CN108588549A - 一种刮板输送机用高耐磨槽帮及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种刮板输送机用高耐磨槽帮及其制造方法，以Si、Mn、Cr为主要合金元素，同时添加少量的Mo、Ni和B元素，其成分为：C0.25‑0.45％；Si0.50‑0.80％，Mn2.60～3.00％，Cr.0.60～0.80％，Mo0.20～0.30％，Ni0.50～0.70％，B0.005～0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质，采用树脂砂造型、电弧炉熔炼和底注包浇注，并通过900℃正火、875℃淬火、380℃回火的热处理工艺，本发明高耐磨槽帮具有高强度、高硬度和高韧性的良好综合性能，具有优良的耐磨性，其使用寿命是传统ZG30MnSi槽帮的2倍以上。

Description

一种刮板输送机用高耐磨槽帮及其制造方法

技术领域

本发明涉及金属耐磨材料成型技术领域，涉及了一种刮板输送机用高耐磨槽帮及其制造方法。

背景技术

槽帮是煤炭转运设备-刮板输送机的重要耐磨部件，直接与输送的物料接触，在工作过程中要承受大煤块、煤矸石的冲击力以及它们卡死在槽中的挤压、冲击力等；同时作为刮板输送机向前移动的主要受力部件，还要受采煤机的运行负荷，推、拉液压支架的侧向力和纵向力。以上的恶劣工况，造成槽帮的损坏形式除磨损外，还有槽体变形和连接件的损坏等，槽帮易出现变形、断裂现象，将导致刮板输送机无法推移，不能正常工作。因此要求槽帮应具有足够的硬度、强度、塑性、韧性，其中槽帮的耐磨性和塑韧性是重点。

提高槽帮的综合力学性能和耐磨性能是解决槽帮使用寿命的核心问题。

目前，对于铸焊型刮板输送机，中部槽槽帮均属铸件，国内外均采用 ZG30MnSi铸造槽帮，ZG30MnSi属中碳低合金Mn-Si铸钢，此材料使用历史较长，制造工艺比较简单，性能基本稳定。

ZG30MnSi采用淬火+高温回火的调质热处理工艺，获得回火索氏体组织，使钢的强度、塑性和韧性获得恰当的配合；但硬度偏低HB180～240，因此槽帮的耐磨性相对较差。每年国内因为磨损失效而报废的槽帮约为40万对，造成巨大的材料消耗和能源损失，同时因更换失效槽帮而停工，大大降低了煤机装备的生产效率。

因此开发高耐磨槽帮，解决槽帮在使用过程中容易磨损失效、断裂等问题，同时提高刮板输送机等煤机装备的运行可靠性和安全性，以及节材节能降耗，是一项具有极高经济效益和长远战略意义的重点工程。

发明内容

本发明提供了一种刮板输送机用高耐磨槽帮及其制造方法，具有厚大截面的良好的淬透能力，金相组织净化，组织细小均匀，通过固溶强化和弥散强化来强化基体；具有更高的强度、硬度、韧性，其耐磨性更好、使用寿命长，具有非常好的市场应用前景。主要性能指标为：抗拉强度≥1200MPa，屈服强度≥900MPa，断面收缩率≥15％，硬度HRC≥40，冲击功Akv≥50J。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种刮板输送机用高耐磨槽帮，其特征在于：组成成分的质量百分比为：C 0.25-0.45％；Si 0.50-0.80％，Mn 2.60～3.00％， Cr.0.60～0.80％，Mo0.20～0.30％，Ni0.50～0.70％，B0.005～0.008％；余量为Fe 及不可避免的杂质，在所述杂质中，P元素的质量百分比小于等于0.030％，S元素的质量百分比小于等于0.030％。

本发明所述的一种刮板输送机用高耐磨槽帮的制造方法，包括以下步骤：

造型：采用树脂砂造型工艺，木质模型配金属型板、一型两件，固定尺寸砂箱的自动化造型线，填砂后进行震动紧实，上箱放置发热保温冒口；待型砂固化后用翻箱起模机起模，砂型进入热风烘干炉进行加热烘干强制硬化；砂芯用二氧化碳水玻璃砂制作，砂型和砂芯表面刷涂醇基锆英粉涂料，上箱加圆形浇口杯，上箱和下箱合好铸型，并用卡子锁紧固定好。

熔炼：在5000kg电弧炉中分步加入石灰、萤石和废钢、回炉料、铁矿石等炉料并快速熔化，取熔清试样用光谱分析仪检测分析化学成分，同时保证溶液表面覆盖一层熔渣；在1500℃左右时进行吹氧脱碳、脱磷，迅速扒除氧化渣，并取氧化期试样用光谱分析仪检测分析化学成分；根据氧化期试样分析结果，添加铬铁、硅铁、锰铁等合金，同时添加碳粉、硅粉等还原剂并造还原渣进行脱硫；合金熔化后进行充分搅拌，取还原期试样用光谱分析仪检测分析化学成分；扒除还原渣后升温至1600～1650℃进行出钢。底注包内加入稀土合金、钛铁、硼铁和脱氧用的铝块，出钢后液面覆盖保温剂。

浇注：钢水在底注包内静置5分钟后方可进行浇注，浇注温度1530℃，遵循慢-快-慢的浇注原则，冒口及时覆盖保温剂并进行补浇。

清理：铸型浇注完成需保温12小时后方可进行落砂打箱，待毛坯低于100 ℃进行清砂；浇注系统用氧割的方式进行去除，毛坯先进行抛丸清砂，然后用电弧气刨清除浇冒口余根和飞边；毛坯进行表面打磨，如有必要进行局部补焊。

热处理：在台车式电阻炉中以100℃/小时的升温速度升至900℃，保温4小时后出炉空冷进行正火处理；再以150℃/小时的升温速度升至875℃，保温4小时，迅速进行水淬处理至室温；再进入低温炉内进行回火处理，加热到380℃保温6h后出炉空冷至室温。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

具有厚大截面的良好的淬透能力，金相组织净化，组织细小均匀，通过固溶强化和弥散强化来强化基体；具有更高的强度、硬度、韧性，其耐磨性更好、使用寿命长，具有非常好的市场应用前景。主要性能指标为：抗拉强度≥1200MPa，屈服强度≥900MPa，断面收缩率≥15％，硬度HRC≥40，冲击功Akv≥50J。

具体实施方式

本实施例所述的本发明为一种高耐磨贝氏体钢槽帮，所述槽帮的组成成分的质量百分比为：C 0.25-0.45％；Si 0.50-0.80％，Mn 2.60～3.00％，Cr.0.60～0.80％， Mo0.20～0.30％，Ni0.50～0.70％，B0.005～0.008％；余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，所述杂质中，P元素的质量百分比小于等于0.030％，S元素的质量百分比小于等于0.030％。

实施例1

本实施例中槽帮的组成成分及质量百分比为：C 0.28％，Si 0.58％，Mn 2.63％，Cr 0.64％，Mo 0.25％，Ni0.53％，B 0.006％；余量为Fe及不可避免的杂质。

其制造方法为：

造型：采用树脂砂造型工艺，木质模型配金属型板、一型两件，固定尺寸砂箱的自动化造型线，填砂后进行震动紧实，上箱放置发热保温冒口；待型砂固化后用翻箱起模机起模，砂型进入热风烘干炉进行加热烘干强制硬化；砂芯用二氧化碳水玻璃砂制作，砂型和砂芯表面刷涂醇基锆英粉涂料，上箱加圆形浇口杯，上箱和下箱合好铸型，并用卡子锁紧固定好。

熔炼：在5000kg电弧炉中分步加入石灰、萤石和废钢、回炉料、铁矿石等炉料并快速熔化，取熔清试样用光谱分析仪检测分析化学成分，同时保证溶液表面覆盖一层熔渣；在1500℃左右时进行吹氧脱碳、脱磷，迅速扒除氧化渣，并取氧化期试样用光谱分析仪检测分析化学成分；根据氧化期试样分析结果，添加铬铁、硅铁、锰铁等合金，同时添加碳粉、硅粉等还原剂并造还原渣进行脱硫；合金熔化后进行充分搅拌，取还原期试样用光谱分析仪检测分析化学成分；扒除还原渣后升温至1600～1650℃进行出钢。底注包内加入稀土合金、钛铁、硼铁和脱氧用的铝块，出钢后液面覆盖保温剂。

浇注：钢水在底注包内静置5分钟后方可进行浇注，浇注温度1530℃，遵循慢-快-慢的浇注原则，冒口及时覆盖保温剂并进行补浇。

清理：铸型浇注完成需保温12小时后方可进行落砂打箱，待毛坯低于100 ℃进行清砂；浇注系统用氧割的方式进行去除，毛坯先进行抛丸清砂，然后用电弧气刨清除浇冒口余根和飞边；毛坯进行表面打磨，如有必要进行局部补焊。

热处理：在台车式电阻炉中以100℃/小时的升温速度升至900℃，保温4 小时后出炉空冷进行正火处理；再以150℃/小时的升温速度升至875℃，保温4 小时，迅速进行水淬处理至室温；再进入低温炉内进行回火处理，加热到380℃保温6h后出炉空冷至室温。

本实施例制造的槽帮的机械性能为：抗拉强度1280MPa，屈服强度950MPa，断面收缩率16.6％，硬度HRC41，冲击韧性akv 59J/cm2。

实施例2

本实施例中槽帮的组成成分及质量百分比为：C 0.33％，Si 0.76％，Mn 2.78％，Cr 0.71％，Mo 0.27％，Ni0.59％，B 0.007％；余量为Fe及不可避免的杂质。

其制造方法同实施例1

本实施例制造的槽帮的机械性能为：抗拉强度1410MPa，屈服强度 1020MPa，断面收缩率15.9％，硬度HRC43，冲击韧性akv 55J/cm2。

实施例3

本实施例中槽帮的组成成分及质量百分比为：C 0.42％，Si 0.69％，Mn 2.95％，Cr 0.76％，Mo 0.26％，Ni0.68％，B 0.006％；余量为Fe及不可避免的杂质。

其制造方法同实施例1

本实施例制造的槽帮的机械性能为：抗拉强度1500MPa，屈服强度 1080MPa，断面收缩率15.3％，硬度HRC48，冲击韧性akv 52J/cm2。

本发明的高耐磨槽帮和ZG30MnSi槽帮的性能和耐磨试验对比结果如下：

【对比磨损试验采用M-2000摩擦磨损试验机，耐磨性以ZG30MnSi为基数1 来计算】

从上表可以看出，本发明的高耐磨槽帮的耐磨性是传统ZG30MnSi槽帮的2 倍以上，具有良好的应用前景，可以产生显著的经济和社会效益。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种刮板输送机用高耐磨槽帮，其特征在于：组成成分的质量百分比为：C 0.25-0.45％；Si 0.50-0.80％，Mn 2.60～3.00％，Cr.0.60～0.80％，Mo0.20～0.30％，Ni0.50～0.70％，B0.005～0.008％；余量为Fe及不可避免的杂质，在所述杂质中，P元素的质量百分比小于等于0.030％，S元素的质量百分比小于等于0.030％。

2.一种刮板输送机用高耐磨槽帮的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

造型：采用树脂砂造型工艺，木质模型配金属型板、一型两件，固定尺寸砂箱的自动化造型线，填砂后进行震动紧实，上箱放置发热保温冒口；待型砂固化后用翻箱起模机起模，砂型进入热风烘干炉进行加热烘干强制硬化；砂芯用二氧化碳水玻璃砂制作，砂型和砂芯表面刷涂醇基锆英粉涂料，上箱加圆形浇口杯，上箱和下箱合好铸型，并用卡子锁紧固定好；

熔炼：在5000kg电弧炉中分步加入石灰、萤石和废钢、回炉料、铁矿石等炉料并快速熔化，取熔清试样用光谱分析仪检测分析化学成分，同时保证溶液表面覆盖一层熔渣；在1500℃左右时进行吹氧脱碳、脱磷，迅速扒除氧化渣，并取氧化期试样用光谱分析仪检测分析化学成分；根据氧化期试样分析结果，添加铬铁、硅铁、锰铁等合金，同时添加碳粉、硅粉等还原剂并造还原渣进行脱硫；合金熔化后进行充分搅拌，取还原期试样用光谱分析仪检测分析化学成分；扒除还原渣后升温至1600～1650℃进行出钢。底注包内加入稀土合金、钛铁、硼铁和脱氧用的铝块，出钢后液面覆盖保温剂；

浇注：钢水在底注包内静置5分钟后方可进行浇注，浇注温度1530℃，遵循慢-快-慢的浇注原则，冒口及时覆盖保温剂并进行补浇；

清理：铸型浇注完成需保温12小时后方可进行落砂打箱，待毛坯低于100℃进行清砂；浇注系统用氧割的方式进行去除，毛坯先进行抛丸清砂，然后用电弧气刨清除浇冒口余根和飞边；毛坯进行表面打磨，如有必要进行局部补焊；

热处理：在台车式电阻炉中以100℃/小时的升温速度升至900℃，保温4小时后出炉空冷进行正火处理；再以150℃/小时的升温速度升至875℃，保温4小时，迅速进行水淬处理至室温；再进入低温炉内进行回火处理，加热到380℃保温6h后出炉空冷至室温。