CN102211178A

CN102211178A - 一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂及其加入的专用设备

Info

Publication number: CN102211178A
Application number: CN 201110093022
Authority: CN
Inventors: 刑玉坤; 陈思夫; 刘兴东
Original assignee: HEBEI KUNTENG PUMP CO Ltd
Current assignee: HEBEI KUNTENG PUMP CO Ltd
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: CN102211178B

Abstract

本发明涉及一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂及其加入的专用设备，更具体地，涉及一种承受伴有冲击的犁削磨损、变形疲劳磨损及脆性断裂的立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂及其加入方法和专用设备；复合悬浮剂，按质量的百分数计，含有0.10％-0.60％RESiFe、0.05％～0.40％NbFe、0.05％～0.40％VFe、0.05％～0.40％TiFe、0.05％～0.20％BFe、0.20％～1.00％Cr₂₀Mo铁丸，其余为Fe；复合悬浮剂加入的专用设备，包括：浇口杯、引导浇道、悬浮杯和直浇道，引导浇道的进入口在浇口杯的底部，其出口切向进入悬浮杯的底端，直浇道在悬浮杯的底部；由于悬浮剂的冷却，瞬时孕育和变质作用，辊套铸件整个断面组织细化，夹杂物趋于球状分布，致密度增加，从而提高了力学性能和抗磨性。

Description

一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂及其加入的专用设备

技术领域

本发明涉及一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂及其加入的专用设备，更具体地，涉及一种承受伴有冲击的犁削磨损、变形疲劳磨损及脆性断裂的立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂及其加入方法和专用设备。

背景技术

在水泥、电力等行业中，大型高效节能立式辊磨机的应用日益广泛。而作为其核心部件和主要易损件的辊套和盘衬，它们的使用寿命，直接影响着立式磨机生产效益的发挥。立式磨机采用料床粉磨原理粉磨物料，其工作原理是，盘衬转动造成的盘衬和辊套之间的相对运动，导致了对物料的连续碾压作用。辊套和盘衬在碾压破碎物料时，受到反复多次切削磨料磨损，辊套的自重和其上的外加力，使它承受巨大的周期性的交变应力，立式磨机自震及轨道上物料粒度，厚度的变化，使辊套受到一定的冲击负荷。尤其是在实际生产条件下，物料中时常混有铁块(如断裂的锤头和斗齿等残体)和大块硬质物料，使辊套和盘衬的服役条件更为恶劣。

辊套和盘衬的失效主要为犁削磨损、变形疲劳磨损及脆性断裂，其中以犁削磨损为主。所以，辊套和盘衬材料必须有高硬度，借以抵抗物料硬质点嵌入表面，提高抗犁削能力；同时应提高材质屈服强度，以增加塑性流动抗力，减少疲劳剥落；还需足够的韧性，以抵抗所受的冲击力，保证安全使用。

国内外多采用KmTBCr₂₀Mo型高铬钼铸铁作为辊套和盘衬的材质，中频电炉或电弧炉熔炼铁液，CO₂硬化水玻璃砂或自硬树脂砂造型、芯。一些工厂，通过在熔炼炉内或浇注包内添加一定量的合金元素，对高铬钼铸铁进行合金化和变质处理。高铬钼铸铁的共晶碳化物为M₇C₃型，倾向于形成断网状和块状组织，经过热处理后，可获得以马氏体为主的基本组织，硬度可达58HRC以上，可用于较大冲击载荷的磨料磨损。目前，国内外高铬钼铸铁辊套和盘衬的使用寿命一般为7000h左右，而水泥生产线的检修周期一般为8000h，因而造成未满检修周期时，就要更换立磨辊套和盘衬，由此将造成几十万的生产损失。所以，目前生产的辊套和盘衬，远不能满足水泥生产厂对其使用寿命的要求。

发明内容

本发明提供了一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂及其加入的专用设备。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂，按质量的百分数计，含有0.10％-0.60％RESiFe、0.05％～0.40％NbFe、0.05％～0.40％VFe、0.05％～0.40％TiFe、0.05％～0.20％BFe、0.20％～1.00％Cr₂₀Mo铁丸，其余为Fe。

所述的一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂加入量的范围为0.50％～3.00％。

所述的一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂控制复合悬浮剂的粒度范围为0.5-2.0mm。

一种用于生产辊套和盘衬的复合悬浮剂加入的专用设备，组成中包括：浇口杯、引导浇道、悬浮杯和直浇道，引导浇道的进入口在浇口杯的底部，其出口切向进入悬浮杯的底端，直浇道在悬浮杯的底部。

加入复合悬浮剂的铸铁组合物具有以下优点：

1.钛钛是活泼的元素之一，它与氮、氧及碳都有强的结合能力。高铬钼铸铁中加入微量的钛，在铁液中形成高熔点的TiC和TiN，它们能起外来晶核的作用，细化结晶组织。钛是强碳化物形成元素，它在高铬钼铸铁中所形成的TiC极为稳定，不易分解，有机械的阻碍奥氏体晶粒长大作用，从而保证高铬钼铸铁在热处理中获得细晶粒组织。钛元素以钛铁形式加入，加入范围为0.05％-0.40％。

2.钒钒也是极活泼的元素之一，微量钒在高铬钼铸铁中的作用与钛相似。钒在铁液中形成高熔点的V₄C₃及VN，在凝固过程中起外来晶核的作用，而细化晶粒，在热处理的加热中，可机械地阻碍奥氏体晶粒长大，从而细化热处理后的显微组织。

钒和钛不仅能细化共晶组织，使碳化物断网，而且能形成更高硬度的碳化物VC(HV＝2800)、Ti(HV＝3000)，而且它们与基体组织结合紧密，在磨损过程中既不破裂，也不变形。钒元素以钒铁形式加入，加入范围为0.05％-0.40％。

3.铌铌在高铬钼铸铁中的作用与钒、钛相似，它对碳、氮、氧都有较强的结合力。铌在铁液中可形成Nb₄C₃及NbN，而它们也可结合成Nb(CN)，可作为外来晶核，起到细化晶粒作用。铌是细化共晶组织很有效的元素，加铌后不仅能铬碳化物分布均匀细小，而且形成了高硬度的Nb(CN)化合物(HV2300-2500)。铌元素以铌铁的形式加入。加入范围为0.05％-0.40％。

4.硼硼能减少固溶体中碳的含量，使铁液中碳的溶解度增加，造成铁液中碳原子集团数量增多，从而使碳化物的生长核心增多，有利于碳化物的细化。另外，硼能明显提高材料的淬透性，硼可与铁液中的氮、氧及硅酸盐化合物反应，改善材料的力学性能。硼元素以硼铁的形式加入，加入范围为0.05％-0.20％。

5.稀土硅铁合金

高铬钼铸铁中加入稀土元素后，使CCT曲线明显右移，推迟了珠光体相变，提高了淬透性。稀土可使铸态高铬钼铸铁的基体组织显著细化。由于稀土可以细化初生奥氏体枝晶，同时可使共晶转变的相对过冷度加大，共晶凝固范围加大，因而使长条状共晶碳化物碎化，条状碳化物进一步变短，趋于形成孤立块状，而且分布均匀，改善了高铬钼铸铁共晶碳化物的形态及分布。

在高铬钼铸铁中稀土元素有脱硫、脱氧作用，提高铁液的纯净度；稀土可使沿晶界存在的硫减少甚至消失，起净化晶界的作用。在铸铁中，稀土以夹杂物形式存在于碳化物与基体的晶界处，呈球形。其组成主要为稀土硫化物、稀土硅锰酸盐及其他高熔点化合物，消除了有害元素对韧性的不利影响。使晶界得到强化。但稀土加入量太多时，夹杂物的破坏作用将成为主要因素，反而降低性能，稀土硅铁合金的加入量控制在0.10％-0.60％范围内！

6.高铬钼铸铁(Cr₂₀Mo)丸

在高铬钼铸铁的铁液中，加入的高铬钼铸铁丸，主要起冷却作用。当然，上述稀土、铌、钒、钛、硼的铁合金，除了对铁液起到瞬时孕育和变质作用外，也起到冷却作用。

Cr₂₀Mo铁丸的化学成分与辊套和盘衬本体的化学成分基本相同，主要是起一种物理作用。Cr₂₀Mo铁丸加入铁液后，由于铁液的热量被Cr₂₀Mo铁丸大量的吸收，所以减少了对铸型的加热程度。当浇注温度一定时，铸型温度较低。因此，铁液在凝固过程中有着较好的换热条件。另外，加入适量的Cr₂₀Mo铁丸后，铁液有较大的过冷度，促进了铁液本身的结晶过程。Cr₂₀Mo铁丸附近的铁液在被快速吸热的过程中，先凝固成壳，然后又被邻近的铁液熔化成许多原子集团，一些原子集团在铁液的快速冷却中成为晶核。未被完全熔化的Cr₂₀Mo铁丸可以作为结晶衬底，增加铁液的非自发生核核心。由于这些作用，可大大加快整个铁液的结晶过程，使凝固组织的晶粒显著细化。

辊套和盘衬的铸型充满后，未熔化完的Cr₂₀Mo铁丸及形成的结晶，因密度大而下沉。被Cr₂₀Mo铁丸激冷的温度较低的铁液也因对流作用而下沉。这就改变了辊套和盘衬底注时的温度分布，使铸型内铁液由下而上朝着冒口方向凝固，使缩孔集中并上移。Cr₂₀Mo铁丸的悬浮加入，促使铁液内生成大量细小的等轴晶体，提高补缩能力，而且还使充满铸型后的液态收缩减少。因此，使辊套铸件减少了显微缩松，增大了致密度，将Cr₂₀Mo铁丸的加入量控制在0.2％-1.0％范围内。

采用复合悬浮剂加入的专用设备，铁液在流经悬浮杯内时，在悬浮杯内旋转，与悬浮剂混合均匀；保证悬浮剂全部被铁液吸收，悬浮剂不会产生二次氧化；铁液不会产生飞溅；加入装置应当制作简单，使用可靠。

附图说明

本发明的上述方面和其他特征将在以下结合附图的描述中解释，其中：

图1为比较例的显微照片。

图2为本采用本发明的实施例的显微照片。

图3为复合悬浮剂加入的专用设备的局部结构示意图。

具体实施方式

复合悬浮剂的实施例1：按液铁质量的百分数计，含有0.10％RESiFe、0.05％NbFe、0.05％VFe、0.05％TiFe、0.05％BFe、0.20％Cr₂₀Mo铁丸，其余为Fe。

复合悬浮剂的实施例2：，按液铁质量的百分数计，含有0.40％RESiFe、0.10％NbFe、0.20％VFe、0.30％TiFe、0.10％BFe、0.40％Cr₂₀Mo铁丸，其余为Fe。

复合悬浮剂的实施例3：，按液铁质量的百分数计，含有0.60％RESiFe、0.350％NbFe、0.40％VFe、0.35％TiFe、0.20％BFe、0.60％Cr₂₀Mo铁丸，其余为Fe。

采用实施例1的复合悬浮剂，在与铁液混合时，加入量的范围为0.50％，复合悬浮剂的粒度范围为0.5mm。

采用实施例2复合悬浮剂，在与铁液混合时，加入量的范围为0.15％，复合悬浮剂的粒度范围为1.0mm。

采用实施例3复合悬浮剂，在与铁液混合时，加入量的范围为3.00％，复合悬浮剂的粒度范围为2.0mm。

参照图4，复合悬浮剂加入的专用设备，液铁从浇包进入浇口杯1，经引导浇道2进入悬浮杯3，悬浮剂从悬浮杯3加入，与液铁在悬浮杯3内混合，因引导浇道2出口切向进入悬浮杯3的底端，铁液在旋转过程中和悬浮剂混合均匀后再经悬浮杯3的底部的直浇道4进入型腔。

依照悬浮剂的实施例2所得的GKMCr₂₀铸铁的物理性能如下：

采用一般铸造工艺和悬浮铸造工艺浇注的试样的金相组织见图1和图2，从图中可以看出，经悬浮铸造的试样，晶粒细化，碳化物更加细小，较均匀地分布于基体中。

采用一般铸造工艺和悬浮铸造工艺浇注的试样的力学性能和耐磨性见表1。从表1可以看出，采用悬浮铸造，高铬钼铸铁的力学性能和耐磨性有了明显的改善。悬浮铸造的试样与一般工艺相比，硬度提高了5％，冲击韧度提高了23％，相对耐磨性提高了24.5％。

表1 不同铸造工艺对高铬钼铸铁性能的影响

工艺方法	硬度HRC	冲击韧度(J/cm²)	相对耐磨性
				一般铸造工艺	59	6.5	4.9
悬浮铸造工艺	62	8.0	6.1

一般铸造工艺和悬浮铸造工艺生产的辊套装机运行情况见表2

表2 不同工艺生产的辊套装机运行情况对比

以上的实践结果表明，悬浮铸造对控制厚断面高铬钼铸铁件的凝固过程有重要作用。由于悬浮剂的冷却，瞬时孕育和变质作用，辊套铸件整个断面组织细化，夹杂物趋于球状分布，致密度增加，从而提高了力学性能和抗磨性。悬浮铸造的辊套比一般工艺，使用寿命提高了21.9％，达到了8000h以上，完全满足了水泥厂对辊套使用寿命的要求。

Claims

1.一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂，其特征在于：按液铁质量的百分数计，含有0.10％-0.60％RESiFe、0.05％～0.40％NbFe、0.05％～0.40％VFe、0.05％～0.40％TiFe、0.05％～0.20％BFe、0.20％～1.00％Cr₂₀Mo铁丸，其余为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂其特征在于：复合悬浮剂加入量的范围为0.50％～3.00％。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于生产立磨辊套和盘衬的复合悬浮剂，其特征在于：复合悬浮剂的粒度范围为0.5-2.0mm。

4.一种用于生产辊套和盘衬的复合悬浮剂加入的专用设备，其特征在于：组成中包括浇口杯、引导浇道、悬浮杯和直浇道，引导浇道的进入口在浇口杯的底部，其出口切向进入悬浮杯的底端，直浇道在悬浮杯的底部。