CN103643177A

CN103643177A - 一种磨煤机磨碗衬板

Info

Publication number: CN103643177A
Application number: CN201310727284.XA
Authority: CN
Inventors: 鲁进; 杨明
Original assignee: MAANSHAN SHENGLEI WEAR-RESISTANT ALLOY MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: MAANSHAN SHENGLEI WEAR-RESISTANT ALLOY MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: CN103643177B

Abstract

本发明公开了一种磨煤机磨碗衬板，属于耐磨衬板技术领域。本发明的磨碗衬板上开设有安装孔，磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.4～2.5%、Si：0.3～0.5%、Mn：0.5～0.8%、Cr：4～6%、Mo：1.3～1.7%、Cu：0.8～1.2%、V：0.3～0.5%、Sn：0.04～0.05%、Te：0.02～0.03%、Ce：0.01～0.02%、Zr：0.03～0.04%、P：0.01～0.02%、S：0.001～0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中：Cr/Cu=5.0～5.2，Cu/Sn=20～24。本发明合理的浇铸方法，通过熔炼过程和热处理过程来充分发挥Cr、Mo、Cu、V、Sn、Te、Ce、Zr的作用，本发明磨碗衬板的使用寿命达8000～10000小时。

Description

一种磨煤机磨碗衬板

技术领域

本发明涉及耐磨衬板技术领域，更具体地说，涉及一种磨煤机磨碗衬板。

背景技术

耐磨材料是一类较为特殊的材料，它多用于存在磨损的场合，如：矿山机械、工程机械、粉末设备中与土砂、矿石、岩石、水泥等物料相互作用的机械零件；粮油加工、耕作收割等农业机械；水利和火力发电设备中许多机械零部件；人体的牙齿、鞋底、笔尖以及多种生活品等。可以说，耐磨材料在冶金、建材、矿山、港口、石油、电力、煤炭、化工以及军事等各个工业领域中普遍存在，和每个人的生活息息相关。

耐磨材料的工作环境非常复杂，有些耐磨材料需要在重载、冲击、腐蚀、粉尘、蒸汽、渣滓等恶劣工况条件下工作，常常用于矿山、机械、水电、煤炭、港口、冶金等场合，这些环境会造成耐磨材料的巨大损耗和能源浪费，这部分耐磨材料占据着耐磨材料的主体，包括耐磨铸铁和耐磨铸钢两大部分。

磨煤过程是煤被破碎及其表面积不断增加的过程。要增加新的表面积，必须克服固体分子间的结合力，因而需消耗能量。煤在磨煤机中被磨制成煤粉，主要是通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。磨煤机的型式很多，按摩煤工作部件的转速可分为三种类型，即低速磨煤机、中速磨煤机和高速磨煤机。碗式中速磨煤机中的磨碗衬板是其重要的耐磨衬板，目前磨碗衬板的使用寿命一般只有3000小时，如何提高磨碗衬板的使用寿命是机械制造业领域急需解决的技术难题。

通过专利检索，中国专利申请号201310051686.2公开了一种耐磨衬板及其制备方法，该耐磨衬板的组成元素及质量百分比为：碳：0.25～0.30%，锰：0.70～0.90%，硅：0.30～0.60%，铬：0.8～1.10%，钼：0.15～0.25%，铝：0.015～0.050%，锆：0.025～0.050%，铜≤0.50%，铌≤0.020%，锡≤0.020%，余量为铁以及不可避免的杂质。其制备方法包括以下步骤：S1、原料配制：按照耐磨衬板的组成元素及质量百分比配制原料；S2、铸造：将上述配制好的原料进行冶炼、浇注成型，得到成型衬板；S3、浇冒口切割：将上述成型衬板预热后热割、热刨；S4、热处理：将上述热刨后的成型衬板进行表面打磨处理，然后升温至950～1000℃时进行正火，待温度为900～950℃时进行淬火，淬火后保温，然后出炉空冷，在温度为190～220℃的条件下回火，回火后保温，即得到成品耐磨衬板。耐磨材料中需要充分考虑各种元素的影响，才能充分挖掘材料潜力，获得优良综合力学性能的材料，该申请案中关于耐磨衬板的组分仍需进一步改善，并结合恰当的热处理工艺，才能获得较高使用寿命的磨碗衬板。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中磨煤机中的磨碗衬板使用寿命较短的不足，提供了一种磨煤机磨碗衬板，采用本发明的技术方案，磨碗衬板的硬度高、韧性佳、淬透性好、耐磨性强且综合性能优良，从而大大提高了磨碗衬板的使用寿命。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种磨煤机磨碗衬板，该磨碗衬板上开设有安装孔，磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.4～2.5%、Si：0.3～0.5%、Mn：0.5～0.8%、Cr：4～6%、Mo：1.3～1.7%、Cu：0.8～1.2%、V：0.3～0.5%、Sn：0.04～0.05%、Te：0.02～0.03%、Ce：0.01～0.02%、Zr：0.03～0.04%、P：0.01～0.02%、S：0.001～0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中：Cr/Cu=5.0～5.2，Cu/Sn=20～24。

优选地，磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.45%、Si：0.4%、Mn：0.6%、Cr：5.1%、Mo：1.5%、Cu：1.0%、V：0.4%、Sn：0.045%、Te：0.026%、Ce：0.014%、Zr：0.035%、P：0.016%、S：0.0014%，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.4%、Si：0.5%、Mn：0.5%、Cr：6%、Mo：1.3%、Cu：1.2%、V：0.3%、Sn：0.05%、Te：0.02%、Ce：0.02%、Zr：0.03%、P：0.02%、S：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.5%、Si：0.3%、Mn：0.8%、Cr：4%、Mo：1.7%、Cu：0.8%、V：0.5%、Sn：0.04%、Te：0.03%、Ce：0.01%、Zr：0.04%、P：0.01%、S：0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

本发明的一种磨煤机磨碗衬板，通过在磨碗衬板熔融金属中添加以Si、Mn、Cr为主的合金元素和少量的Mo、Cu、V、Sn、Te、Ce、Zr合金元素，且控制Cr/Cu=5.0～5.2，Cu/Sn=20～24，对磨碗衬板进行复合强化处理，改善了磨碗衬板的组织和淬透性，同时采用合理的浇铸方法，通过熔炼过程和热处理过程来充分发挥Cr、Mo、Cu、V、Sn、Te、Ce、Zr的作用，提高了磨碗衬板的韧性和耐磨性能，远远达到了磨煤机用磨碗衬板所需的综合性能，制得的磨碗衬板成品的质量好，使用寿命提高近三倍，现有磨碗衬板的使用寿命一般只有3000小时，本发明的磨碗衬板使用寿命达8000～10000小时。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的一种磨煤机磨碗衬板，该磨碗衬板上开设有安装孔。本发明中磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.4～2.5%、Si：0.3～0.5%、Mn：0.5～0.8%、Cr：4～6%、Mo：1.3～1.7%、Cu：0.8～1.2%、V：0.3～0.5%、Sn：0.04～0.05%、Te：0.02～0.03%、Ce：0.01～0.02%、Zr：0.03～0.04%、P：0.01～0.02%、S：0.001～0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中：Cr/Cu=5.0～5.2，Cu/Sn=20～24。具体在本实施例中磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.45%、Si：0.4%、Mn：0.6%、Cr：5.1%、Mo：1.5%、Cu：1.0%、V：0.4%、Sn：0.045%、Te：0.026%、Ce：0.014%、Zr：0.035%、P：0.016%、S：0.0014%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发实施例的一种磨煤机磨碗衬板的制备方法，其步骤为：

步骤一、铸造砂型的准备

制造砂型的材料由如下物质组成：铸造砂、呋喃树脂和磺酸固化剂，本实施例中的铸造砂由如下组分及其质量百分比组成：23%天然硅砂、35%铬铁矿砂、16%橄榄石砂、18%宝珠砂和8%镁砂，本实施例中的铸造砂采用多种类型的铸造砂配合而成，能够防止浇铸的熔融金属温度均衡，防止缩孔。其中：所述的呋喃树脂的重量为铸造砂重量的1.15%，所述的磺酸固化剂与呋喃树脂的质量比为2：5，将上述的铸造砂、呋喃树脂和磺酸固化剂在搅拌机中混合搅拌28分钟即得铸造用型砂；采用上述配制的铸造用型砂制作磨碗衬板的铸造砂型，铸造砂型修整后静置2小时；静置后，在铸造砂型上涂刷第一层涂料，该第一层涂料由棕刚玉和酒精组成，其中：棕刚玉占第一层涂料的质量百分比为65%，第一层涂料的厚度为1.1mm，涂刷之后对第一层涂料点火烧结；第一层涂料点火烧结之后，用气体吹扫铸造砂型，并在铸造砂型上涂刷第二层涂料，该第二层涂料由棕刚玉和酒精组成，其中：棕刚玉占第二层涂料的质量百分比为45%，第二层涂料的厚度为0.9mm，涂刷之后对第二层涂料点火烧结；第二层涂料点火烧结之后，在铸造砂型内涂刷脱模剂，本实施例中的脱模剂由如下组分及其质量百分比组成：6%高炉布袋除尘灰、7%钛白粉、5%无钙铬渣、18%白刚玉、23%石灰石、17%甲基硅油、15%羟基硅油、9%烷基酚聚氧乙烯醚，采用本实施例配置的脱模剂，能够保证铸件表面的光洁度，进而减少打磨时间，提高了铸件产品质量。

步骤二、熔炼过程

采用熔炼炉进行熔融冶炼，先将废钢加入熔炼炉，当熔炼炉内的温度达到1520～1530℃时，向熔炼炉中加入合金进行合金化并加入造渣剂，脱氧处理后将熔融后的金属冲入含有V、Sn、Te、Ce、Zr配料的浇铸包内，使得熔融金属由如下组分及其质量百分比组成：C：2.45%、Si：0.4%、Mn：0.6%、Cr：5.1%、Mo：1.5%、Cu：1.0%、V：0.4%、Sn：0.045%、Te：0.026%、Ce：0.014%、Zr：0.035%、P：0.016%、S：0.0014%，余量为Fe和不可避免的杂质。关于本本发明中熔融金属的部分元素详细说明如下：1）Cr是耐磨材料的基本元素之一，可以固溶强化基体，提高钢的淬透性、耐磨性和耐腐蚀性，在提高硬度和强度的同时不降低冲击韧度，具有较高的回火抵抗能力，含铬量控制在4～6%。2）Cu能增加钢的淬透性，细化基体组织，时效析出的纳米级Cu相粒子具有较强的沉淀强化作用，含铜量控制在0.8～1.2%。3）V能细化晶粒，提高基体强度和冲击韧性，钒的碳化物都具有较高的硬度，可以显著提高材料的耐磨性能，同时，钒固溶于钢中能够明显提高淬透性，还有一定的沉淀硬化作用，但是过高的钒则强化效果饱和，因此，含钒量控制在0.3～0.5%。4）Te、Ce、Zr元素均具有很强的固溶强化作用，Te、Ce、Zr可以形成非自发形核中心，从而细化晶粒，提高材料的综合力学性能，但是其比例必须控制在Te：0.02～0.03%、Ce：0.01～0.02%、Zr：0.03～0.04%的范围内；此外，本实施例中添加0.02～0.03%重量的Te能够用来控制冷却结晶深度。5）Cr、Cu、Sn三者的比例必须控制在Cr/Cu=5.0～5.2、Cu/Sn=20～24，才能在配合合适的热处理工艺下最大限度的挖掘材料潜力，获得优良综合力学性能的材料。

步骤三、浇铸过程

将步骤二熔炼的熔融金属向步骤一铸造砂型的型腔中浇铸，浇铸温度为1480～1490℃均可，本实施例中的浇铸温度为1486℃，浇铸结束后自然冷却1.5小时，冷却后开箱并对铸件进行清理。

步骤四、热处理

对步骤三得到的磨碗衬板铸件进行热处理，其过程如下：

1）将磨碗衬板铸件装入热处理炉中，以5℃/min的升温速率控制升温至190℃，保温110分钟；再以7℃/min的升温速率控制升温至390℃，保温90分钟；再以10℃/min的升温速率控制升温至640℃，保温70分钟；再以6℃/min的升温速率控制升温至830℃，保温60分钟；再以3℃/min的升温速率控制升温至1022℃，保温220分钟后出热处理炉；

2）将步骤1）处理后的磨碗衬板铸件进行风淬处理，风淬处理在振动工作平台上进行，在磨碗衬板铸件倾倒在振动工作平台之前，打开振动工作平台，使得振动工作平台的振动频率为16～18Hz，竖直方向的振幅为10～20cm均可，本实施例中振动工作平台的振动频率为16Hz，竖直方向的振幅为17cm，并同时打开降温风机进行风淬处理，当磨碗衬板铸件的表面温度降至640℃时，关闭降温风机使磨碗衬板铸件自然冷却至表面温度为390℃，此时，关闭振动工作平台的振动装置并重新打开降温风机，直至磨碗衬板铸件冷却至常温；

3）将步骤2）处理后的磨碗衬板铸件再次装入热处理炉中，进行如下处理：

第一次回火：以15℃/min的升温速率控制升温至180℃，保温20分钟；再以20℃/min的升温速率控制升温至320℃，保温25分钟；再以10℃/min的升温速率控制升温至390℃，保温230分钟，保温过程结束后随炉冷却；

第二次回火：以12℃/min的升温速率控制升温至170℃，保温25分钟；再以18℃/min的升温速率控制升温至310℃，保温22分钟；再以13℃/min的升温速率控制升温至410℃，保温220分钟，保温过程结束后随炉冷却；

第三次回火：以17℃/min的升温速率控制升温至200℃，保温20分钟；再以18℃/min的升温速率控制升温至300℃，保温25分钟；再以8℃/min的升温速率控制升温至400℃，保温210分钟，保温过程结束后随炉冷却，即得磨碗衬板。

本实施例的热处理工艺，是针对本发明中磨碗衬板熔融金属的组分及其质量百分比特定设计的，试验结果证实，本发明中磨碗衬板熔融金属中添加以Si、Mn、Cr为主的合金元素和少量的Mo、Cu、V、Sn、Te、Ce、Zr合金元素，且控制Cr/Cu=5.0～5.2，Cu/Sn=20～24，对磨碗衬板进行复合强化处理，改善了磨碗衬板的组织和淬透性，同时采用合理的浇铸方法，通过熔炼过程和特定的热处理过程来充分发挥Cr、Mo、Cu、V、Sn、Te、Ce、Zr的作用，提高了磨碗衬板的韧性和耐磨性能，使得本实施例的磨碗衬板使用寿命显著延长。

本实施例的磨碗衬板，其硬度为63HRC，抗拉强度为1540Mpa，屈服强度为1258Mpa，延伸率为9%，在温度为-40℃时冲击韧性为21J/cm2，在磨煤机中的使用寿命达10000小时。

实施例2

本实施例的一种磨煤机磨碗衬板，该磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.4%、Si：0.5%、Mn：0.5%、Cr：6%、Mo：1.3%、Cu：1.2%、V：0.3%、Sn：0.05%、Te：0.02%、Ce：0.02%、Zr：0.03%、P：0.02%、S：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。本实施例的制备方法及其使用效果基本同实施例1。

本实施例的磨碗衬板，其硬度为63HRC，抗拉强度为1536Mpa，屈服强度为1259Mpa，延伸率为9%，在温度为-40℃时冲击韧性为19J/cm2，在磨煤机中的使用寿命达9000小时。

实施例3

本实施例的一种磨煤机磨碗衬板，该磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.5%、Si：0.3%、Mn：0.8%、Cr：4%、Mo：1.7%、Cu：0.8%、V：0.5%、Sn：0.04%、Te：0.03%、Ce：0.01%、Zr：0.04%、P：0.01%、S：0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。本实施例的制备方法及其使用效果基本同实施例1。

本实施例的磨碗衬板，其硬度为62HRC，抗拉强度为1535Mpa，屈服强度为1260Mpa，延伸率为9%，在温度为-40℃时冲击韧性为20J/cm2，在磨煤机中的使用寿命达9800小时。

Claims

1.一种磨煤机磨碗衬板，其特征在于：该磨碗衬板上开设有安装孔，磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.4～2.5%、Si：0.3～0.5%、Mn：0.5～0.8%、Cr：4～6%、Mo：1.3～1.7%、Cu：0.8～1.2%、V：0.3～0.5%、Sn：0.04～0.05%、Te：0.02～0.03%、Ce：0.01～0.02%、Zr：0.03～0.04%、P：0.01～0.02%、S：0.001～0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中：Cr/Cu=5.0～5.2，Cu/Sn=20～24。

2.根据权利要求1所述的一种磨煤机磨碗衬板，其特征在于：磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.45%、Si：0.4%、Mn：0.6%、Cr：5.1%、Mo：1.5%、Cu：1.0%、V：0.4%、Sn：0.045%、Te：0.026%、Ce：0.014%、Zr：0.035%、P：0.016%、S：0.0014%，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的一种磨煤机磨碗衬板，其特征在于：磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.4%、Si：0.5%、Mn：0.5%、Cr：6%、Mo：1.3%、Cu：1.2%、V：0.3%、Sn：0.05%、Te：0.02%、Ce：0.02%、Zr：0.03%、P：0.02%、S：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求2或3所述的一种磨煤机磨碗衬板，其特征在于：磨碗衬板由如下组分及其质量百分比组成：C：2.5%、Si：0.3%、Mn：0.8%、Cr：4%、Mo：1.7%、Cu：0.8%、V：0.5%、Sn：0.04%、Te：0.03%、Ce：0.01%、Zr：0.04%、P：0.01%、S：0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。