CN104120370A - 一种分选机叶片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分选机叶片，包括叶片工作面和叶片后端安装座，其特征是：叶片工作面的前段厚度为24㎜，后端安装座厚度为16㎜；材料的重量百分比化学成分如下：碳：0.35%—0.40%；铬：20.00%—24.00%；镍：9.50%—12.00%；硅：0.80%—1.40%；锰：1.00%—2.00%；钼：0.20%—0.50%；铌：0.20%—0.50%；钛：0.20—0.50%；硫≤0.04%；磷≤0.04%；稀土钇0.10%-0.20%；余量为铁；采用熔炼浇注工艺制作，材料熔炼过程中采用稀土钇和钛铁进行微合金化处理；热处理工艺采用分段式热处理，热处理后材质的金相组织为奥氏体，硬度（HRC）为38～40。其优点是：强度高、韧性好、不易变形、耐磨、耐腐蚀、耐冲刷、不粘接灰渣。

Description

一种分选机叶片

技术领域

本发明涉及一种分选机叶片，属于分选机叶片结构及冶金材料领域。

技术背景

大气污染日益严重，对企业的生产提出更高更严的要求。发电厂、供热厂的灰渣过去都倒掉或者没有更好利用。现在，由再生能源环保企业变废为保，利用分选机等一套设备加工处理。把灰渣分选加工制成：水泥原料、氧化铝原料，大量做成建楼房的砖块。这种砖材质硬、保温好、重量轻，代替了传统的砖块。分选机叶片是本行业心脏部分。可是，分选机叶片是关键易损元件。目前，一般都是采用普通钢或一般合金钢铸成，这些材料，存在三种方面问题：1不耐磨，不耐腐蚀。2耐磨，可是硬度太高，没有韧性，运行中易折断。3叶片上粘接厚厚的灰渣，经常停机清理。这些叶片使用寿命短，经常被迫停机更换，这不但降低生产效率，增加了工人劳动强度，还增加了分选机叶片投资，给企业经济造成巨大损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种强度高、韧性好、不易变形、耐磨、耐腐蚀、耐冲刷、不粘接灰渣的分选机叶片。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

本发明包括叶片工作面和叶片后端安装座，其特征是：叶片工作面的前段厚度为24㎜，叶片后端安装座厚度为16㎜，所述叶片工作面的前段的长度占叶片工作面长度的55%～67%；制成分选机叶片材料的重量百分比化学成分如下：

C碳：0.35%—0.40%；Cr铬：20.00%—24.00%；Ni镍：9.50%—12.00% ； Si硅：0.80%—1.40%；Mn锰：1.00%—2.00%；Mo钼：0.20%—0.50%；Nb铌：0.20%—0.50%；Ti钛：0.20—0.50%；S硫≤0.04%；P磷≤0.04%；稀土钇(Y-Re)0.10%-0.20%；余量为铁（Fe）；所述分选机叶片采用熔炼浇注工艺制作，材料熔炼过程中采用稀土钇和钛铁进行微合金化处理；分选机叶片的热处理工艺采用分段式热处理：第一阶段加热升温速度为每小时70℃，加热到650℃-700℃，保温4小时；第二阶段，以每小时100℃升温速度加热，加热温度控制在1050℃-1100℃，保温40分钟；第三阶段，出炉进行速冷，采用吹风和喷水冷却，在3分钟内冷却到室温；第四阶段，把冷却后的分选机叶片放入箱式电极炉加热，加热升温速度为每小时80℃，加热到400℃-500℃,保温2.5小时，然后打开炉门进行随炉自冷回火至室温；经热处理后的分选机叶片材质的金相组织为奥氏体，硬度（HRC）为38～40。

本发明的分选机叶片材质的化学成分设计：

化学成分是决定合金性能的关键因素，要解决合金材料的耐磨、耐腐蚀、耐冲刷等问题。首先进行成分设计。经综合对比分析，本发明确定以铬镍合金为基础的耐磨钢。采用主导合金元素（铬、镍）与辅助元素（硅、锰、钼、铌、钛、稀土钇）。稀土钇、钛铁进行微合金化处理和叶片的热处理，组成奥氏体耐磨钢，以保证合金材料抗氧化性、抗蠕变性、耐磨、耐腐蚀。

铬Cr：铬是决定耐热耐磨钢耐腐蚀性能的最基本元素，铬是稳定铁素体的元素。在氧化性介质中，铬能使钢的表面形成一层实际腐蚀介质不能透过和不溶解的富铬氧化膜，这层氧化膜很致密，并与金属基本结合的很牢靠。保护钢免受外界介质的侵蚀。铬还能有效地提高钢的电极电位，含铬量不低于12.5%时，可使钢的电极电位发生突变。由负电升到正的电位。因而可显著提高钢的耐腐蚀性。但当铬含量达到太高，到极限反而钢性脆化。效果不好，因此，铬的控制含量为：20.00%—24.00%。

镍Ni：镍是耐热耐磨钢重要的合金元素。它是强烈形成奥氏体和扩大奥氏体区的元素。铬含量一定时，必须有一定适宜的镍含量与之配合，才能起到很好的耐腐蚀性作用。将镍确定为：9.50%—12.00%。

碳C：碳是奥氏体稳定元素，含碳量高，强度也高，但降低韧性。碳和铬有很强的亲和力，结合成碳化铬。随着钢中碳量的增加，形成碳化物的铬越多。从而降低钢的耐腐蚀性。所以强度与耐腐蚀性是相互矛盾的。因此本合金材料将碳控制在0.35%—0.40%的范围之内。

硅Si：可以提高耐磨钢的淬透性。但它太高会降低耐磨钢的塑性。硅作为沉淀脱氧剂。控制含量为：0.80%—1.40%

锰Mn：锰是稳定奥氏体形成元素。同时有脱硫，脱氧。以增加韧性。因此，锰控制含量为：1.00%—2.00%。     

钼Mo：是耐磨钢中必不可少的合金元素，能显著提高耐磨钢在氧化物介质中的耐点腐蚀性能。提高以点腐蚀为起源的应力腐蚀性能。但提高钼含量有利于脆性相的析出。因此将钼含量控制在0.20%—0.50%范围内。

钛Ti、铌Nb与碳C能够生成稳定的TiC和NbC，以避免钢中的碳与铬结合形成碳化铬。从而减少了晶界贫铬区的产生。因此为稳定化元素。所以钛的含量为：0.20%—0.50%；铌的含量为：0.20%—0.50%。

稀土钇(Y—Re)对钢水有净化、变质和促进合金化作用。能脱氧、除气、净化钢水，细化基本晶粒组织，改善碳化物的形态与分布，含量均0.10%—0.20%以内。

硫（s）于磷(p)为有害元素，降低叶片的力学性能，硫于磷是炉料带入的，所以要严格控制炉料质量，并进行脱硫脱磷处理，使所产生硫、磷含量控制在0.04%以下为宜。

综上所述，本发明的分选机叶片材质成分设计如下：

力学性能与金相组织

本发明的优点是:1.改变了分选机叶片的结构设计，将传统的分选机叶片工作面和叶片后端安装座均匀等厚度设计改为：在叶片工作面的易损部分加厚4㎜，（原来：20㎜，增加为24㎜）。在叶片后端安装位置减少4㎜，(原来20㎜，减少为16㎜），这样同一叶片在总重量基本不变的情况下，增加了叶片的使用寿命。2.分选机叶片采用新钢种成分铬镍合金，铬镍合金获得金相组织为奥氏体，具有无磁性、不粘接灰渣的特点。叶片在运行中轻松自如，无需停机清理灰渣。3.采用稀土钇、钛铁进行微合金化处理后，使碳化物形态、分布改变，使晶粒细化、球化，组织致密，提高韧性。4.采用风冷水冷加回火热处理工艺，使得分选机叶片硬度达到HRC38-40。显著提高分选机叶片的韧性、耐冲刷、耐腐蚀、耐磨。本发明在许多企业中试用，比原装件提高3倍的使用寿命，提高了企业的生产效率，提高了企业经济效率。

附图说明

图1是分选机叶片主视图；

图2是分选机叶片俯视图；

图3是分选机叶片热处理工艺曲线图。

图中：1. 叶片工作面、2.叶片后端安装座；在图1、图2中，叶片工作面中的阴影部分为本发明较已有技术中厚度增加的部分，叶片后端安装座中的阴影部分为本发明较已有技术中厚度减少的部分。

具体实施方式

参照附图1、2，本发明包括叶片工作面1和叶片后端安装座2，叶片工作面的前段厚度为24㎜，叶片后端安装座厚度为16㎜，所述叶片工作面的前段的长度占叶片工作面长度的55%～67%。

本发明的分选机叶片是通过以下具体生产工艺来实现的。具体实施采用铸造工艺流程：制作模型---涂料配制---挂沙（刷涂料）---装箱---熔炼浇注---清割打磨---热处理---成品入库。

1、制作模型：用聚苯乙烯（EPS）材料。按分选机叶片的图纸要求，模型的收缩率为2%。用制模机加工成型。特别注意:增加叶片工作面易损部分厚度，例如原来20mm,增加4mm，总厚度24mm。减少叶片安装位置的厚度，原来20mm，减少4mm,总厚度16mm。

2、涂料配制：用石英粉100Kg（200/270目）；纤维素2.5Kg；白乳胶6.5Kg；膨润土2Kg；耐火黏土2Kg；水适量。在搅拌机中搅拌成稀糊状，搅拌三小时方可使用。

3、挂砂（也就是刷涂料）：分选机叶片模型要刷三遍涂料，第一遍刷好后放到烘干窑中烘干，时间为24小时。第二遍同理，第三遍同理。

4、装箱：把烘干的分选机叶片 模型放到专用砂箱里，用干石英砂把模型埋好，再把专用砂箱放在震动平台上震动三到五分钟，然后放到浇注坑内，以待浇注。

5、熔炼浇注：冶炼是在无铁芯中频感应炉中熔炼。将优质废钢（防止磷，硫元素超过的炉料入炉，能控制的越低越好），然后按比例加入铬铁、镍板、钼铁、硅铁、锰铁、铌铁，进行熔化。渣材料为石灰粉和佛石粉，比例为1:2,加入量1.5wt%。出炉前做成分分析，成分合格方可出炉。出炉温度：1630℃～1660℃，浇注温度：1550℃～1580℃，用硅钙粉扩散脱氧，硅钙块沉淀脱氧，终脱氧用纯铝。在钢水进入钢包1/4时,将碎块的钛铁、稀土钇随钢水加入，包内钢水至2/3时完成加料，在包内均匀搅拌钢水，这样对钢水进行微合金化处理。浇注采用方法:先点浇，然后快速大流浇注。等浇满再点浇。浇注前十分钟，开始抽真空。直到浇注完毕五分钟后，把真空系统负压减小。三十分钟后把真空系统关闭。

6、8小时以后开箱切割冒口。

7、热处理:所述本合金在制备后，把分选机叶片放在箱式电极炉加热。第一阶段加热升温速度为每小时70℃，加热到650℃-700℃，保温4小时。第二阶段，继续以每小时100℃升温速度加热，加热温度控制在1050℃-1100℃，保温40分钟。第三阶段，出炉进行速冷，采用吹风和喷水冷却，用2台直流分机对准刚出炉叶片一左一右吹风，同时用一台水泵喷水，在3分钟内冷却到室温。第四阶段，把冷却分选机叶片放入箱式电极炉加热，加热升温速度为小时80℃，一直加热到400℃-500℃,保温2.5小时，然后开着炉门进行随炉自冷回火至室温。叶片硬度达到HRC38-40,如果硬度太高，在运行中易折断。通过热处理工艺，消除铸造应力，稳定了组织几何尺寸，提高硬度，改善了机械性能。附图3：是分选机叶片热处理工艺曲线图。

本发明根据分选机叶片重量(单重7kg)及专用砂箱的容积(能装:80件),这样计算浇道、冒口重量和其它因素，总装料为800Kg。

例一：800Kg炉料配比：含碳为0.15%的优质碳钢374Kg，FeCr58C0.21铬铁270Kg，FeCr58C7.5铬铁加入量为26Kg，镍以纯镍形式加入80Kg，FeSi60硅铁60加入量12Kg,FeMn60锰铁加入量20Kg，FeMo70钼铁加入量为 3.5Kg，FeNb60铌铁加入量为4Kg，FeTi30钛铁加入量为11Kg，稀土钇(Y-Re)1.2Kg。

化验分析：化学成分：C：0.38 Cr：21  Ni：10  Si：0.9  Mn：1.5  Mo：0.3 Nb：0.3 Ti：0.4 Y-Re：0.15

例二：800Kg炉料配比为：含碳为0.15优质低碳钢：330Kg，FeCr58C0.21铬铁加入量为299Kg，FeCr58C7.5铬铁加入量为27Kg，镍以纯镍形加入88Kg，FeSi60硅铁加入量为15Kg，FeMn60加入量19Kg，FeMo70钼铁加入量4.5Kg，FeNb60铌铁加入量为5Kg，FeTi30钛铁加入量为13Kg，稀土钇(Y-Re)0.9Kg。

化验分析：化学成分：C：0.39  Cr：23  Ni：11  Si:1.1  Mn：1.4  Mo：0.4  Nb：0.4  Ti：0.5 Y-Re：0.11。

Claims (1)

1.一种分选机叶片，包括叶片工作面和叶片后端安装座，其特征是：叶片工作面的前段厚度为24㎜，叶片后端安装座厚度为16㎜，所述叶片工作面的前段的长度占叶片工作面长度的55%～67%；制成分选机叶片材料的重量百分比化学成分如下：

C碳：0.35%—0.40%；Cr铬：20.00%—24.00%；Ni镍：9.50%—12.00% ； Si硅：0.80%—1.40%；Mn锰：1.00%—2.00%；Mo钼：0.20%—0.50%；Nb铌：0.20%—0.50%；Ti钛：0.20—0.50%；S硫≤0.04%；P磷≤0.04%；稀土钇(Y-Re)0.10%-0.20%；余量为铁（Fe）；所述分选机叶片采用熔炼浇注工艺制作，材料熔炼过程中采用稀土钇和钛铁进行微合金化处理；分选机叶片的热处理工艺采用分段式热处理：第一阶段加热升温速度为每小时70℃，加热到650℃-700℃，保温4小时；第二阶段，以每小时100℃升温速度加热，加热温度控制在1050℃-1100℃，保温40分钟；第三阶段，出炉进行速冷，采用吹风和喷水冷却，在3分钟内冷却到室温；第四阶段，把冷却后的分选机叶片放入箱式电极炉加热，加热升温速度为每小时80℃，加热到400℃-500℃,保温2.5小时，然后打开炉门进行随炉自冷回火至室温；经热处理后的分选机叶片材质的金相组织为奥氏体，硬度（HRC）为38～40。