CN105420595A - 一种马贝奥三体复合相衬板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种马贝奥三体复合相衬板，其组分按重量百分比包括：C：3.5～3.9％，Si：2.0～2.6％，Mn：0.5～1.2％，Mo：0.14～0.20％，Cu：0.14～0.20％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe。本发明还公开了上述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，包括如下步骤：将废钢和增碳剂加入电炉中加热至熔融状态得到铁水；采用冲入法对铁水进行球化处理、一次孕育处理和二次孕育处理；浇注；将浇注后的衬板坯进行热处理得到马贝奥三体复合相衬板。本发明所得马贝奥三体复合相衬板具有高硬度、高强度、高韧性和高耐磨性能，适用于球磨机中使用。

Description

一种马贝奥三体复合相衬板及其制备方法
技术领域
本发明涉及衬板技术领域，尤其涉及一种马贝奥三体复合相衬板及其制备方法。
背景技术
球磨机是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一。球磨机是将块状物料破碎成粉状物料的机器，它在生产时球磨机筒体旋转，带动筒内的物料和钢球进行旋转形成落差撞击运动。球磨机靠装在钢球和物料与筒体内的空心挡料圈衬板或实心挡料圈衬板撞击，以及钢球、物料在旋转筒体内相互撞击摩擦作用将矿石等块状物料制成粉末，其中衬板可用来保护筒体，是重要的基础零部件，尤其是精密工业衬板在国民经济发展中起着重要作用，衬板使筒体免受研磨体和物料直接冲击和磨擦，同时也可利用不同形式的衬板来调整研磨体的运动状态，增强研磨体对物料的粉碎作用，有助于提高磨机的粉磨效率，增加产量，降低金属消耗，目前国内球磨机工作对象多为水泥、煤炭、矿石、煤渣等，对球磨机使用时的衬板破碎率、硬度及冲击韧性要求越来越高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种马贝奥三体复合相衬板及其制备方法，所得马贝奥三体复合相衬板具有高硬度、高强度、高韧性和高耐磨性能，适用于球磨机中使用。
本发明提出的一种马贝奥三体复合相衬板，其组分按重量百分比包括：C：3.5～3.9％，Si：2.0～2.6％，Mn：0.5～1.2％，Mo：0.14～0.20％，Cu：0.14～0.20％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe。
优选地，C、Mn、Si三者所占重量百分比符合如下关系：C-Mn＝1.8×Si-1.38％。
优选地，其组分按重量百分比包括：C：3.6～3.9％，Si：2.1～2.6％，Mn：0.6～1.2％，Mo：0.15～0.20％，Cu：0.14～0.20％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe。
本发明还提出的上述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢和增碳剂加入电炉中加热至熔融状态得到铁水，取样检测，各元素按重量百分比包括：C：3.5～4.0％，Si：0.8～1.2％，Mn：0.5～0.9％，Mo：0.12～0.18％，Cu：0.12～0.18％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe；
S2、采用冲入法对铁水进行球化处理、一次孕育处理和二次孕育处理；
S3、浇注；
S4、将浇注后的衬板坯进行热处理得到马贝奥三体复合相衬板。
优选地，S1中，增碳剂为石墨增碳剂。
优选地，S1的废钢中，Cr≤0.3wt％，Mn≤0.8wt％。
优选地，S2的球化处理中，球化剂为稀土硅镁合金。
优选地，S2的球化处理中，球化剂的粒度为5～25mm。
优选地，S2的球化处理中，球化剂与铁水的重量比为1～1.5：100，优选为1.2：100。
优选地，S2的球化处理中，球化处理温度为1500～1530℃，球化处理反应时间为45～65s。
铁水包应用球墨铸球专用铁水包，铁水包底部应做堤坝，使铁水可以对流，堤坝的高度应高于填充物10cm。
优选地，S2的一次孕育处理和二次孕育处理中，孕育剂为75硅钙钡合金。
优选地，S2的一次孕育处理和二次孕育处理中，孕育剂的粒度为3～8mm。
优选地，S2中，一次孕育处理的孕育剂与铁水的重量比为0.4～0.5：100，优选为0.45：100。
优选地，S2中，二次孕育处理的孕育剂与铁水的重量比为0.4～0.5：100，优选为0.45：100。
优选地，S2中，向铁水包中加入球化剂，接着将一次孕育处理的孕育剂覆盖在球化剂表面，将铁水注入铁水包中，球化剂和一次孕育处理的孕育剂进行球化处理和一次孕育处理；当铁水包中铁水占所有铁水总质量的45～55％时，在出铁槽中均匀撒入二次孕育处理的孕育剂，铁液进入出铁槽后，进行二次孕育处理。
孕育剂的加入速度及时间很重要，不能加得过快或过慢，铁水出完时，孕育剂也正好加完，边出铁水边加孕育剂。
优选地，S3中，浇注的温度为1360～1480℃。
优选地，S3中，浇注的时间为球化剂反应结束后10min内；否则会造成球化衰退，当超过时间时则不允许浇注。
由于铁水流动性很好，浇注时要注意速度，不能太快，防止铁水从模子中间合模线缝隙中漏出，同时需要向模具涂洒水基涂料，给模具降温，防止模具受损。
优选地，S4中，热处理包括淬火和回火。
优选地，S4的淬火过程中，淬火介质为高分子淬火液。
优选地，S4的淬火过程中，淬火介质温度≤40℃。
优选地，S4的淬火的具体过程为：升温至620～670℃，保温1.5～2.5h，接着升温至720～750℃，保温1.5～2.5h，再升温至800～850℃，保温1.5～2.5h，然后升温至880～900℃，保温1.5～2.5h，浸入淬火介质中3～9min。
优选地，S4的淬火的具体过程为：升温至650℃，保温2h，接着升温至730℃，保温2h，再升温至820℃，保温2h，然后升温至890℃，保温2h，浸入淬火介质中6min。
优选地，S4的回火过程中，回火温度为260～300℃，优选为280℃；回火时间为5～7h，优选为6h。
本发明采用高碳高硅的方式，提高了硬度、韧性，当碳、锰、硅元素含量为C-Mn＝1.8×Si-1.38％时，进一步提高了本发明的硬度和耐磨耐冲击性能；而制备过程中，向铁水中加入球化剂和孕育剂，以获得细小均匀分布的球状铸铁，使所得衬板具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性；再控制浇注温度和时间，避免造成球化衰退，接着进行淬火和回火，使本发明经过浇注形成奥氏体，然后置于高分子淬火液中进行淬火，使奥氏体转变形成马氏体，使奥氏体中固溶的碳原子没有时间扩散出晶胞，使金相结构由面心立方结构转变成为体心正方结构，大大提高本发明的硬度和强度；而控制回火温度，使本发明温度保持在贝氏体转变温度区间，使淬火过程中残留的奥氏体转变为贝氏体，能大幅提高本发明的韧性和耐磨性能。本发明所得马贝奥三体复合相衬板，其中含有马氏体、贝氏体和奥氏体，具有高硬度、高强度、高韧性和高耐磨性能，使之适用于球磨机中使用。
经检测，本发明所得马贝奥三体复合相衬板的表面硬度≥56HRC，冲击韧性≥10J/cm2，落球次数≥30000次。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种马贝奥三体复合相衬板，其组分按重量百分比包括：C：3.5％，Si：2.0％，Mn：0.5％，Mo：0.14％，Cu：0.14％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe。
本发明还提出的上述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢和增碳剂加入电炉中加热至熔融状态得到铁水，取样检测，各元素按重量百分比包括：C：3.5％，Si：0.8％，Mn：0.5％，Mo：0.12％，Cu：0.12％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe；
S2、向铁水包中加入球化剂，接着将一次孕育处理的孕育剂覆盖在球化剂表面，将铁水注入铁水包中，球化剂和一次孕育处理的孕育剂进行球化处理和一次孕育处理，球化处理温度为1500℃，球化处理反应时间为65s；当铁水包中铁水占所有铁水总质量的45％时，在出铁槽中均匀撒入二次孕育处理的孕育剂，铁液进入出铁槽后，进行二次孕育处理，其中一次孕育处理和二次孕育处理中，孕育剂均为粒度为3～8mm的75硅钙钡合金；
其中，球化剂与铁水的重量比为1：100，一次孕育处理的孕育剂与铁水的重量比为0.5：100，二次孕育处理的孕育剂与铁水的重量比为0.4：100；
S3、浇注，浇注的温度为1480℃，浇注的时间为球化剂反应结束后10min内；
S4、将浇注后的衬板坯进行淬火，升温至620℃，保温2.5h，接着升温至720℃，保温2.5h，再升温至800℃，保温2.5h，然后升温至880℃，保温2.5h，浸入温度≤40℃的高分子淬火液中3min，回火得到马贝奥三体复合相衬板，回火温度为300℃，回火时间为5h。
实施例2
本发明提出的一种马贝奥三体复合相衬板，其组分按重量百分比包括：C：3.9％，Si：2.6％，Mn：1.2％，Mo：0.20％，Cu：0.20％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe。
本发明还提出的上述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢和石墨增碳剂加入电炉中加热至熔融状态得到铁水，取样检测，各元素按重量百分比包括：C：4.0％，Si：1.2％，Mn：0.9％，Mo：0.18％，Cu：0.18％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe；
S2、向铁水包中加入粒度为5～25mm的稀土硅镁合金，接着将一次孕育处理的孕育剂覆盖在球化剂表面，将铁水注入铁水包中，球化剂和一次孕育处理的孕育剂进行球化处理和一次孕育处理，球化处理温度为1530℃，球化处理反应时间为45s；当铁水包中铁水占所有铁水总质量的55％时，在出铁槽中均匀撒入二次孕育处理的孕育剂，铁液进入出铁槽后，进行二次孕育处理，其中一次孕育处理和二次孕育处理中，孕育剂均为粒度为3～8mm的75硅钙钡合金；
其中，稀土硅镁合金与铁水的重量比为1.5：100，一次孕育处理的75硅钙钡合金与铁水的重量比为0.4：100，二次孕育处理的75硅钙钡合金与铁水的重量比为0.5：100；
S3、浇注，浇注的温度为1360℃，浇注的时间为稀土硅镁合金反应结束后10min内；
S4、将浇注后的衬板坯进行淬火，升温至670℃，保温1.5h，接着升温至750℃，保温1.5h，再升温至850℃，保温1.5h，然后升温至900℃，保温1.5h，浸入温度≤40℃的高分子淬火液中9min，回火得到马贝奥三体复合相衬板，回火温度为260℃，回火时间为7h。
实施例3
本发明提出的一种马贝奥三体复合相衬板，其组分按重量百分比包括：C：3.9％，Si：2.6％，Mn：1.2％，Mo：0.20％，Cu：0.20％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe。
本发明还提出的上述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢和石墨增碳剂加入电炉中加热至熔融状态得到铁水，取样检测，各元素按重量百分比包括：C：4.0％，Si：1.2％，Mn：0.9％，Mo：0.18％，Cu：0.18％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe；
S2、向铁水包中加入粒度为5～25mm的稀土硅镁合金，接着将一次孕育处理的孕育剂覆盖在球化剂表面，将铁水注入铁水包中，球化剂和一次孕育处理的孕育剂进行球化处理和一次孕育处理，球化处理温度为1520℃，球化处理反应时间为52s；当铁水包中铁水占所有铁水总质量的48％时，在出铁槽中均匀撒入二次孕育处理的孕育剂，铁液进入出铁槽后，进行二次孕育处理，其中一次孕育处理和二次孕育处理中，孕育剂均为粒度为3～8mm的75硅钙钡合金；
其中，稀土硅镁合金与铁水的重量比为1.4：100，一次孕育处理的75硅钙钡合金与铁水的重量比为0.47：100，二次孕育处理的75硅钙钡合金与铁水的重量比为0.43：100；
S3、浇注，浇注的温度为1420℃，浇注的时间为稀土硅镁合金反应结束后10min内；
S4、将浇注后的衬板坯进行淬火，升温至640℃，保温1.8h，接着升温至740℃，保温2.2h，再升温至830℃，保温1.8h，然后升温至880℃，保温2.2h，浸入温度≤40℃的高分子淬火液中8min，回火得到马贝奥三体复合相衬板，回火温度为270℃，回火时间为6.5h。
实施例4
本发明提出的一种马贝奥三体复合相衬板，其组分按重量百分比包括：C：3.6％，Si：2.1％，Mn：0.6％，Mo：0.15％，Cu：0.14％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe。
本发明还提出的上述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢和石墨增碳剂加入电炉中加热至熔融状态得到铁水，取样检测，各元素按重量百分比包括：C：3.5％，Si：0.8％，Mn：0.5％，Mo：0.12％，Cu：0.12％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe；
S2、向铁水包中加入粒度为5～25mm的稀土硅镁合金，接着将一次孕育处理的孕育剂覆盖在球化剂表面，将铁水注入铁水包中，球化剂和一次孕育处理的孕育剂进行球化处理和一次孕育处理，球化处理温度为1510℃，球化处理反应时间为55s；当铁水包中铁水占所有铁水总质量的50％时，在出铁槽中均匀撒入二次孕育处理的孕育剂，铁液进入出铁槽后，进行二次孕育处理，其中一次孕育处理和二次孕育处理中，孕育剂均为粒度为3～8mm的75硅钙钡合金；
其中，稀土硅镁合金与铁水的重量比为1.2：100，一次孕育处理的75硅钙钡合金与铁水的重量比为0.45：100，二次孕育处理的75硅钙钡合金与铁水的重量比为0.45：100；
S3、浇注，浇注的温度为1400℃，浇注的时间为稀土硅镁合金反应结束后10min内；
S4、将浇注后的衬板坯进行淬火，升温至650℃，保温2h，接着升温至730℃，保温2h，再升温至820℃，保温2h，然后升温至890℃，保温2h，浸入温度≤40℃的高分子淬火液中6min，回火得到马贝奥三体复合相衬板，回火温度为280℃，回火时间为6h。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种马贝奥三体复合相衬板，其特征在于，其组分按重量百分比包括：C：3.5～3.9％，Si：2.0～2.6％，Mn：0.5～1.2％，Mo：0.14～0.20％，Cu：0.14～0.20％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述马贝奥三体复合相衬板，其特征在于，C、Mn、Si三者所占重量百分比符合如下关系：C-Mn＝1.8×Si-1.38％。
3.根据权利要求1或2所述马贝奥三体复合相衬板，其特征在于，其组分按重量百分比包括：C：3.6～3.9％，Si：2.1～2.6％，Mn：0.6～1.2％，Mo：0.15～0.20％，Cu：0.14～0.20％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe。
4.一种如权利要求1～3任一项所述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将废钢和增碳剂加入电炉中加热至熔融状态得到铁水，取样检测，各元素按重量百分比包括：C：3.5～4.0％，Si：0.8～1.2％，Mn：0.5～0.9％，Mo：0.12～0.18％，Cu：0.12～0.18％，Cr：＜0.3％，S：＜0.05％，P：＜0.05％，余量为Fe；
S2、采用冲入法对铁水进行球化处理、一次孕育处理和二次孕育处理；
S3、浇注；
S4、将浇注后的衬板坯进行热处理得到马贝奥三体复合相衬板。
5.根据权利要求4所述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，其特征在于，S1中，增碳剂为石墨增碳剂；优选地，S1的废钢中，Cr≤0.3wt％，Mn≤0.8wt％；优选地，S2的球化处理中，球化剂为稀土硅镁合金；优选地，S2的球化处理中，球化剂的粒度为5～25mm。
6.根据权利要求4或5所述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，其特征在于，S2的球化处理中，球化剂与铁水的重量比为1～1.5：100，优选为1.2：100；优选地，S2的球化处理中，球化处理温度为1500～1530℃，球化处理反应时间为45～65s。
7.根据权利要求4-6任一项所述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，其特征在于，S2的一次孕育处理和二次孕育处理中，孕育剂为75硅钙钡合金；优选地，S2的一次孕育处理和二次孕育处理中，孕育剂的粒度为3～8mm；优选地，S2中，一次孕育处理的孕育剂与铁水的重量比为0.4～0.5：100，优选为0.45：100；优选地，S2中，二次孕育处理的孕育剂与铁水的重量比为0.4～0.5：100，优选为0.45：100；优选地，S2中，向铁水包中加入球化剂，接着将一次孕育处理的孕育剂覆盖在球化剂表面，将铁水注入铁水包中，球化剂和一次孕育处理的孕育剂进行球化处理和一次孕育处理；当铁水包中铁水占所有铁水总质量的45～55％时，在出铁槽中均匀撒入二次孕育处理的孕育剂，铁液进入出铁槽后，进行二次孕育处理。
8.根据权利要求4-7任一项所述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，其特征在于，S3中，浇注的温度为1360～1480℃；优选地，S3中，浇注的时间为球化剂反应结束后10min内。
9.根据权利要求4-8任一项所述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，其特征在于，S4中，热处理包括淬火和回火；优选地，S4的淬火过程中，淬火介质为高分子淬火液；优选地，S4的淬火过程中，淬火介质温度≤40℃。
10.根据权利要求4-9任一项所述马贝奥三体复合相衬板的制备方法，其特征在于，S4的淬火的具体过程为：升温至620～670℃，保温1.5～2.5h，接着升温至720～750℃，保温1.5～2.5h，再升温至800～850℃，保温1.5～2.5h，然后升温至880～900℃，保温1.5～2.5h，浸入淬火介质中3～9min；优选地，S4的淬火的具体过程为：升温至650℃，保温2h，接着升温至730℃，保温2h，再升温至820℃，保温2h，然后升温至890℃，保温2h，浸入淬火介质中6min；优选地，S4的回火过程中，回火温度为260～300℃，优选为280℃；回火时间为5～7h，优选为6h。
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