專利名稱：不銹耐蝕導電輥套筒及其制造方法
技術領域：
本發明為一種不銹耐蝕導電輥套筒及其制造方法，屬于金屬板帶電鍍技術。
由于汽車工業和電器制造業等領域的迅速發展，對電鍍鋅板的需求量越來越大，而且對鍍鋅板的質量要求也越來越高。導電輥做為電鍍鋅機組的關鍵備件，對電鍍鋅板的質量、機組速度、換輥頻率及整機作業率起著致關重要的作用。國內目前均采用銅導電輥，盡管銅具有良好的導電性，但由于其耐磨性和耐蝕性較差，遠遠不能滿足電鍍鋅生產的需要。國外目前已全部采用不銹鋼及耐蝕合金類材料制造導電輥，但根據不同的電鍍鋅生產線，不同的生產技術工藝，不同的工況條件下，采用何種材料最優，目前仍處于研究開發階段。鑒于我國電鍍鋅工業現狀，資源情況及制造技術水平，急待研究開發出一種具有良好導電性、耐蝕性和耐磨性，且制造工藝簡單，成本較低的新型不銹耐蝕導電輥。套筒是整個導電輥的制造關鍵，除了材質因素以外，套筒的成型方法也至關重要。套筒的成型方法很多，經常采用的是靜態鑄造成型、鍛造成型。靜態鑄造成型雖然工藝簡單、成本較低但套筒受鑄造質量制約，易產生氣孔、縮松、夾渣(砂)、熱裂及化學成分偏析等缺陷，且鑄件致密度較差；鍛造成型雖然組織致密，耐蝕性得以改善，但由于高合金材料熱變形抗力大，熱加工困維，需要較高的加熱溫度才能鍛造，工藝復雜，不易控制，且受鍛材出品率制約，制造成本較高。
本發明的目的是給出一種制造導電輥套筒的新型不銹耐蝕合金，該合金能滿足導電輥在導電、耐蝕、耐磨等方面的要求，提高導電輥的使用壽命。另外，本發明還給出新型不銹耐蝕合金導電輥套筒的一種制造方法，即采用離心鑄造成形。由于金屬液在高速旋轉鑄型中受到離心力作用，使鑄件組織致密，鑄造缺陷少，且生產工藝簡單，制造成本低。
本發明的新型不銹耐蝕合金的組分及配比如下(重量％)C0.01～0.30％，Si＜2.00％，Mn＜2.00％，Cr10.0～30.0％， Mo5.0～15.0％，Al；0.10～1.00％， Ti0.10～1.00％，Fe＜10.0％， 稀土0.005～0.500％，Nb0≤Nb＜5.0％， Co0≤Co＜3.50％，V0≤V＜1.00％， Ni余量，其中Nb，Co，V至少含有一種或一種以上。
本發明合金的成分限定理由如下本發明合金屬于鎳基耐蝕合金類，主要以Ni-Cr-Mo為基礎，重量百分含量占90％左右，此合金仍具有面心立方結構，以單相奧氏體為基體，它具有很高的耐蝕性，主要表現為不僅在氧化性介質中，而且在還原性介質中均具有優良的耐蝕性。為了進一步提高該合金在電鍍液這一特定介質中的耐蝕性和耐磨性，本發明根據不同工況，添加了Nb、Co、V、Al、Ti、稀土等合金元素。
Nb的耐蝕性能極為優良，與玻璃類似，除了氫氟酸、氟、發煙硫酸及堿以外，幾乎能耐一切化學介質的腐蝕，在本合金中，Nb與Ni形成γ及γ’強化相。可提高強度、硬度，增加其耐磨性能。
Co一般可以提高該合金的強度和高溫強度，增強在H2SO4、HCl、H2NO3中抗腐蝕能力，但Co和Nb一樣資源缺乏，價格昂貴，一般加入量較少。
Al、Ti在本合金中可以細化晶粒，可以形成γ相，起強化作用，但對耐蝕性有不良影響，所以需嚴格控制其含量。
V在該合金中的作用主要是細化晶粒，提高機械性能，增加耐磨性，溶于γ’相及以VC形式存在，但過多加入，將大量以VC形式析出，對耐蝕性不利。
Si、Mn主要用于脫氧，并可改善鑄造性能，特別是增加溶液流動性，有利于離心鑄造工藝的實施，但要嚴格控制含量，否則對耐蝕性能存在不良影響。
C在該合金中主要起強化作用，可以和Cr、V、Nb、Ti等形成碳化物，增加其耐磨性能，但對耐蝕性不利，應控制在0.30％以下。
稀土做為微量元素加入，屬于我國資源特色，可以兩種方式加入，即爐內加入和爐外加入，一般多采用爐外沖加法。在耐蝕合金中添加稀土可以改善合金組織，細化晶粒，凈化晶界，提高耐蝕、耐磨性能及機械性能，但加入量要嚴格控制，否則會造成大量的夾雜物，降低耐蝕性及機械性能。
Fe在該合金中屬不良元素，但價格便宜，可適當降低成本，在保證耐蝕性前提可適量含有。
本發明合金的導電輥套筒制造方法如下

圖1為導電輥結構示意圖。
圖2為臥式離心機及冷型結構示意圖。
圖中1澆注小車，2澆注流槽，3銷軸，4離心冷型，5托輪架，6托輪，7端蓋，8傳動軸，9電機，11左軸，12焊接點，13套筒，14右軸。套筒利用臥式離心機離心鑄造成型。離心冷型4予熱溫度為200～300℃，澆注速度為25～60秒，離心機轉速650～950轉/分。
制造過程如下首先將予熱好的離心冷型4吊放在臥式離心機上調整妥當，起動離心機噴刷涂料，涂料選用水基鋯英粉涂料，涂料厚度1～3mm，將離心機轉速提高到650～950轉/分，觀察離心機轉動有無異常，確認離心機運轉平穩后，將成分合格、溫度在1500～1600℃的合金熔液出爐到定量澆包內，視溫度情況鎮靜5～10分鐘，當溫度降至1450～1550℃時，用澆注小車1均勻平穩將合金熔液由澆注流槽2澆入離心冷型4中，控制澆注時間在25～60秒內完成，澆注完畢后內表面履蓋保溫劑，保持原轉速40～60分鐘后，停止離心機轉動將離心冷型4吊下空冷6～8小時后脫型。成形后的套筒13經消降應力退火，粗加工后，進行熱處理，固溶處理溫度1050～1150℃，固溶保溫時間1.5～2.5小時，空冷；然后回火，回火溫度550～650℃，回火保溫時間7～9小時，空冷；導電輥套筒兩端軸頭11、14采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼，經鍛造成形后加工，套筒13和兩端軸頭11、14采用熱鑲工藝組合而成。
本方法的優點本發明采用離心鑄造成形方法，由于金屬液在高速旋轉鑄型中受離心力的作用，重力系數可達150以上，因此提高了金屬充型能力，改善補縮條件，氣體和非金屬夾雜物易于從金屬液中排出，鑄件的組織致密，鑄造缺陷少，套筒可以在鑄型中直接成形，生產工藝簡單，制造成本低。本發明合金屬于新材料，經過研究試驗，摸索出切實可行的熱處理工藝方案，經過該熱處理工藝，不僅能消除合金中的第二相析出，提高其耐蝕能力，還能使其保持較高的硬度，以確保耐磨性要求。
本發明效果電偶浸泡腐蝕試驗腐蝕介質模擬實際工況條件下的電鍍液，只是將溶液中Fe3+濃度從500ppm提高到3000ppm，Cl-濃度從100ppm提高到300ppm以加速腐蝕，具體成分如下ZnSO4250±25g/l Cu2+＜10ppmH2SO425±2g/l Al3+2000ppmSrCO3100～300ppmCl-300ppmNa2SO4120±20g/lFe3+3000ppmFe2+1700ppmPH＝1.1T＝70℃
浸泡48小時，通電電流密度為70A/dm2，試驗結果如下表電偶浸泡48小時后Cu與本發明合金腐蝕速度對照表
實施例采用本發明為上海寶山鋼鐵總廠制造了九只導電輥，規格為φ310×1800(輥面長度)mm。化學成分(重量％)C0.029 Si0.41 Mn0.33 P0.006Cr22.75 Mo9.53 Nb3.87 S0.012Ti0.38 Al0.20 Fe2.60 RE0.045 Ni余量離心鑄造工藝冷型預熱溫度250℃涂料厚度2mm 澆注溫度1490℃澆注速度30秒 離心機轉速850轉/分保持轉速時間45分鐘 脫型時間8小時固容處理溫度1100℃ 固溶保溫時間2小時回火處理溫度580℃回火保溫時間8小時套筒表面硬度＞30HS經在寶鋼實際上機考核驗證，使用壽命可達500天以上，銅導電輥使用壽命150～200天，采用本發明制造的新型導電輥其壽命比銅導電輥提高2.5倍以上，效果十分理想。
權利要求
1.一種用于制造導電輥套筒的不銹耐蝕合金，其特征在于所說的合金的化學成分(重量％)為C0.01～0.30％，Si＜2.00％，Mn＜2.00％，Cr10.0～30.0％，Mo5.0～15.0％，Al0.10～1.00％，Ti0.10～1.00％，Fe＜10.0％，稀土0.005～0.500％，Nb＜5.0％，Co＜3.50％，V＜1.00％，其余為Ni，其中Nb，Co，V至少含有一種或一種以上。
2.一種不銹耐蝕合金導電輥套筒的制造方法，其特征在于所說的套筒采用離心鑄造成形，其制造方法如下[1]、首先將予熱好的離心冷型(4)安放在臥式離心機上，冷型(4)的予熱溫度為200～300℃，起動離心機噴刷涂料，離心機轉速為650～950轉/分時，將溫度為1500～1600℃的合金熔液鎮靜5～10分鐘，當合金熔液溫度降至1450～1550℃時，將合金熔液澆入離心冷型(4)中，控制澆注時間在25～60秒內完成，澆注完畢后內表面履蓋保溫劑，保持轉速40～60分鐘后，停止離心機轉動將離心冷型(4)取下空冷，6～8小時后脫型，[2]、成型后的套筒(13)經消除應力退火，粗加工后進行熱處理，固溶處理溫度1050～1150℃，固溶保溫時間1.5～2.5小時，空冷，然后回火，回火溫度550～650℃，回火保溫時間7～9小時，最后空冷。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于所說的涂料為水基鋯英粉涂料，涂料厚度1～3mm。
4.如權利要求2、3所述的方法，其特征在于所說的導電輥套筒(13)的兩端軸頭(11)和(14)采用1Crl8Ni9Ti不銹鋼，經鍛造成型后加工，套筒(13)和兩端軸頭(11)、(14)采用熱鑲工藝組合在一起。
全文摘要
本發明為一種不銹耐蝕導電輥套筒及其制造方法，屬于金屬板帶電鍍技術。該導電輥套筒采用的不銹耐蝕合金化學成分為C，Si，Mn，Cr，Al，Ti，Fe，Ni，稀土，Nb，Co，V，其中Nb，Co，V至少含有一種或一種以上。本發明采用離心鑄造成型方法制造導電輥套筒，該方法是將溫度為1450～1550℃的合金熔液澆注到放在離心機上的離心冷型(4)中，離心機的轉速為650～950轉/分。本發明的導電輥耐蝕能力高、硬度高、耐磨性好，因而使用壽命長。
文檔編號B22D13/00GK1116247SQ9510490
公開日1996年2月7日 申請日期1995年5月9日 優先權日1995年5月9日
發明者吳建中, 王子安, 吳繼勛, 宜梅燦, 孫力, 吳志良, 李志萍, 朱超, 許軍, 姚書典, 符寒光, 盧燕平, 張普強, 孟惠民, 周國堯, 于偉 申請人:寶山鋼鐵(集團)公司, 冶金工業部北京冶金設備研究院