CN103993242B - 一种立磨衬板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐磨金属材料技术领域，它公开了一种立磨衬板的制备方法，立磨衬板包括以下重量百分比的化学成分：碳2.0—2.9％，硅0.55—0.8％，锰0.55—1.0％，铬14—17％，钼0.5—1.0％，镍0.1—0.21％，磷0.005—0.04％，硫0.005—0.04％，余量为铁。本发明配方合理，制作简单，使用寿命长，具有很高的强度、韧性、耐磨性和抗冲击力，减少了工厂更换衬板的频率，降低了劳动强度，本发明原料易得，制作方法简单，有效节约了能源。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨金属材料技术领域，尤其涉及到一种立磨衬板的制备方法。
背景技术
磨机衬板除了承受研磨体与物料的冲击和磨损之外，还有提升研磨体的作用。随着物料粉磨技术的快速发展，磨机趋予大型化，对衬板材料的性能也提出了更高的要求，提高其耐磨性是研究的重点。衬板材料经过30多年的发展，经历了高猛钢、普通白口铸钢、镍硬铸铁、高铬白口铁到改性高锰钢和各种淬火回火工艺的中低合金钢的发展阶段。目前国内大型磨机，其衬板选材多数采用高锰钢，也有采用高铬铸铁、低合金钢复合铸造材料的。但从运行实践看，前者在大磨上实用寿命仅为0.5—1年，且在使用中衬板易发生塑性变形而影响磨机运转；而后者因采用双金属复合铸造，其铸造质量不易控制，使用效果也不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使用寿命长，制备工艺简单的立磨衬板的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种立磨衬板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)炼熔：将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、锰铁、钼铁、镍板、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，调整成分合格后将温度升至1500—1650℃，加入已预热的硅铁进行沉淀脱氧，出铁前2分钟采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧，而后出铁；
(2)浇注：将高效复合变质剂、稀土置于钢包底部，对钢水进行变质处理，然后将钢水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1440—1460℃，浇注先慢、中快、后细，待钢水到达冒口3/5时，加入保温剂，钢锭浇注5—10分钟后，再点冒口2—3次；
(3)铸型：当立磨衬板冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
(4)热处理：将立磨衬板放入热处理炉里，保温温度在750—850℃，保温2.0—2.5小时，然后出炉自然冷却，之后250℃回火2—2.3小时，取出自然冷却即可，最终所得衬板各化学成分的重量百分比为：碳2.0—2.9％，硅0.55—0.8％，锰0.55—1.0％，铬14—17％，钼0.5—1.0％，镍0.1—0.21％，磷0.005—0.04％，硫0.005—0.04％，余量为铁。
优选的，所述步骤(2)中稀土为Y基重稀土。
优选的，所述步骤(2)中高效复合变质剂、稀土分别是经破碎至粒度小于45mm的小块，在280℃下烘干所得的物质。
优选的，所述步骤(2)中变质处理采用包内冲入法对钢水进行变质处理。
优选的，所述步骤(2)中浇注采用底注法浇注钢锭。
碳和铬的主要作用是保证铸铁中碳化物数量和形态。随着含碳量的提高，碳化物增多；随着Cr/C比的增加，共晶碳化物的形貌经历了由连续网状→片状→杆状连续程度减小的过程，共晶碳化物晶体类型经历由M3C→M3C+M7C3→M7C3的变化过程。有资料指出：当共晶碳化物不变，且Cr/C为6.6-7.1时，同铬铸铁的断裂纹扩展能力最强。根据这些原理，宜将C量定为3.1-3.6％，Cr量为20-25％。基体中的Cr还可以提高材料的淬透性。镍的作用是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。
钢中夹杂物，特别是硫化物的形状、大小、分布及数量严重地影响钢的性能，尤其是塑性和韧性。未经稀土变质处理的中高碳合金钢，夹杂物多为长条形并带有棱角，而且夹杂物数量较多，断裂方式为准解理断裂。稀土加入钢中具有脱硫、除气的作用，根据稀土夹杂物生成的热力学条件和应用实践，稀土元素与氧和硫的亲和力显著大于锰和铝等，稀土元素容易与氧、硫发生共轭反应，生成小球状的RE2O2S、RE2S3等稀土夹杂物，显著地改善了中高碳多元低合金钢沿晶界产生的脆性断裂。因此，稀土变质处理后，夹杂物数量明显减少，夹杂物趋于球化并均匀地分布在钢中，使钢的韧性提高，冲击断口上将出现大量的韧窝。但过量的稀土加入会导致稀土夹杂物呈破碎链状分布，反而有损钢的塑性和韧性。
稀土具有较大的原子半径，在铁中溶解度很小。由于具有很大的电负性，因此它们的化学性质很活泼，能在钢中形成一系列极为稳定的化合物，成为非自发结晶核心，从而起到细化晶粒的作用。另外，稀土是表面活性元素，可以增大结晶核心产生速度，阻止晶粒生长。晶粒的细化，有利于钢塑韧性的提高。随着稀土含量的增加，晶粒细化越明显，这与稀土元素能增加奥氏体晶界迁移的激活能有关。
本发明配方合理，制作简单，使用寿命长，具有很高的强度、韧性、耐磨性和抗冲击力，减少了工厂更换衬板的频率，降低了劳动强度，本发明原料易得，制作方法简单，使用普通废钢、生铁、不锈钢废料作为生产原料，循环利用，有效节约了能源，对钢水进行变质处理，增加了衬板的韧性和强度，提高了使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例一：
(1)炼熔：将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、锰铁、钼铁、镍板、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，调整成分合格后将温度升至1650℃，加入已预热的硅铁进行沉淀脱氧，出铁前2分钟采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧，而后出铁；
(2)浇注：将变质剂钾、Y基重稀土破碎至粒度小于10mm的小块，在280℃烘干后，置于钢包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理，然后将钢水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1460℃，浇注先慢、中快、后细，采用底注法浇注钢锭，待钢水到达冒口3/5时，加入保温剂，钢锭浇注10分钟后，再点冒口3次；
(3)铸型：当立磨衬板冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
(4)将立磨衬板放入热处理炉里，保温温度在850℃，保温2.5小时，然后出炉自然冷却，之后250℃回火2.3小时，取出自然冷却即可，最终所得衬板各化学成分重量百分比为碳2.9％，硅0.8％，锰1.0％，铬17％，钼1.0％，镍0.21％，磷0.04％，硫0.04％，余量为铁。
实施例二：
(1)炼熔：将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、锰铁、钼铁、镍板、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，调整成分合格后将温度升至1500℃，加入已预热的硅铁进行沉淀脱氧，出铁前2分钟采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧，而后出铁；
(2)浇注：将变质剂钠、Y基重稀土破碎至粒度小于10mm的小块，在280℃烘干后，置于钢包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理，然后将钢水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1440℃，浇注先慢、中快、后细，采用底注法浇注钢锭，待钢水到达冒口3/5时，加入保温剂，钢锭浇注10分钟后，再点冒口3次；
(3)铸型：当立磨衬板冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
(4)将立磨衬板放入热处理炉里，保温温度在750℃，保温2.0小时，然后出炉自然冷却，之后250℃回火2小时，取出自然冷却即可，最终所得衬板各化学成分重量百分比为碳2.0％，硅0.55％，锰0.55％，铬14％，钼0.5％，镍0.1％，磷0.03％，硫0.03％，余量为铁。
实施例三：
(1)炼熔：将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、锰铁、钼铁、镍板、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，调整成分合格后将温度升至1560℃，加入已预热的硅铁进行沉淀脱氧，出铁前2分钟采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧，而后出铁；
(2)浇注：将变质剂钾、Y基重稀土破碎至粒度小于10mm的小块，在280℃烘干后，置于钢包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理，然后将钢水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1450℃，浇注先慢、中快、后细，采用底注法浇注钢锭，待钢水到达冒口3/5时，加入保温剂，钢锭浇注10分钟后，再点冒口3次；
(3)铸型：当立磨衬板冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
(4)将立磨衬板放入热处理炉里，保温温度在800℃，保温2.3小时，然后出炉自然冷却，之后250℃回火2.2小时，取出自然冷却即可，最终所得衬板各化学成分重量百分比为碳2.5％，硅0.7％，锰0.7％，铬15％，钼0.7％，镍0.15％，磷0.02％，硫0.02％，余量为铁。
实施例四：
(1)炼熔：将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、锰铁、钼铁、镍板、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，调整成分合格后将温度升至1555℃，加入已预热的硅铁进行沉淀脱氧，出铁前2分钟采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧，而后出铁；
(2)浇注：将变质剂钠、Y基重稀土破碎至粒度小于10mm的小块，在280℃烘干后，置于钢包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理，然后将钢水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1445℃，浇注先慢、中快、后细，采用底注法浇注钢锭，待钢水到达冒口3/5时，加入保温剂，钢锭浇注10分钟后，再点冒口3次；
(3)铸型：当立磨衬板冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
(4)将立磨衬板放入热处理炉里，保温温度在840℃，保温2.4小时，然后出炉自然冷却，之后250℃回火2.1小时，取出自然冷却即可，最终所得衬板各化学成分重量百分比为碳2.8％，硅0.75％，锰0.85％，铬16％，钼0.9％，镍0.19％，磷0.01％，硫0.01％，余量为铁。
实施例五：
(1)炼熔：将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、锰铁、钼铁、镍板、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，调整成分合格后将温度升至1562℃，加入已预热的硅铁进行沉淀脱氧，出铁前2分钟采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧，而后出铁；
(2)浇注：将变质剂钾、Y基重稀土破碎至粒度小于10mm的小块，在280℃烘干后，置于钢包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理，然后将钢水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在14550℃，浇注先慢、中快、后细，采用底注法浇注钢锭，待钢水到达冒口3/5时，加入保温剂，钢锭浇注10分钟后，再点冒口3次；
(3)铸型：当立磨衬板冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
(4)将立磨衬板放入热处理炉里，保温温度在790℃，保温2.2小时，然后出炉自然冷却，之后250℃回火2小时，取出自然冷却即可，最终所得衬板各化学成分重量百分比为碳2.3％，硅0.60％，锰0.65％，铬15％，钼0.6％，镍0.12％，磷0.005％，硫0.005％，余量为铁。
本发明配方合理，制作简单，使用寿命长，具有很高的强度、韧性、耐磨性和抗冲击力，减少了工厂更换衬板的频率，降低了劳动强度，本发明原料易得，制作方法简单，使用普通废钢、生铁、不锈钢废料作为生产原料，循环利用，有效节约了能源，对钢水进行变质处理，增加了衬板的韧性和强度，提高了使用寿命。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种立磨衬板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)炼熔：将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、锰铁、钼铁、镍板、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，调整成分合格后将温度升至1500—1650℃，加入已预热的硅铁进行沉淀脱氧，出铁前2分钟采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧，而后出铁；
(2)浇注：将高效复合变质剂、稀土置于钢包底部，对钢水进行变质处理，然后将钢水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1440—1460℃，浇注先慢、中快、后细，待钢水到达冒口3/5时，加入保温剂，钢锭浇注5—10分钟后，再点冒口2—3次；
(3)铸型：当立磨衬板冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
(4)热处理：将立磨衬板放入热处理炉里，保温温度在750—850℃，保温2.0—2.5小时，然后出炉自然冷却，之后250℃回火2—2.3小时，取出自然冷却即可，最终所得衬板各化学成分的重量百分比为：碳2.0—2.9％，硅0.55—0.8％，锰0.55—1.0％，铬14—17％，钼0.5—1.0％，镍0.1—0.21％，磷0.005—0.04％，硫0.005—0.04％，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的立磨衬板的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中稀土为Y基重稀土。
3.根据权利要求1所述的立磨衬板的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中高效复合变质剂、稀土分别是经破碎至粒度小于10mm的小块，在280℃下烘干所得的物质。
4.根据权利要求1所述的立磨衬板的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中变质处理采用包内冲入法对钢水进行变质处理。
5.根据权利要求1所述的立磨衬板的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中浇注采用底注法浇注钢锭。
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