CN101690906A - 组合自固无螺栓中铬合金衬板 - Google Patents
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Abstract
一种组合自固无螺栓中铬合金衬板，由下列成分按质量百分比制成：C0.4-0.6％，Si0.5-0.8％，Mn0.8-1.4％，Cr3.0-5.5％，Mo0.30-0.5％，Ni0.1-0.2％，Al0.2-0.4％，Nb0.05-0.08％，Ti0.05-0.08％，0.008-0.015％，P≤0.05％，S≤0.05％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明通过对化学成分进行合理的设计，使得本发明具有强度高，韧性好，耐磨能力强的特点，使产品的硬度和韧性达到完美统一。在生产试验中的使用表明，该衬板耐磨损率低、可让球磨机产能提高10％，磨矿成本降低25％，使用寿命是普通高锰钢的2-3倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种衬板，尤其是涉及一种组合自固无螺栓中铬合金衬板。
背景技术
球磨机是矿山、水泥、火电厂、冶金、化工等行业中主要粉碎研磨设备，而衬板是球磨机主要易损部件，由于磨机运转时，衬板要受到介质和物料的冲击、磨剥和矿浆腐蚀等作用，形成了衬板冲击磨损、疲劳磨损、剪切磨损、磨料磨损和化学腐蚀等，使衬板成为企业生产的一项主要成本支出。比如，在很多水泥厂，高锰钢衬板在一段磨机中使用寿命仅为1年。由于定期的停机更换衬板，无疑降低了磨机作业率，既影响生产能力，也消耗了宝贵的社会资源。为了提高耐磨性能，人们发明了高铬铸铁衬板和硬镍合金铸铁衬板等高硬度衬板。它们通过添加其他合金元素以及适当的热处理，可以获得不同的基体组织，以满足各种不同工况对抗磨材料提出的性能要求。虽然这些产品的耐磨性能较高，但仍存在硬度和韧性不相匹配、衬板在使用后期极易出现断裂失效现象，造成使用费用高、使用周期较短等问题依然严重。
中国专利(申请号：89201378.8)公开了一种组合自固型高铬铸铁球磨机衬板，该衬板通过铆板固定在球磨机筒体中，由于该衬板无螺孔，在安装过程中也不需要螺栓，因此衬板的抗冲击力得以大幅提高。但在长期的使用过程中，人们发现该自固型衬板虽然号称高铬衬板，但其的化学成分设计比较落后，导致材料的耐磨性能、韧性仍然较低(其10×10×55mm无缺口试样的冲击值≤7.3J/cm2)，因此没有跟上时代前进的步伐。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有优良的综合力学性能的组合自固无螺栓中铬合金衬板，以解决现有合金衬板存在硬度和韧性不相匹配、使用费用高、使用周期较短等技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：组合自固无螺栓中铬合金衬板由下列成分按质量百分比制成：
C0.4-0.6％，Si0.5-0.8％，Mn0.8-1.4％，Cr3.0-5.5％，Mo0.30-0.5％，Ni0.1-0.2％，Al0.2-0.4％，Nb0.05-0.08％，Ti0.05-0.08％，0.008-0.015％，P≤0.05％，S≤0.05％，余量为铁和不可避免的杂质。
在本发明化学成分中，碳元素是强间隙同溶强化元素，可提高强度。衬板中的C含量在0.4-0.6％之间，可增加钢组织中碳化物量，获得点球状或短杆状碳化物形状。既保证良好的抗磨性能。又不至于影响衬板的韧性。
铬的作用是提高材料的淬透性。但Cr含量不能太高，本发明衬板中的Cr含量控制在3.0-6.0％内，既能提高衬板的提高淬硬度、又不会对材料的韧性造成影响。
锰元素能很好地提高材料的淬透性，并能推迟奥氏体冷却时铁素体的析出，有效地起到对铁素体固溶强化和细化晶粒作用。当衬板中的含锰量在0.8-1.4％时，衬板可保持较高的韧性。
硅元素可以提高衬板的强度和抗疲劳性能。使衬板具有良好的抗磨能力和抗裂纹扩展能力。硅、锰与铝元素起着联合脱氧作用，可从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧，并且当衬板中Si的含量控制在0.5-0.8％时，可增强衬板抗张强度。而适当含量的Al还可调整衬板晶粒度，降低了钢的脆性转变温度，促进形成细晶粒钢，使衬板韧性得以提高。
镍元素可以增加高铬铸铁的淬透性，抑制奥氏体基体向珠光体的转变，促进马氏体基的形成。
在产品中加入0.30-0.5％的钼元素，可提高了衬板的淬透性，并通过降低珠光体转变温度来提高衬板的强度和硬度。
此外，本发明还加入铌、钛等微合金元素，当衬板中的Nb元素在0.05-0.08％之间时，可以使晶粒细化，并且Nb的碳化物以NbC质点析出来阻止再结晶和晶粒长大，从而得到的衬板具有更高屈服强度的室温组织。并且Nb与Mn、Mo元素协同作用，可以进一步提高衬板的沉淀强化效果。可使材料在硬度方面特别是冲击韧性明显提高。衬板中添加0.05-0.08％的Ti，Ti的氮化物可以可以有效地抑制先共析铁素体的形成，使衬板获得细小、均匀的针状铁素体组织，以增强衬板的韧性。并且TiN固定了衬板中的自由氮，就可以增强了Nb对奥氏体调节和相转变的影响，得到更多的贝氏体组织，当衬板中的硼在0.008-0.015％时，可使衬板具有高的淬透性，并且Mo、B复合作用使过冷奥氏体向铁素体的等温转变曲线进一步右移，使贝氏体转变开始线明显突出，促进更多贝氏体的形成。
硫、磷作为杂质元素，应控制在合理范围内。
本发明通过加入碳化物形成元素Cr、Mo、Mn、B和非碳化物形成元素Si，充分发挥多元合金元素的综合作用，使衬板能在空气中淬硬，获得马氏体+贝氏体+碳化物组织，有效地提高了衬板钢的耐磨性能和韧性。
综上所述，本发明通过对化学成分进行合理的设计，使得本发明具有强度高，韧性好，耐磨能力强的特点，使产品的硬度和韧性达到完美统一。在生产试验中的使用表明，该衬板耐磨损率低、可让球磨机产能提高10％，磨矿成本降低25％，使用寿命是普通高锰钢的2-3倍。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：按本发明配比准备好各化学组分，先将低P、S钢坯、铬金属放入中频感应炉内熔化成铁水，升温至1580℃时，拨渣，按本发明配比将配置好的其它合金元素加入炉内，继续升温至1650℃时，得到合金钢水，将合金钢水到入金属型内，浇注速度应做到先慢，后快，再慢，空冷后得到衬板；将衬板加热至960℃，保温2小时，然后对衬板进行喷雾冷却，再将衬板送入步进式电阻炉内于500℃回火，保温2小时后取出衬板自然冷却，即得到本发明中铬合金衬板。该衬板的化学成分为(Wt％)：C0.4％，Si0.5％，Mn1.2％，Cr4.7％，Mo0.4％，Ni0.15％，Al0.3％，Nb0.06％，Ti0.06％，0.01％，P0.02％，S0.03％，余量为铁和不可避免的杂质。
实施例2：按本发明配比准备好各化学组分，先将低P、S钢坯、铬金属放入中频感应炉内熔化成铁水，升温至1580℃时，拨渣，按本发明配比将配置好的其它合金元素加入炉内，继续升温至1650℃时，得到合金钢水，将合金钢水到入金属型内，浇注速度应做到先慢，后快，再慢，空冷后得到衬板；将衬板加热至960℃，保温2小时，然后对衬板进行喷雾冷却，再将衬板送入步进式电阻炉内于500℃回火，保温2小时后取出衬板自然冷却，即得到本发明中铬合金衬板。
该衬板的化学成分为(Wt％)：C0.6％，Si0.8％，Mn0.8％，Cr5.5％，Mo0.3％，Ni0.1％，Al0.2％，Nb0.05％，Ti0.05％，0.008％，P0.03％，S0.02％，余量为铁和不可避免的杂质。
实施例3：按本发明配比准备好各化学组分，先将低P、S钢坯、铬金属放入中频感应炉内熔化成铁水，升温至1580℃时，拨渣，按本发明配比将配置好的其它合金元素加入炉内，继续升温至1650℃时，得到合金钢水，将合金钢水到入金属型内，浇注速度应做到先慢，后快，再慢，空冷后得到衬板；将衬板加热至960℃，保温2小时，然后对衬板进行喷雾冷却，再将衬板送入步进式电阻炉内于500℃回火，保温2小时后取出衬板自然冷却，即得到本发明中铬合金衬板。
该衬板的化学成分为(Wt％)：C0.53％，Si0.7％，Mn1.4％，Cr3.5％，Mo0.5％，Ni0.2％，Al0.4％，Nb0.08％，Ti0.08％，0.015％，P0.02％，S0.02％，余量为铁和不可避免的杂质。
为了验证本发明的效果，对实施例1、2、3制备的中铬合金衬板进行各项物理性能试验。
1.机械性能试验：将实施例1-3得到的中铬合金衬板分别制作成10mm×10mm×55mm和
14×160mm试样，硬度试样和显微组织试样均从实施例1得到的中铬合金衬板上截取。其中冲击韧性试验在HY(BC)-5J摆锺式冲击试验机上进行；抗弯强度实验在上海衡翼HY-1080弯曲强度试验机上进行；材料硬度用HR-150A洛氏硬度计检测。
通过试验，得到以下结果：各试样的硬度HRC＝55～60、冲击韧性αk＝25～35J/cm2、抗弯强度＝1200Mpa～1500MPa。试样金相组织见图1，可见试验钢的组织为马氏体+贝氏体+碳化物。
2.磨料磨损试验：试验材料：实施例1制作成10mm×10mm×55mm试样。试验机：MLD-10动载磨粒磨损试验机。
试验方法：预磨1000转；正式磨损：(1)磨损500转后称重；((2)再磨损1000转后称重；(3)再磨损2000转后称重。
表2磨料磨损试验结果
从试验数据来看：中铬合金衬板的耐磨性能与Cr26高铬合金衬板相当，比16Mn合金衬板要好很多。各衬板的外观表现来看，中铬合金衬板表面磨痕的均匀细密程度最好，耐磨性的优势相当明显。而16Mn板的磨痕较为粗糙，磨沟也较深。
为了进一步验证本发明的效果，将实施例1、2、3制备的中铬合金衬板在荆门热电厂进行工业对比试验。在其Φ3.1m磨机的2/3筒体上安装了采用实施例1、2、3制备的中铬合金衬板，其余1/3筒体全部安装16Mn衬板，经过近1年试运行，经过检测，采用本发明中铬合金衬板的工作面的磨损仅为3.5mm，而16Mn衬板工作面的磨损近10mm，经测算，其使用寿命为16Mn衬板3倍。而且衬板无螺栓固定，安装方便，不漏粉，劳动强度低，制粉耗电率比正常值下降2.35kw.h/t，飞灰可燃物下降6％以上。
Claims (1)
1.一种组合自固无螺栓中铬合金衬板，其特征是由下列成分按质量百分比制成：C0.4-0.6％，Si0.5-0.8％，Mn0.8-1.4％，Cr3.0-5.5％，Mo0.30-0.5％，Ni0.1-0.2％，Al0.2-0.4％，Nb0.05-0.08％，Ti0.05-0.08％，0.008-0.015％，P≤0.05％，S≤0.05％，余量为铁和不可避免的杂质。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104275233A (zh) * | 2014-05-26 | 2015-01-14 | 宁国市鑫煌矿冶配件制造有限公司 | 一种球磨机用高耐磨高硬度衬板 |
| CN114100789A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-03-01 | 江苏双星特钢有限公司 | 一种具有联动式可调机构的球磨机衬板 |
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2009
- 2009-08-06 CN CN200910063467A patent/CN101690906A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN104275233A (zh) * | 2014-05-26 | 2015-01-14 | 宁国市鑫煌矿冶配件制造有限公司 | 一种球磨机用高耐磨高硬度衬板 |
| CN104275233B (zh) * | 2014-05-26 | 2016-06-22 | 宁国市鑫煌矿冶配件制造有限公司 | 一种球磨机用高耐磨高硬度衬板 |
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