專利名稱：長(zhǎng)壽命水力碎漿機(jī)葉輪及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)壽命水力碎漿機(jī)葉輪及其制造方法，屬于造紙機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水力碎漿機(jī)是廢紙?zhí)幚?、廢紙脫墨的主要設(shè)備之一。其工作原理是利用機(jī)械旋轉(zhuǎn)以及同時(shí)產(chǎn)生的高速水力循環(huán)作用和漿料間的相互摩擦，紙料的吸水潤(rùn)脹，使結(jié)合漿和濕態(tài)下纖維結(jié)合力降低，達(dá)到碎漿的目的。水力碎漿機(jī)的關(guān)鍵部件是轉(zhuǎn)子葉輪。水力碎漿機(jī)葉輪，尺寸大，既要求質(zhì)量輕、耐磨又要求耐沖擊和耐腐蝕。目前，水力碎漿機(jī)葉輪通常選用馬氏體不銹鋼制造。馬氏體不銹鋼典型的牌號(hào)有12Crl3，20Crl3，30Crl3，40Crl3等，在淬火回火處理狀態(tài)下使用。隨含碳量的提高，馬氏體不銹鋼的強(qiáng)度、硬度提高，但韌性和耐蝕性降低。降低含碳量，韌性和耐蝕性雖然可以提高，但由于硬度降低，耐磨性又不足。因此，目前制造的水力碎漿機(jī)葉輪使用壽命短，一般只有60-90天，需頻繁更換，不僅降低生 產(chǎn)率，而且還使碎漿的效率降低，增加能耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、工作性能優(yōu)良的長(zhǎng)壽命水力碎漿機(jī)葉輪及其制造方法，其技術(shù)方案為一種長(zhǎng)壽命水力碎漿機(jī)葉輪，采用馬氏體不銹鋼制造，其特征在于馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為碳O. 005 O. 15，硅(Tl. 0，錳O. 5 2. O,磷(H). 030，硫0 0· 010，鉻 12. 5 15. 0，鎳 I. 0-4. 0，鑰 O. 4 I. 0，氮 O. 005 O. 10，鈮 O. 05 O. 50，釩 O. 5-1. 2，
余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。所述的長(zhǎng)壽命水力碎漿機(jī)葉輪的制備方法，包括以下步驟1)將構(gòu)成元素的原料組成物經(jīng)熔煉后直接鑄造成型；2)退火；3)機(jī)械加工；4)最終熱處理，其特征在于步驟2)的退火工藝為加熱到680-710°C保持l_6h后爐冷至600°C，出爐空冷；步驟4)處理工藝依次包括淬火處理和回火處理，其中淬火處理為加熱到880-1050°C保持30-120min，然后油冷或空冷；回火處理為加熱到550°C _700°C保持30-120min，然后油冷或空冷。上述發(fā)明技術(shù)方案的原理是采用一種高韌性、耐磨、耐蝕的馬氏體不銹鋼制造水力碎漿機(jī)葉輪，該馬氏體不銹鋼是通過(guò)降低碳含量來(lái)保證高韌性和耐蝕性，添加氮元素和釩、鈮元素，配合合理的熱處理工藝形成碳氮化物彌散強(qiáng)化相保證高的硬度和耐磨性。由于所用馬氏體不銹鋼具有高韌性、耐磨、耐蝕的特點(diǎn)，大大延長(zhǎng)了水力碎漿機(jī)葉輪的使用壽命O下面對(duì)本發(fā)明所用馬氏體不銹鋼各構(gòu)成元素含量范圍的選擇理由進(jìn)一步解釋如下碳形成碳化物，提高硬度和耐磨性，但增加脆性，同時(shí)還消耗基體中的鉻元素，使耐蝕性降低，但過(guò)低的含碳量又會(huì)使鋼的硬度不足。因此，本發(fā)明鋼中碳的質(zhì)量百分比控制在O. 005 O. 15%之間。氮與碳、鈮、釩元素結(jié)合形成MX (M指V、Nb等金屬元素，X指C和N)型碳氮化物納米強(qiáng)化相。氮含量過(guò)高，易于形成粗大碳氮化物相，不利于提高強(qiáng)度和硬度，過(guò)低又不足以形成足夠的碳氮化物強(qiáng)化相。因此，本發(fā)明鋼中氮的的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)控制在O. 005、. 10%。鉻提高耐蝕性，但同時(shí)也是鐵素體形成元素，因此過(guò)高的鉻含量會(huì)導(dǎo)致最終熱處理加熱時(shí)形成大量S-鐵素體，不利于強(qiáng)度和硬度的提高。但鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于12.5%，基體的電極電位會(huì)顯著降低，降低耐蝕性。因此，本發(fā)明鋼中鉻的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)控制在12. 5 15. 0%之間。鎳奧氏體形成元素，起抑制δ-鐵素體形成的作用。鎳的質(zhì)量百分含量低于1.0%時(shí)，不足以抑制最終熱處理加熱時(shí)δ -鐵素體的形成，超過(guò)4. 0%后，其有益作用不再增加，同時(shí)因鎳的價(jià)格昂貴，盡量少用。因此，本發(fā)明鋼中鎳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)控制在I. (Γ4.0%之間。鑰固溶強(qiáng)化元素，提高鋼的強(qiáng)度和硬度，從而提高耐磨性，同時(shí)還有提高鋼的淬 透性和防止第二類回火脆性的作用以及提高在非氧化性酸中的耐蝕性。但含量過(guò)高，會(huì)促進(jìn)鐵素體的形成。因此，本發(fā)明鋼中鑰的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別控制在O.Γι.ο%之間。釩和鈮是MX型碳氮化物強(qiáng)化相形成元素。含量過(guò)低，不足以形成足夠的MX型碳氮化物強(qiáng)化相，使鋼的硬度不足，耐磨性降低，含量過(guò)高，又會(huì)在熔煉和凝固過(guò)程中容易形成粗大碳氮化物相，在最終熱處理的加熱過(guò)程中難以溶入奧氏體，不利于提高強(qiáng)度和硬度。因此，本發(fā)明鋼中，釩和鈮的質(zhì)量百分比分別控制在O. 5^1. 2%和O. 05、. 50%之間。錳奧氏體形成元素，有抑制最終熱處理加熱時(shí)δ -鐵素體形成的作用，但對(duì)耐蝕性和韌性的作用不如鎳。本發(fā)明鋼中控制錳的質(zhì)量百分比在O. 5^2. 0%之間。硅、磷和硫作為雜質(zhì)元素，其質(zhì)量百分含量分別控制在Si ( I. 0%,Ρ: ( O. 030%,S: ^ O. 010%ο本發(fā)明水力碎漿機(jī)葉輪的制造方法中退火處理的目的是降低硬度，消除鑄造應(yīng)力，便于機(jī)械加工。淬火處理的目的是為獲得全部板條馬氏體和少量殘余碳化物，提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。如果淬火加熱溫度過(guò)低得不到全部奧氏體，冷卻后得不到全部馬氏體，淬火加熱溫度過(guò)高，一方面會(huì)出現(xiàn)S-鐵素體，另一方面也會(huì)浪費(fèi)能源?；鼗鹛幚淼哪康囊环矫媸窍慊饝?yīng)力和增加鋼的韌性，另一方面是通過(guò)控制碳氮化物的析出，使其起彌散強(qiáng)化的作用，從而保證鋼具有較高的硬度和耐磨性?；鼗饻囟鹊陀?50°C，不足以使碳氮化物完全析出，高于700°C，又會(huì)使鋼的硬度降低，影響耐磨性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明水力碎漿機(jī)葉輪采用的馬氏體不銹鋼經(jīng)最終熱處理后，組織為板條狀回火馬氏體基體上分布著顆粒狀的高硬度的碳氮化物相，既具有良好的韌性和耐蝕性，又具有高的硬度和耐磨性，使水力碎漿機(jī)葉輪的使用壽命大大提聞。
具體實(shí)施例方式表I列出了本發(fā)明水力碎漿機(jī)葉輪所用馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分。采用中頻感應(yīng)爐熔煉后澆注成型葉輪，經(jīng)70(TC保持4h爐冷退火后，機(jī)械加工，然后經(jīng)最終熱處理得本發(fā)明水力碎漿機(jī)葉輪成品。最終熱處理工藝見(jiàn)表2。從葉輪本體上取樣做力學(xué)性能試驗(yàn)，測(cè)試其洛氏硬度和夏氏V型缺口試樣沖擊功，列于表2。制造的葉輪成品安裝在水力碎漿機(jī)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，使用壽命亦列于表2中。從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，采用本發(fā)明制造的水力碎漿機(jī)葉輪具有良好硬度和韌性配合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明水力碎漿機(jī)葉輪現(xiàn)場(chǎng)使用壽命大大延長(zhǎng)。表I本發(fā)明長(zhǎng)壽命水力碎漿機(jī)葉輪所用馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分(wt. %)
權(quán)利要求
1.一種長(zhǎng)壽命水力碎漿機(jī)葉輪，采用馬氏體不銹鋼制造，其特征在于馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為碳O. 005 O. 15，硅(Tl. O,錳O. 5 2. O,磷(H). 030，硫0 0· 010，鉻 12. 5 15. 0，鎳 I. 0-4. 0，鑰 O. 4 I. 0，氮 O. 005 O. 10，鈮 O. 05 O. 50，釩 O. 5-1. 2，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2.一種如權(quán)利要求I所述的長(zhǎng)壽命水力碎漿機(jī)葉輪的制備方法，包括以下步驟1)將構(gòu)成元素的原料組成物經(jīng)熔煉后直接鑄造成型；2)退火；3)機(jī)械加工；4)最終熱處理，其特征在于步驟2)的退火工藝為加熱到680-710°C保持l_6h后爐冷至600°C，出爐空冷；步驟4)處理工藝依次包括淬火處理和回火處理，其中淬火處理為加熱到880-1050°C保持30-120min，然后油冷或空冷；回火處理為加熱到550°C _700°C保持30_120min，然后油冷或空冷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種長(zhǎng)壽命水力碎漿機(jī)葉輪，采用馬氏體不銹鋼制造，其特征在于馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為碳0.005～0.15，硅0～1.0，錳0.5～2.0，磷0～0.030，硫0～0.010，鉻12.5～15.0，鎳1.0-4.0，鉬0.4～1.0，氮0.005～0.10，鈮0.05～0.50，釩0.5-1.2，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。制備方法包括以下步驟1)將構(gòu)成元素的原料熔煉后鑄造成型；2)退火；3)機(jī)械加工；4)最終熱處理，特征是退火工藝為加熱到680-710℃保持1-6h后爐冷至600℃，出爐空冷；處理工藝中淬火處理為加熱到880-1050℃保持30-120min，然后油冷或空冷，回火處理為加熱到550℃-700℃保持30-120min，然后油冷或空冷。本發(fā)明使用壽命長(zhǎng)，工作性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)C21D9/00GK102899590SQ20121038800
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月13日
發(fā)明者殷鳳仕, 薛冰, 耿家東, 周麗, 孫國(guó)棟, 朱修宇, 徐振, 張文學(xué), 賈賀澤 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué), 淄博聚豐機(jī)械有限公司