CN104258922B - 一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板 - Google Patents
一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，各成分及重量百分比为：C：3.1—3.16％、Mn：1.2—1.3％、Cr：26.6—27％、Si：1.24—1.28％、Mo：0.5—0.6％、B：0.06—0.08％、Cu：0.06—0.08％、Re：0.04—0.06％、S：≤0.02％、P：≤0.02％；余量为Fe。本发明的高铬合金耐磨衬板通过合理的改善配方，通过合理的熔炼、变质、浇注等加工工艺，让耐磨衬板具有良好的耐磨性、硬度、强度、耐腐蚀性、韧性，通过浇铸时间、砂型温度的控制，防止缩松、缩孔的产生，也提高了耐磨衬板的韧性和耐磨性，表面邵氏A型硬度≥60度，冲击值≥5.0J/cm2，使用寿命为11000—12000小时，且合金种类少，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨衬板技术领域，具体涉及一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板。
背景技术
颚式破碎机又作鄂式破碎机，主要用于对各种矿石与大块物料的中等粒度破碎，广泛运用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化工等行业。被破碎物料的最高抗压强度为320MPa。性能特点为破碎比大，产品粒度均匀，结构简单，性能可靠，维修简便，运营费用低。颚式破碎机在矿山、建材、基建等部门主要用作粗碎机和中碎机。按照进料口宽度大小来分为大、中、小型三种，进料口宽度大于600MM的为大型机器，进料口宽度在300-600MM的为中型机，进料口宽度小于300MM的为小型机。颚式破碎机结构简单，制造容易，工作可靠，使用维修方便。
颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一是固定颚板，垂直固定在机体前壁上，另一是活动颚板，位置倾斜，与固定颚板形成上大下小的破碎腔。活动颚板对着固定颚板做周期性的往复运动，时而分开，时而靠近。分开时，物料进入破碎腔，成品从下部卸出；靠近时，使装在两块颚板之间的物料受到挤压，弯折和劈裂作用而破碎。
耐磨衬板，是指耐磨钢板通过切割、卷板变形、打孔和焊接等生产工艺加工而成各种耐磨衬板，如输送机衬板、给煤机底板/旋风分离器倒锥和衬板、耐磨叶片等，耐磨寿命可比普通钢板提高15倍以上。
我国每年要消耗磨机衬板约20万吨，破碎机衬板约20万吨，价值近20亿元，因此降低衬板材料的损耗具有十分重要的经济意义。
在中国专利申请号：201310727251中公开了一种耐磨衬板的制备方法，属于耐磨衬板技术领域。步骤为：步骤一、铸造砂型的准备；步骤二、熔炼过程，采用熔炼炉进行熔融冶炼，使得熔融金属由如下组分及其质量百分比组成：C：3.0～3.2％、Si：0.3～0.4％、Mn：0.5～0.7％、Cr：2～3％、Mo：2.8～3.1％、Cu：0.8～1.2％、V：8～9％、B：0.002～0.003％、Sn：0.04～0.05％、Te：0.02～0.03％、Ce：0.01～0.02％、Zr：0.03～0.04％、Y：0.004～0.005％、P：0.01～0.02％、S：0.001～0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中：Cu/Sn＝20～24；步骤三、浇铸过程；步骤四、热处理，其中：风淬处理在振动工作平台上进行。该技术方案中的组分仍需进一步改进以提高其使用寿命，且合金含量较高，增加了成本，耐磨材料的实际成分离共晶点较远，液固两相区域过宽，导致凝固时离型腔外表面区域稍远区域，易呈现糊状凝固特点，易堵住补缩通道，容易产生缩松、缩孔的现象，该技术方案有待改进。
在中国专利申请号：201120021447中公开了一种耐磨衬板,包括衬板体,在衬板体的表面复合有高铬合金与陶瓷颗粒的复合网格，该技术方案可以提高或延长运行寿命数倍以上。但此种衬板的表面平缓，研磨体与衬板表面摩擦力不足会导致研磨体沿其衬板表面滑动，降低了研磨体的提升高度，且在整个表面复合陶瓷网格成本较高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，具有良好的机械性能，抗腐蚀、抗磨损，使用寿命长。
为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，各成分及重量百分比为：C：3.1—3.16％、Mn：1.2—1.3％、Cr：26.6—27％、Si：1.24—1.28％、Mo：0.5—0.6％、B：0.06—0.08％、Cu：0.06—0.08％、Re：0.04—0.06％、S：≤0.02％、P：≤0.02％；余量为Fe。
优选的，各成分及重量百分比为：C：3.12—3.16％、Mn：1.22—1.3％、Cr：26.6—26.8％、Si：1.25—1.28％、Mo：0.54—0.6％、B：0.065—0.08％、Cu：0.065—0.08％、Re：0.045—0.06％、S：≤0.02％、P：≤0.02％；余量为Fe。
优选的，各成分及重量百分比为：C：3.12％、Mn：1.22％、Cr：26.8％、Si：1.25％、Mo：0.6％、B：0.065％、Cu：0.075％、Re：0.055％、S：0.01％、P：0.02％；余量为Fe。
优选的，各成分及重量百分比为：C：3.15％、Mn：1.25％、Cr：26.6％、Si：1.28％、Mo：0.58％、B：0.075％、Cu：0.065％、Re：0.045％、S：0.02％、P：0.01％；余量为Fe。
颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：用珍珠砂覆盖液面；温度为1520—1525℃时加入锰铁；温度为1530—1535℃时加入硅铁、硼铁，并进行成分分析、微调；
(3)扒渣、终脱氧处理；
(4)加入钢包覆盖剂；
(5)加入Re进行变质处理：粒度1.0—1.5mm，在40—45％的铁水倒入钢水包时加入；
(6)进行浇铸：温度为1400—1420℃；
(7)淬火处理：200摄氏度以下装炉，在200摄氏度保温1.2—1.4小时，再以120℃/h的速率加热2小时，在温度为760—780℃时，保温0.6—0.8小时；在温度为1040—1060℃时，保温1.5—1.6小时，然后空淬；
(8)回火处理：在温度为240—260℃时，保温1.6—1.8小时，再以150℃/h的速率加热2小时，在温度为540—560℃时，保温1.2—1.4小时，然后再以120℃/h的速率冷却至室温。
优选的，步骤(6)浇铸前，在砂型的表面喷洒酒精，并点火烧结。
优选的，步骤(6)浇铸时，砂型的温度控制在230—250℃。防止缩松、缩孔的产生。
优选的，步骤(6)浇铸时长为6—8分钟。避免铁液变质后衰退至初始状态，同时防止缩松、缩孔的产生，避免降低显微组织密度和致密度及晶粒之间的有机联系和连接强度，从而避免降低耐磨衬板的韧性和耐磨性。
高铬合金耐磨铸铁铸态显微组织在室温时白色基体为初生奥氏体及其转变产物，骨骼状组织为共晶碳化物相互构成的树枝状结晶。高铬合金耐磨铸铁的共晶结晶与普通白口铸铁不同，当铸铁中含铬量足够高时，共晶结晶的固液相界面不规则，结晶区域变得较宽，呈现糊状结晶的特征。这样，冷到共晶线时，共晶碳化物趋于小平面方式生长，而共晶奥氏体趋于树枝状方式生长，这样，普通白口铸铁的共晶渗碳体为板片状结构，而高铬合金耐磨铸铁共晶碳化物为断续的块状，这就是高铬合金耐磨铸铁抗磨性和力学性能优于普通白口铸铁的主要原因。
高铬合金铸铁的组织和性能在某种意义上讲，主要取决于铬和碳的含量。高碳低铬时，其共晶碳化物为M3C；低碳高铬时，其共晶碳化物为M23C6；碳与铬适当配合则可得理想M7C3。M7C3的硬度达1200～1800HV，六方晶系，这种碳化物孤立分布，呈团球状和菊花状以及蠕虫状,对基体的割裂作用较小,高铬铸铁的韧性较好。碳量决定碳化物数量，随着含碳量增加，将增加碳化物数量,提高耐磨性。但随着含碳量增加基体中固溶合金元素减少,使基体得不到强化,引起淬透性降低。
对高铬合金铸铁而言，淬火态的耐磨性优于铸态，无论是淬火态或铸态,其耐磨性先是随含碳量增加而提高，当含碳量达到3.1％时耐磨性最佳，进一步提高含碳量耐磨性逐渐降低。铬量决定碳化物类型,高铬铸铁具有优越的耐磨性主要是显微组织中含有较多的M7C3碳化物所致。在碳化物与耐磨性关系中,耐磨性也是先随碳化物量增加而提高,当碳化物量增加到30％时,耐磨性的提高就不明显了。
铬除与碳形成碳化物外，尚有部分溶解于奥氏体中提高淬透性，当碳量不变增加铬量，或铬量不变降低碳量,均能使淬透性提高。综合分析，C：3.1—3.16％、Cr：26.5—27％。
C：与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，通过热处理提高硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高耐磨衬板的综合性能。
Mn：是强化元素，融入铁素体，强化基体，能够细化组织，提高衬板的强度、硬度、耐磨性。
Cr：提高材料的淬透性，能有效防止游离态的石墨产生，使普通渗碳体转变为合金渗碳体，以提高耐磨衬板整体的强度和硬度，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能，阻止石墨化、提高淬透性。
Si：一般w(Si)控制在0.5％～1.3％之间。随着高铬铸铁的深入研究，许多发达国家标准中硅含量控制在小于1.5％，多数控制在1.2～1.3％，尤其是生产湿磨铸件时，硅控制的上线，以提高耐蚀性。较高的硅有利于提高铸铁的铸造工艺性能，如流动性、利于脱氧；改善共晶碳化物形状；增加共晶碳化物数量，硅与铁的亲和力大于铬与铁的亲和力；强化基体组织等有利作用。值得指出的是：硅量超限时，淬透性不足将引起影响材料的耐磨性。
Mo：高铬铸铁中一部分进入碳化物,一部分溶入奥氏体，在亚共晶高铬白口铸铁中，溶入奥氏体基体中的钼主要是提高淬透性，能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。
Cu：能强化集体、提高淬透性，性价比高于Ni。
B：细化晶粒，尤其是共晶碳化物；提高淬透性。
Re：改善耐磨衬板的韧性和耐磨性。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的高铬合金耐磨衬板通过合理的改善配方，通过合理的熔炼、变质、浇铸等加工工艺，让耐磨衬板具有良好的耐磨性、硬度、强度、耐腐蚀性、韧性，通过浇铸时间、砂型温度的控制，防止缩松、缩孔的产生，也提高了耐磨衬板的韧性和耐磨性，表面邵氏A型硬度≥60度，冲击值≥5.0J/cm2，使用寿命为11000—12000小时，且合金种类少，降低了成本。
具体实施方式
下面对本发明做进一步说明：
实施例1：
一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，各成分及重量百分比为：C：3.1％、Mn：1.3％、Cr：26.6％、Si：1.28％、Mo：0.5％、B：0.08％、Cu：0.06％、Re：0.06％、S：0.01％、P：0.02％；余量为Fe。
颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：用珍珠砂覆盖液面；温度为1520℃时加入锰铁；温度为1535℃时加入硅铁、硼铁，并进行成分分析、微调；
(3)扒渣、终脱氧处理；
(4)加入钢包覆盖剂；
(5)加入Re进行变质处理：粒度1.0mm，在45％的铁水倒入钢水包时加入；
(6)进行浇铸：温度为1400℃，浇铸前，在砂型的表面喷洒酒精，并点火烧结，浇铸时，砂型的温度控制在250℃，浇铸时长为6分钟；
(7)淬火处理：200摄氏度以下装炉，在200摄氏度保温1.4小时，再以120℃/h的速率加热2小时，在温度为760℃时，保温0.8小时；在温度为1040℃时，保温1.6小时，然后空淬；
(8)回火处理：在温度为240℃时，保温1.8小时，再以150℃/h的速率加热2小时，在温度为540℃时，保温1.4小时，然后再以120℃/h的速率冷却至室温。
实施例2：
一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，各成分及重量百分比为：C：3.16％、Mn：1.2％、Cr：227％、Si：1.24％、Mo：0.6％、B：0.06％、Cu：0.08％、Re：0.04％、S：0.02％、P：0.01％；余量为Fe。
颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：用珍珠砂覆盖液面；温度为1525℃时加入锰铁；温度为1530℃时加入硅铁、硼铁，并进行成分分析、微调；
(3)扒渣、终脱氧处理；
(4)加入钢包覆盖剂；
(5)加入Re进行变质处理：粒度1.5mm，在40％的铁水倒入钢水包时加入；
(6)进行浇铸：温度为1420℃，浇铸前，在砂型的表面喷洒酒精，并点火烧结，浇铸时，砂型的温度控制在230℃，浇铸时长为8分钟；
(7)淬火处理：200摄氏度以下装炉，在200摄氏度保温1.2小时，再以120℃/h的速率加热2小时，在温度为780℃时，保温0.6小时；在温度为1060℃时，保温1.5小时，然后空淬；
(8)回火处理：在温度为260℃时，保温1.6小时，再以150℃/h的速率加热2小时，在温度为560℃时，保温1.2小时，然后再以120℃/h的速率冷却至室温。
实施例3：
一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，各成分及重量百分比为：C：3.15％、Mn：1.25％、Cr：26.8％、Si：1.25％、Mo：0.55％、B：0.07％、Cu：0.07％、Re：0.08％、S：0.02％、P：0.02％；余量为Fe。
颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：用珍珠砂覆盖液面；温度为1522℃时加入锰铁；温度为1534℃时加入硅铁、硼铁，并进行成分分析、微调；
(3)扒渣、终脱氧处理；
(4)加入钢包覆盖剂；
(5)加入Re进行变质处理：粒度1.2mm，在44％的铁水倒入钢水包时加入；
(6)进行浇铸：温度为1410℃，浇铸前，在砂型的表面喷洒酒精，并点火烧结，浇铸时，砂型的温度控制在240℃，浇铸时长为7分钟；
(7)淬火处理：200摄氏度以下装炉，在200摄氏度保温1.3小时，再以120℃/h的速率加热2小时，在温度为770℃时，保温0.7小时；在温度为1050℃时，保温1.55小时，然后空淬；
(8)回火处理：在温度为250℃时，保温1.7小时，再以150℃/h的速率加热2小时，在温度为550℃时，保温1.3小时，然后再以120℃/h的速率冷却至室温。
实施例4：
一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，各成分及重量百分比为：C：3.12％、Mn：1.22％、Cr：26.8％、Si：1.25％、Mo：0.6％、B：0.065％、Cu：0.075％、Re：0.055％、S：0.01％、P：0.02％；余量为Fe。
颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：用珍珠砂覆盖液面；温度为1522℃时加入锰铁；温度为1530℃时加入硅铁、硼铁，并进行成分分析、微调；
(3)扒渣、终脱氧处理；
(4)加入钢包覆盖剂；
(5)加入Re进行变质处理：粒度1.2mm，在42％的铁水倒入钢水包时加入；
(6)进行浇铸：温度为1405℃，浇铸前，在砂型的表面喷洒酒精，并点火烧结，浇铸时，砂型的温度控制在245℃，浇铸时长为6.5分钟；
(7)淬火处理：200摄氏度以下装炉，在200摄氏度保温1.25小时，再以120℃/h的速率加热2小时，在温度为765℃时，保温0.75小时；在温度为1045℃时，保温1.58小时，然后空淬；
(8)回火处理：在温度为245℃时，保温1.75小时，再以150℃/h的速率加热2小时，在温度为545℃时，保温1.25小时，然后再以120℃/h的速率冷却至室温。
实施例5：
一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，各成分及重量百分比为：C：3.15％、Mn：1.25％、Cr：26.6％、Si：1.28％、Mo：0.58％、B：0.075％、Cu：0.065％、Re：0.045％、S：0.02％、P：0.01％；余量为Fe。
颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：用珍珠砂覆盖液面；温度为1520℃时加入锰铁；温度为1530℃时加入硅铁、硼铁，并进行成分分析、微调；
(3)扒渣、终脱氧处理；
(4)加入钢包覆盖剂；
(5)加入Re进行变质处理：粒度1.5mm，在45％的铁水倒入钢水包时加入；
(6)进行浇铸：温度为1400℃，浇铸前，在砂型的表面喷洒酒精，并点火烧结，浇铸时，砂型的温度控制在230℃，浇铸时长为6分钟；
(7)淬火处理：200摄氏度以下装炉，在200摄氏度保温1.4小时，再以120℃/h的速率加热2小时，在温度为780℃时，保温0.8小时；在温度为1040℃时，保温1.5小时，然后空淬；
(8)回火处理：在温度为240℃时，保温1.6小时，再以150℃/h的速率加热2小时，在温度为560℃时，保温1.4小时，然后再以120℃/h的速率冷却至室温。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，其特征在于：所述的颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板的制备方法为以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：用珍珠砂覆盖液面；温度为1520—1525℃时加入锰铁；温度为1530—1535℃时加入硅铁、硼铁，并进行成分分析、微调；
(3)扒渣、终脱氧处理；
(4)加入钢包覆盖剂；
(5)加入Re进行变质处理：粒度1.0—1.5mm，在40—45％的铁水倒入钢水包时加入；
(6)进行浇铸：温度为1400—1420℃；
(7)淬火处理：200摄氏度以下装炉，在200摄氏度保温1.2—1.4小时，再以120℃/h的速率加热2小时，在温度为760—780℃时，保温0.6—0.8小时；在温度为1040—1060℃时，保温1.5—1.6小时，然后空淬；
(8)回火处理：在温度为240—260℃时，保温1.6—1.8小时，再以150℃/h的速率加热2小时，在温度为540—560℃时，保温1.2—1.4小时，然后再以120℃/h的速率冷却至室温；
其中所述的颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板各成分及重量百分比为：C：3.1—3.16％、Mn：1.2—1.3％、Cr：26.6—27％、Si：1.24—1.28％、Mo：0.5—0.6％、B：0.06—0.08％、Cu：0.06—0.08％、Re：0.04—0.06％、S：≤0.02％、P：≤0.02％；余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，其特征在于：各成分及重量百分比为：C：3.12—3.16％、Mn：1.22—1.3％、Cr：26.6—26.8％、Si：1.25—1.28％、Mo：0.54—0.6％、B：0.065—0.08％、Cu：0.065—0.08％、Re：0.045—0.06％、S：≤0.02％、P：≤0.02％；余量为Fe。
3.根据权利要求2所述的颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，其特征在于：各成分及重量百分比为：C：3.12％、Mn：1.22％、Cr：26.8％、Si：1.25％、Mo：0.6％、B：0.065％、Cu：0.075％、Re：0.055％、S：0.01％、P：0.02％；余量为Fe。
4.根据权利要求2所述的颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，其特征在于：各成分及重量百分比为：C：3.15％、Mn：1.25％、Cr：26.6％、Si：1.28％、Mo：0.58％、B：0.075％、Cu：0.065％、Re：0.045％、S：0.02％、P：0.01％；余量为Fe。
5.根据权利要求1所述的颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，其特征在于：所述的制备方法步骤(6)浇铸前，在砂型的表面喷洒酒精，并点火烧结。
6.根据权利要求1所述的颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，其特征在于：所述的制备方法步骤(6)浇铸时，砂型的温度控制在230—250℃。
7.根据权利要求1所述的颚式破碎机用高铬合金耐磨衬板，其特征在于：所述的制备方法步骤(6)浇铸时长为6—8分钟。
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