到：碳25份、铁50份、硅8份、锰20份、镁13份、钨15份、铬17份、钼6份、铜10份、氮化硼8份、刚玉粉7份、碳化钛9份、镍6份。

一种轧机导辊用高温耐磨合金材料的制备方法，该方法的具体步骤如下：

步骤一、同实施例1；

步骤二、待钢液熔清后，当钢液温度达到1635℃时，将锰、硅加入到搅拌筒16中混合，并将混合后的锰、硅在熔炼过程中加入感应电炉5中，保温7min，然后搅拌筒16中加入镁、钼进行混合，并将混合后的镁、钼加入感应电炉5中，保温8min，再向搅拌筒16中加入铜、钨进行混合，并将混合后的铜、钨加入感应电炉5中，当钢液温度达到1650℃时，除去炉渣，对感应电炉5停止通电；

步骤三、将经270℃预热6h的氮化硼、碳化钛、刚玉粉加入混合筒9中，启动第三电机12，第三电机12带动丝杠13转动，并带动移动板3移动，并带动感应电炉5移动到混合筒9一侧，启动第一电机6，第一电机6带动感应电炉5转动，使感应电炉5内的钢液倾倒进入混合筒9中，盖上密封筒盖30，启动第二电机10，第二电机10带动混合筒9转动，使氮化硼、碳化钛、刚玉粉混入钢液中，打开密封筒盖30，通过第二电机10带动混合筒9倾斜将钢液倒出，获得液态的高温耐磨合金材料，冷却后即得轧机导辊用高温耐磨合金材料；对该高温耐磨合金材料的耐高温和耐磨性能进行测试，测得该高温耐磨合金材料室温硬度为65.3HRC，600℃时的硬度为57.3HRC，室温冲击韧性为169.1KJ/mm²，室温抗拉强度为1362MPa。

步骤一中，所述搅拌杆28的转速为800r/min。

步骤三中，所述混合筒9的转速为500r/min。

所述合金材料生产装置包括支撑底板1，所述支撑底板1的上表面通过焊接固定安装有支撑框架2，所述支撑框架2上沿水平方向活动安装有移动板3，所述移动板3的中部开设有圆形通孔301，所述移动板3的底面通过焊接竖直固定安装有两个连接侧板4，两个所述连接侧板4之间设置有感应电炉5，所述感应电炉5的两侧均固定安装有第一转轴7，两个所述第一转轴7分别通过轴承与两个连接侧板4转动连接，其中一个所述连接侧板4的一侧固定安装有第一电机6，所述第一电机6的输出轴端与其中一个第一转轴7的一端固定连接；

所述支撑底板1的上表面通过焊接竖直固定有两个支撑竖板8，两个所述支撑竖板8之间设置有混合筒9，所述混合筒9的两端均通过焊接固定安装有第二转轴11，两个所述第二转轴11分别通过轴承与两个支撑竖板8转动连接，其中一个所述支撑竖板8的一侧固定安装有第二电机10，所述第二电机10的输出轴端与其中一个第二转轴11的一端固定连接，所述混合筒9上安装有密封筒盖30；

所述支撑底板1的一侧设置有固定底座14，所述固定底座14的上表面转动安装有支撑柱15，所述支撑柱15的一侧沿竖直方向活动安装有连接臂25，所述连接臂25的一端固定安装有搅拌筒16。

所述支撑柱15的底部固定安装有连接轴17，所述连接轴17贯穿固定底座14的上壁并延伸至固定底座14的内侧，所述连接轴17与固定底座14转动连接，所述连接轴17上固定安装有第二齿轮20，所述固定底座14的下侧内壁固定安装有第四电机18，所述第四电机18的输出轴端固定安装有第一齿轮19，所述第一齿轮19与第二齿轮20相啮合。

所述支撑柱15为空心结构，所述支撑柱15的内侧转动安装有卷绳盘21，所述卷绳盘21上绕卷有升降绳23，所述支撑柱15的一侧外壁固定安装有第五电机22，所述第五电机22的输出轴端与卷绳盘21固定连接，所述支撑柱15的内侧顶部转动安装有两个支撑轮24，所述升降绳23的一端穿过两个支撑轮24的上方并延伸至支撑柱15的外侧，所述升降绳23位于支撑柱15的外侧的一端与连接臂25固定连接；

所述支撑柱15的一侧外壁上竖直固定有滑轨，所述连接臂25的一端固定安装有滑块，所述连接臂25通过滑块、滑轨与支撑柱15滑动连接。

所述搅拌筒16的顶部设置有进料口26，所述搅拌筒16的上表面中心位置处固定安装有第六电机27，所述搅拌筒16的内部转动安装有搅拌杆28，所述搅拌杆28的顶端与第六电机27的输出轴端固定连接，所述搅拌杆28的两侧均固定安装有搅拌叶29，所述搅拌筒16的底部固定安装有出料管31，所述出料管31上固定安装有阀门。

所述支撑框架2的上表面转动安装有丝杠13，所述移动板3的底部与丝杠13螺纹连接，所述支撑框架2的上表面固定安装有第三电机12，所述第三电机12的输出轴端与丝杠13的一端固定连接。

所述支撑框架2的上表面固定安装有两个滑轨，所述移动板3的底面两端均固定安装有两个滑块，所述移动板3通过滑块、滑轨与支撑框架2滑动连接。

本发明通过在中添加金属原料成本较低，在钢液熔清后，依次向感应电炉5中分阶段加入锰、硅、镁、钼、铜、钨，通过在混合筒9加入预热后的氮化硼、碳化钛、刚玉粉，使氮化硼、碳化钛、刚玉粉混入钢液中，提升了制备得到的合金材料的耐高温性能和耐磨性能；

本发明通过将金属原料从进料口26加入到搅拌筒16中，通过第五电机22带动卷绳盘21转动，并拉动搅拌筒16上升，通过第四电机18带动连接轴17转动，并带动支撑柱15转动，使搅拌筒16转动到支撑框架2上方，通过第六电机27带动搅拌杆28转动，并带动搅拌叶29转动，对金属原料进行混合，通过打开出料管31的阀门，使各组金属原料落入到感应电炉5中，本发明可以自动向感应电炉5中添加原料，同时通过搅拌筒16对金属原料混合均匀，方便金属原料在感应电炉5中充分混合，省去了直接在感应电炉5中搅拌的步骤，提高了工作效率；

本发明通过第三电机12带动丝杠13转动，并带动移动板3移动，并带动感应电炉5移动到混合筒9一侧，通过第一电机6带动感应电炉5转动，使感应电炉5内的钢液倾倒进入混合筒9中，通过第二电机10带动混合筒9转动，对钢液进行混合，打开密封筒盖30，通过第二电机10带动混合筒9倾斜将钢液倒出，本发明通过可以自动将感应电炉5内的钢液倒入混合筒9中，以及将混合筒9中的钢液倒出，安全性高。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。