CN1025506C - 强韧性高耐磨大型球磨机衬板及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁基铸造合金钢衬板及其制造工艺方法，该衬板能承受大冲击载荷而兼有优良的耐磨性，适用于水泥、选矿、电力、化工等行业各类大、中、小型球磨机粉磨矿石物料，其使用寿命是高锰钢的5-6倍，是目前与新型高铬铸铁研磨体相匹配的理想衬板。本发明的衬板及其制造工艺具有投资小，见效快，经济效益显著等特点，一般中小厂矿均能投产。
Description
本发明涉及一种强韧性高耐磨大型球磨机衬板及其制造工艺，尤其涉及一种铁基铸造合金钢衬板及其制造工艺。
目前，我国水泥行业球磨机衬板仍沿用着传统的高锰钢衬板，实际经济考核和工业应用证明，这种高锰钢原材料成本较高，又须经高温水韧处理获得单一奥氏体。但在实际应用中，这种锰奥氏体并不能获得理想的加工硬化效果，其加工硬化表面仅有300HV，远低于水泥熟料的显微硬度（400HV），因此，高锰钢衬板在水泥磨机中的使用寿命仅为一年，而在选矿湿磨条件下仅为六个月。
随着我国水泥工业的发展，水泥磨机日趋大型化、高效率运转，尤其我国在“六五”期间引进国外成套大型水泥设备建起了冀东、宁国、淮海、柳州四大水泥厂，迫切要求水泥磨机衬板与新型高铬球相匹配，使用寿命要求达到五年以上，而高锰钢衬板是不能胜任的。所以，我国须尽快研制适于大冲击能量的合金钢衬板及其制造方法，以满足大型水泥磨机的使用要求。
现有技术中与本发明化学成份相近的文献有：
（1）JP昭59-179762是涉及冷轧工具钢的材料，其韧性和耐磨性都达不到衬板本身的要求，更不能作为大型磨机衬板的材料。
（2）JP昭52-101624是涉及滚动疲劳寿命长的钢轨，其特征是抗磨性差，不适于铸造高应力磨料磨损条件下的衬板。
（3）JP昭55-85655是涉及塑料成形金属模具用钢，其特征是韧性和耐磨性都较差，不适于铸造衬板。
（4）JP昭57-9855是涉及喷丸的材料，其特征是韧性和耐磨性都较差，不适于铸造衬板。
（5）JP昭60-138055是涉及钻具接头和钻环用材料，其特征是抗磨性差，不适于铸造衬板。
从上述对比文献看出，本发明的产品及其制造方法具有新颖性和创造性。
本发明人经过大量实验室研究和工业性试验，发明了一种适合于大型水泥磨机的衬板及其制造方法，以结束高锰钢衬板效率低的状况。
本发明的主要目的是提供一种强韧性高耐磨大型球磨机衬板及其制造工艺。
本发明衬板的化学成分（重量%）如下：
C：0.2-2.0 Si：0.2-1.5 Mn：0.3-2.0 P：0.01-0.1
S：0.01-0.15 Cr：0.5-15 Mo：0.1-0.5 Cu：0.1-2.0
V：0.1-1.0 Ti：0.4-1.5 W：0.1-1.0 RE：0.01-0.2
余量为Fe。
本发明衬板的材质设计依据如下：
C：碳主要是强化固溶体和提高碳化物数量，根据磨机仓位的工作条件，满足韧性与耐磨性的要求，控制C为2.0%以下。
Si：硅是降低淬透性的元素，故不能超过1.5%。
Mn：锰能提高淬透性，但不宜过高，以免出现残余奥氏体，故限制在2.0%以下。
Cr：铬用来强化基体和碳化物，提高材质的强度和耐磨性，故控制在15%以下。
Mo、V、Ti、W：进一步提高淬透性，强化基体，但不宜过高，以免增加碳化物数量，增加脆性。
Cu：用来提高韧性，以Cu代Ni，须控制2.0%以下。
RE：稀土主要用于净化合金液，细化晶粒，提高强度和韧性，故控制在0.2%以下。
P、S：磷、硫作为杂质对待，主要是原材料中带入，不进行工艺控制。
本发明衬板的生产工艺为：
将生铁、废钢、铁合金按本发明的化学成分配料，经电炉熔化，1550-1600℃出炉，1500-1550℃浇注到混合型（砂模+铁模）成形，铸出的衬板经900-1000℃保温2小时，高温淬火，再经200-250℃保温4小时空冷回火处理后应用。
在本发明衬板实体上取样，进行检测，其结果如下：
1.金相组织：马氏体+共晶碳化物。
2.力学性能：冲击值（αk）：10-31J/cm2
硬度（HRc）：50-55
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的内容。
实施例1：用本发明的材料铸成Φ1.83M水泥磨机衬板30块，铸Φ2.2M水泥磨机衬板120块，使其化学成分（重量%）含：C 0.85，Si 0.4，Mn 0.6，P 0.04，S 0.07，Cr 5.5，Mo 0.5，Cu 0.5，V 0.3，Ti 0.4，W 0.2，RE 0.02，余为Fe。
具体生产工艺如下：
将废钢、生铁和铁合金按上述成分配成每炉500Kg的重量，按废钢+生铁+铁合金的方式加入电炉内升温熔化，1600℃出炉，1550℃浇注到预先做好的衬板型腔（铁模+砂模）内成形。
将铸出的衬扳再经1000℃保温2小时，空冷，并经250℃保温4小时回火处理。
从衬扳实体上切取试块，经测试冲击值为21-31J/cm2;硬度为51-52HRc;金相组织：马氏体。
将上述铸出的衬扳分别装在不同规格的水泥磨机中进行实际工业试验，使用效果见表1。
表1
实施例 磨机规格 装入数 运转时 使用效果 使用单位
编号 M 量块 间小时
1 Φ1.83×6.2 30 1650 正在运行 济南水泥厂
1 Φ2.2×6.5 120 1780 正在运行 德州水泥厂
本发明衬板适用于水泥、选矿、电力、化工等行业各类大、中、小型球磨机，长期使用不碎裂、不变形，表现出强韧性、高耐磨的优良性能，是目前与高铬球匹配的理想球磨机衬板。
Claims (3)
1、一种强韧性高耐磨大型球磨机衬板，其特征在于所说的衬板化学成分(重量%)如下：
C： 0.2-2.0 Si： 0.2-1.5 Mn： 0.3-2.0 P： 0.01-0.1
S： 0.01-0.15 Cr： 0.5-15 Mo： 0.1-0.5 Cu： 0.1-2.0
V： 0.1-1.0 Ti： 0.4-1.5 W： 0.1-1.0 RE： 0.01-0.2
余量为Fe。
2、根据权利要求1所述的衬板，其特征在于所说的衬板化学成分（重量%）如下：
C0.85，Si0.4，Mn0.6，P0.04，S0.07，Cr5.5，
Mo0.5，Cu0.5，V0.3，Ti0.4，W0.2，RE0.02，余为Fe。
3、权利要求1所述的强韧性高耐磨大型球磨机衬板的制造工艺，其特征在于将生铁+废钢+铁合金按一定化学成分配比以混合的方式加入炉内，升温熔化到1550-1600℃出炉，1500-1550℃浇注到砂模+铁模的混合型中，铸出的衬板经900-1000℃保温2小时，空气淬火，再经200-250℃保温4小时空冷回火处理。
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