CN105457722B - 双金属复合式耐磨衬板制作方法 - Google Patents

双金属复合式耐磨衬板制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明双金属复合式耐磨衬板制作方法涉及器械技术领域。采用“双金属复合”关键技术,双金属复合式耐磨衬板其中间钢板的一面与含有变质复合剂的高鉻铁铸件、中间钢板的另一面与碳钢铸件均以浇铸方式连接。双金属复合式耐磨衬板制作方法为:将含有变质复合剂的高鉻铸铁熔浆对衬板铸造模型中的高鉻铁铸件模型、碳钢熔浆对衬板铸造模型中的碳钢铸件模型同时实施浇铸制作的毛坯铸件整理成铸件,铸件经空冷淬火制成淬火铸件,淬火铸件经回火制成双金属复合式耐磨衬板。应用于球磨机中。衬板结构巧妙、制作方法简捷、效果稳定可靠、易制作且成本低。

Description

双金属复合式耐磨衬板制作方法
技术领域
本发明双金属复合式耐磨衬板制作方法,涉及机械技术领域;特别涉及燃煤火电站的机械部件技术领域;具体涉及双金属复合式耐磨衬板制作方法技术领域。
背景技术
就燃煤火电站锅炉所使用的球磨机而言,按筒体的长度和直径之比分类为:①.短磨机;②.中长磨机;③长磨机。球磨机的筒体是主要工作部件之一,被研磨的物料是在筒体内受到研磨体的冲击和研磨作用而研磨成细粉末的。固定在磨煤机筒体及端部内壁上且起研磨作用的关键部件就是衬板。衬板按其结构分类有:A.平衬板、B.压条衬板、C.凸棱衬板、D.波型衬板、E.阶梯衬板、F.半球型衬板、G.小波纹衬板、H.分级衬板、I.端盖衬板;J.沟槽衬板;K.圆角方型衬板等。刚出现的磨煤机时是没有衬板的,但在实际磨料中,人们发现这种磨煤机的筒体及端盖很快就被磨穿,所以开始研究在其内表面安装衬垫保护筒体及端盖,这就产生了磨矿机衬板。衬板作用是:保护筒体,使筒体免受钢球和物料的直接冲击和摩擦,另外,利用不同结构形式的衬板可调整球磨机的带球高度和各仓内物料的运动状态,提高磨煤机制粉细度及出粉产量。衬板的工作原理是:当球磨机旋转时,球磨机筒体和固定在内壁上的衬板及衬板上的钢球物料与球磨机一起旋转并带到一定高度,由于其自身的重力作用,像抛射体一样落下,将筒体内的物料击碎,完成磨粉作业。同时衬板与钢球物料之间还存在滚动和滑动的摩擦,也对物料起到研磨粉碎作用。衬板是磨煤机中的主要磨损件,衬板的磨损对磨煤出力有很大的影响,衬板磨损严重时,磨煤机出力会大幅度降低。目前我国常用的磨煤机金属衬板材料主要有以下4大类:(1)高锰钢衬板:初始硬度仅为HB 179~229,经检测,磨损后的硬度也只有HB240~350;这说明在使用过程中(特别是在中小型磨机上)并没有得到充分的加工硬化效应,没能充分发挥其抗冲击的耐磨性能;同时,它的屈服强度低,容易产生塑性变形,使衬板凸起,严重时会拉断安装螺栓,使拆卸困难。(2)中、高碳合金钢衬板:由于高锰钢用作磨机衬板有它的局限性,因此各种中、高碳钢应运而生;从化学成分来讲,这类钢中均含有一定量的Cr和Mo,有的还含有较高的Si和Mn,经热处理后其组织可为回火马氏体或珠光体及少量碳化物;ak为30~40J/cm2,HRC为50~55,珠光体钢的耐磨性稍差,但它在铸造或使用过程中产生的裂纹倾向性小;它含合金元素少、成本低,与白口铁比韧性好,与高锰钢比,初始硬度高、强度高、生产适应性强,但耐磨性不高。(3)高铬铸铁(钢)衬板:此类铸铁(钢)是在白口铁中加入12%~30%的Cr及一定量的Mo而形成的;冲击韧性ak为6~12J/cm2,HRC为50~60,要在感应炉或电炉中熔炼,经奥氏体化后可以油淬且应尽快回火;其韧性及抗裂纹倾向都比高锰钢及中、高碳合金差,但耐磨性却提高,在实际应用中只适用于衬板形状小型化。(4)低铬铸铁(钢)衬板:含Cr 2%左右及少量的Mo、Cu等元素,ak为4~6J/cm2,HRC为55~60,韧性及耐磨性虽比高铬铸铁差,但它可用冲天炉熔炼,故适用于小型磨机的细仓衬板。
由于高锰钢衬板,中、高碳合金钢衬板,低铬铸铁(钢)衬板及高铬铸铁(钢)衬板这些已有公知技术及现状存在着在生产应用中硬度低、冲击韧性小、耐磨性差、钢材消耗量大、生产成本高等一系列不足、缺陷与弊端,基于发明人的专业知识与工作经验及对事业的不懈追求,发明人在认真调查、分析、了解、总结、研究已有公知技术及现状基础上,特采取“双金属复合”关键技术,研制成功了“双金属复合式耐磨衬板”新产品及“双金属复合式耐磨衬板制作方法”的新方法。有效的解决了已有公知技术与现状存在的不足、缺陷与弊端。
发明内容
本发明采取“双金属复合”关键技术,双金属复合式耐磨衬板其中间钢板的一面与含有变质复合剂的高鉻铁铸件、中间钢板的另一面与碳钢铸件均以浇铸方式连接。双金属复合式耐磨衬板制作方法为:将含有变质复合剂的高鉻铸铁熔浆对衬板铸造模型中的高鉻铁铸件模型、碳钢熔浆对衬板铸造模型中的碳钢铸件模型同时实施浇铸制作的毛坯铸件整理成铸件,铸件经空冷淬火制成淬火铸件,淬火铸件经回火制成双金属复合式耐磨衬板。
通过本发明达到的目的是:①、采取“双金属复合”关键技术,提供了“双金属复合式耐磨衬板”新产品及“双金属复合式耐磨衬板制作方法”的新方法。②、本发明在原来的高铬铸铁已有成分基础上,添加了多种微量合金元素,重新确定化学成分分配结构,改善和提高了抗磨材料的综合性能。③、本发明合理优化了衬板的厚度,减轻了衬板的重量,增加了钢球物料的研磨面积。④、本发明改变了衬板研磨面的形状,由原来的波浪形改为锯齿形且确定了锯齿的高度,使衬板带球的高度更趋合理。⑤、本发明由单一材料的衬板结构改为双液双金属复合衬板结构,研究确定并解决了高铬铸铁与复合材料的浇铸工艺。⑥、本发明增加了变质复合剂,研究确定并解决了高铬铸铁铸造性能较差、热导率低、塑性差、收缩量大的问题。⑦、本发明将铸钢和铸铁的特点相结合,研究确定并解决了铸件的补缩问题。本发明作到了严格控制双金属复合衬板热处理工艺曲线,使材质组织结构实现了细化,达到了更为合适的硬度和冲击韧性的目的。⑧、本发明衬板的结构简单巧妙、衬板的制作方法科学合理、衬板的使用效果稳定可靠、衬板易于制作成本低。⑨、本发明解决了已有公知技术与现状存在的不足、缺陷与弊端。⑩、本发明的研制成功,有效提高到了本行业的技术水平,可广泛推广应用。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案为:
一种双金属复合式耐磨衬板制作方法,由中间钢板、高鉻铁铸件、碳钢铸件构成所述双金属复合式耐磨衬板,其中间钢板的一面与由含有变质复合剂的高鉻铸铁熔浆凝固后构成的高鉻铁铸件、中间钢板的另一面与由碳钢熔浆凝固后构成的碳钢铸件均以浇铸的方式相连接;
所述中间钢板、碳钢铸件均为设置有螺栓孔的板状结构,所述高鉻铁铸件为设置有螺栓沉孔且设置有锯齿形凸齿的板状结构;
其制作步骤如下:
①、衬板铸造模型制作:在中间钢板的一面用消失模冷胶粘接由聚苯乙烯泡沫板制作的高鉻铁铸件模型、且在中间钢板的另一面用消失模冷胶粘接由聚苯乙烯泡沫板制作的碳钢铸件模型,所述高鉻铁铸件模型、中间钢板、碳钢铸件模型共同构成衬板模型;在衬板模型表面涂刷3遍以上厚度为1.5-2.5毫米的消失模涂料后置于40-50℃条件下烘干;将烘干后的衬板模型置于沙箱中用沙填埋振实、覆盖塑料膜后再加一层沙压实,在浇道口处做好浇盆口,从而制作成衬板铸造模型待用;
②、高鉻铸铁熔浆熔炼:以熔炼高鉻铸铁熔浆为基础,先将碳含量小于2.0%的622.7重量份废钢、鉬含量为55.2%的18.1重量份鉬铁装入中频炉的炉底,中频炉以800KW/h功率对炉底中的所述废钢及鉬铁进行熔化后,再装入鉻含量为58.13%的250重量份高碳鉻铁、鉻含量为55%的80重量份低碳鉻铁、鎳含量为100%的10重量份鎳板,待所述高碳鉻铁、低碳鉻铁、鎳板也完全熔化并对中频炉内的温度升至1480℃后,再加入锰含量为75.47%的9.3重量份中碳锰铁、铜含量为99.7%的9.91重量份铜,并使所述中碳锰铁及铜熔化,出炉前加入2重量份的铝块进行脱氧除渣,从而熔炼成高鉻铸铁熔浆,控制所述高鉻铸铁熔浆的出炉温度为1520-1560℃待用;
③、碳钢熔浆熔炼:以熔炼700重量份碳钢熔浆为基础,先将碳含量小于2.0%的666重量份废钢装入中频炉中进行熔化后,再加入锰含量为75.47%的4重量份中碳锰铁、碳含量为4.24%的30重量份球12铸造用生铁,待所述中碳锰铁、球12铸造用生铁也完全熔化并对中频炉内的温度升至1500℃后,加入1.4重量份的铝块进行脱氧除渣,从而熔炼成碳钢熔浆待用;
④、浇铸:浇铸前5分钟便开始连续对装有所述衬板铸造模型的砂箱抽真空且维持0.04-0.06MPa的负压,在待装高鉻铸铁熔浆的浇包中放入钛含量65-75%的3.5重量份钛铁、铌含量70-80%的2重量份铌铁、硼含量19-21%的1.5重量份硼铁、硅含量41.31%的2.5重量份稀土硅,所述钛铁、铌铁、硼铁、稀土硅共同构成变质复合剂,再将所述高鉻铸铁熔浆倒入该浇包中停留1-2分钟,待放有所述变质复合剂的高鉻铸铁熔浆温度为1400-1450℃状态下,对所述衬板铸造模型中的高鉻铁铸件模型实施浇注,同时以碳钢熔浆温度为1400-1450℃状态下对所述衬板铸造模型中的碳钢铸件模型实施浇铸,从而构成所述高鉻铸铁熔浆与碳钢熔浆的双液同时浇铸,双液同时浇注后继续维持0.04-0.06MPa的负压10分钟,含有所述变质复合剂的高鉻铸铁熔浆凝固后便为高鉻铁铸件,所述碳钢熔浆凝固后便为碳钢铸件,1小时后倒箱便制作成毛坯铸件;
⑤、整理:待毛坯铸件冷却至100℃-150℃时去除浇道并打磨干净便制作成铸件;
⑥、空冷淬火:对铸件以每小时60℃-80℃的速度加热升温至650℃时保温1小时,然后以每小时100℃-120℃的速度加热升温至850℃时保温15分钟,再以每小时100℃-120℃的速度加热升温至1050℃时保温3-6小时,然后用强风冷却至室温便制作成淬火铸件;
⑦、回火:对淬火铸件以每小时80℃-120℃的速度加热升温至350℃时保温3-5小时,然后断开电源随炉冷却至室温后出炉便制作成双金属复合式耐磨衬板成品;
所述模型制作时对中间钢板进行酸洗且烘干,所述中间钢板厚度为3毫米;
所述双金属复合式耐磨衬板成品中高鉻铁铸件的硬度为58-62.5、冲击韧性为ak10.2~13.67J/cm2、金相组织为回火马氏体加碳化物,用线切割机切开所述双金属复合式耐磨衬板的复合界面未见钢水冲混、三层复合处结合良好且呈冶金结合状;
所述双金属复合式耐磨衬板成品中的高鉻铁铸件为耐磨层,所述耐磨层的元素含量为:碳含量2.9-3.3%、鉬含量0.4-0.6%、硅含量0.5%-0.6%、鉻含量24-28%、鎳含量0.2-0.6%、锰含量0.6-0.8%、铜含量0.4-0.6%。
所述在待装高鉻铸铁熔浆的浇包中放入变质复合剂的重量份替换为:钛铁为3-4重量份、铌铁为2重量份、硼铁为1.5重量份、稀土硅为2.5-3重量份。
由于采用了本发明所提供的技术方案;由于本发明采取了“双金属复合”关键技术;由于本发明双金属复合式耐磨衬板其中间钢板的一面与含有变质复合剂的高鉻铁铸件、中间钢板的另一面与碳钢铸件均以浇铸方式连接。双金属复合式耐磨衬板制作方法为:将含有变质复合剂的高鉻铸铁熔浆对衬板铸造模型中的高鉻铁铸件模型、碳钢熔浆对衬板铸造模型中的碳钢铸件模型同时实施浇铸制作的毛坯铸件整理成铸件,铸件经空冷淬火制成淬火铸件,淬火铸件经回火制成双金属复合式耐磨衬板。使得本发明与已有公知技术与现状相比,获得的有益效果是:
1、本发明采取了“双金属复合”关键技术,从而提供了“双金属复合式耐磨衬板”新产品及“双金属复合式耐磨衬板制作方法”的新方法。
2、本发明在原来的高铬铸铁已有成分基础上,添加了多种微量合金元素,重新确定化学成分分配结构,改善和提高了抗磨材料的综合性能。
3、本发明合理优化了衬板的厚度,在已有公知技术衬板厚度的基础上减薄10-15mm,减轻了衬板的重量,增加了钢球物料的研磨面积。
4、本发明对衬板的结构进行了更优化设计,将已有公知技术衬板一体材料结构改为双液双金属复合结构,改变了衬板研磨面的形状,由原来的波浪形改为锯齿形且确定了锯齿的高度,使衬板带球的高度更趋合理,在耐磨面开有若干条深度合适的弧形环形沟槽,即在衬板研磨面设计环形沟槽,增加了钢球物料研磨面积。
5、本发明由单一材料的衬板结构改为双液双金属复合衬板结构,研究确定并解决了高铬铸铁与复合材料的浇铸工艺。
6、本发明增加了变质复合剂,研究确定并解决了高铬铸铁铸造性能较差、热导率低、塑性差、收缩量大的问题。
7、本发明将铸钢和铸铁的特点相结合,研究确定并解决了铸件的补缩问题;本发明作到了严格控制双金属复合衬板热处理工艺曲线,使材质组织结构实现了细化,达到了更为合适的硬度和冲击韧性的目的。
8、本发明保留吸收了高铬铸铁硬度高、耐磨性能好的优点,同时又弥补了它韧性较低及在中等以上冲击磨损工况条件下容易脱落断裂的不足、缺陷与弊端;具有硬度高、韧性好、耐磨性好、应用范围广的有益效果,填补了衬板技术的空白。需要具体重点说明的是:①含碳量高,形成碳化物多,基体综合硬度高,耐磨性好,含碳量低,韧性高,耐磨性差,而材料的耐磨性主要取决于硬度和韧性的均衡搭配;本发明作到了硬度和韧性的均衡搭配。②铬是高铬铸铁中的主要元素之一,它能大大提高材料的淬透性,且使冷却转变曲线右移;铬含量大于10%即可形成型高硬度碳化物,随着含铬量的增加,共晶碳化物数量增加,且其形态发生变化,但过高的铬含量大大降低材料的冲击韧性,本发明作到了铬含量的科学合理。③钼是强烈提高材料淬透性的重要元素之一,不仅提高共析转变温度,而且提高马氏体改进冶炼工艺,开始转变温度。当铬碳比较高时,少量的钼与铜配合使用,能有效的抑制珠光体形成;当钼以富聚的形式存在,形成细小、分布不均的高钼碳化物,细化组织晶粒,提高材料硬度和韧性,本发明作到了钼含量的科学合理。④镍是稳定奥氏体的主要元素之一,其扩大奥氏体相区,使奥氏体连续转变曲线右移,并降低临界冷却速度降低马氏体开始转变温度,其无限固溶于奥氏体中,不形成任何碳化物,大大提高材料的韧性,本发明作到了镍含量的科学合理。⑤铜的作用类似镍,减慢奥氏体转变的冷却速度,且固溶强化基体,本发明作到了铜含量的科学合理。⑥锰扩大奥氏体相区,降低马氏体开始转变温度,由于锰含量过高而产生粗大的针状马氏体,本发明作到了锰含量的科学合理。⑦硅固溶于奥氏体基体中,在共晶碳化物的周边硅浓度有所富集,使硅浓度降低,易形成硬而脆的马氏体和微观裂纹,并沿界面扩展,是材料微观剥落的促成因素,因此高铬铸铁中的硅含量不宜过高,本发明作到了硅含量的科学合理。⑧关于复合变质剂:加入复合变质剂,使晶粒细化,碳化物分散、断网、均匀分布,去除变质夹杂,起到脱氧、脱硫、去气的作用,本发明科学合理的应用了复合变质剂。⑨本发明的各元素化学成分分配科学合理。
9、本发明的工艺简单易行、生产可靠、成本相对较低。
10、本发明的衬板采用合理的结构和科学的金属材料配方,使热处理后的机械性能达到硬度H R C60-63,冲击韧性ak:10-13J/cm2(10x 10x50mm无缺口试样),耐磨性是高锰钢、低合金钢衬板的3到4倍,大大延长了球磨机衬板的使用寿命。
11、一套已有公知技术与现状的普通钢球磨煤机筒体衬板为50万元(10万元/年),其使用周期在5年左右。本发明的衬板为80万元(8万元/年),使用周期在10年左右,每年可节约2万元(不包括多出一次的安装成本),这样便大大减少了磨煤机衬板更换和检修时间,也降低了检修维护成本。
12、本发明通过优化衬板厚度结构设计,减轻了衬板自身重量,降低了磨煤机运行电耗。
13、本发明通过改变衬板研磨面的构造,提高了钢球与衬板的碾磨能力,减少了钢球的添加量。
14、本发明的衬板产品应用,使煤粉细度和制粉产量得到了提高,由于衬板重量减轻了20%以上,磨煤机电机负荷降低了15%-20%,运行电流随之下降。本发明的衬板在某电厂进行了试用性考核,试用性考核的结果是:和原来的衬板相比,本发明的衬板可使每台磨煤机每小时节约用电120度左右,如果3号机组的4台磨煤机全部使用本发明的衬板,如果以3台磨煤机一年运行300天、电费0.42元/度来计算,则一年电费就可节约108.8万元。
15、本发明的衬板采用双液双金属结构,提高了衬板的冲击韧性、同时节省了1/3以上高铬铸铁耐磨材料。以一台磨煤机衬板重量50.76吨计算,可节约耐磨材料16.92吨,按高韧性钢每吨4500元、耐磨材料14400元价格计算,每台磨煤机应用本发明的衬板可节约成本16.75万元。
16、本发明的衬板单块体积小,每块衬板重量不到原来的二分一,相比之前衬板的笨重和庞大,其安装、检修、维护更方便,降低了检修工人的劳动强度。
17、衬板的用途十分广泛,所有金属矿山、水泥建材、火力发电行业的球磨机,衬板是其必不可少的部件;每年消耗的衬板材料有数十万吨之多。本发明的研制成功,其节材及节能效果非常明显,具有显著的经济效益和市场前景。
18、本发明衬板的结构简单巧妙、衬板的制作方法科学合理、衬板的使用效果稳定可靠、衬板易于制作成本低。
19、本发明解决了已有公知技术与现状存在的不足、缺陷与弊端。
20、本发明的研制成功,有效提高到了本行业的技术水平,可广泛推广应用。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中双金属复合式耐磨衬板的侧视示意图。
图2为本发明具体实施方式中双金属复合式耐磨衬板的主视示意图。
图3为图2的A-A向剖面示意图。
图4为图2的B-B向剖面示意图。
图5为本发明具体实施方式中双金属复合式耐磨衬板制作方法工艺过程的窗框示意图。
图中的标号:1、中间钢板,2、高鉻铁铸件,3、碳钢铸件。
具体实施方式
具体实施方式一
下面结合说明书附图,对本发明作详细描述。正如说明书附图所示:
一种双金属复合式耐磨衬板制作方法,由中间钢板1、高鉻铁铸件2、碳钢铸件3构成所述双金属复合式耐磨衬板,其中间钢板1的一面与由含有变质复合剂的高鉻铸铁熔浆凝固后构成的高鉻铁铸件2、中间钢板1的另一面与由碳钢熔浆凝固后构成的碳钢铸件3均以浇铸的方式相连接;
所述中间钢板1、碳钢铸件3均为设置有螺栓孔的板状结构,所述高鉻铁铸件2为设置有螺栓沉孔且设置有锯齿形凸齿的板状结构;
其制作步骤如下:
①、衬板铸造模型制作:在中间钢板1的一面用消失模冷胶粘接由聚苯乙烯泡沫板制作的高鉻铁铸件2模型、且在中间钢板1的另一面用消失模冷胶粘接由聚苯乙烯泡沫板制作的碳钢铸件3模型,所述高鉻铁铸件2模型、中间钢板1、碳钢铸件3模型共同构成衬板模型;在衬板模型表面涂刷3遍以上厚度为1.5-2.5毫米的消失模涂料后置于40-50℃条件下烘干;将烘干后的衬板模型置于沙箱中用沙填埋振实、覆盖塑料膜后再加一层沙压实,在浇道口处做好浇盆口,从而制作成衬板铸造模型待用;
②、高鉻铸铁熔浆熔炼:以熔炼高鉻铸铁熔浆为基础,先将碳含量小于2.0%的622.7重量份废钢、鉬含量为55.2%的18.1重量份鉬铁装入中频炉的炉底,中频炉以800KW/h功率对炉底中的所述废钢及鉬铁进行熔化后,再装入鉻含量为58.13%的250重量份高碳鉻铁、鉻含量为55%的80重量份低碳鉻铁、鎳含量为100%的10重量份鎳板,待所述高碳鉻铁、低碳鉻铁、鎳板也完全熔化并对中频炉内的温度升至1480℃后,再加入锰含量为75.47%的9.3重量份中碳锰铁、铜含量为99.7%的9.91重量份铜,并使所述中碳锰铁及铜熔化,出炉前加入2重量份的铝块进行脱氧除渣,从而熔炼成高鉻铸铁熔浆,控制所述高鉻铸铁熔浆的出炉温度为1520-1560℃待用;
③、碳钢熔浆熔炼:以熔炼700重量份碳钢熔浆为基础,先将碳含量小于2.0%的666重量份废钢装入中频炉中进行熔化后,再加入锰含量为75.47%的4重量份中碳锰铁、碳含量为4.24%的30重量份球12铸造用生铁,待所述中碳锰铁、球12铸造用生铁也完全熔化并对中频炉内的温度升至1500℃后,加入1.4重量份的铝块进行脱氧除渣,从而熔炼成碳钢熔浆待用;
④、浇铸:浇铸前5分钟便开始连续对装有所述衬板铸造模型的砂箱抽真空且维持0.04-0.06MPa的负压,在待装高鉻铸铁熔浆的浇包中放入钛含量65-75%的3.5重量份钛铁、铌含量70-80%的2重量份铌铁、硼含量19-21%的1.5重量份硼铁、硅含量41.31%的2.5重量份稀土硅,所述钛铁、铌铁、硼铁、稀土硅共同构成变质复合剂,再将所述高鉻铸铁熔浆倒入该浇包中停留1-2分钟,待放有所述变质复合剂的高鉻铸铁熔浆温度为1400-1450℃状态下,对所述衬板铸造模型中的高鉻铁铸件2模型实施浇注,同时以碳钢熔浆温度为1400-1450℃状态下对所述衬板铸造模型中的碳钢铸件3模型实施浇铸,从而构成所述高鉻铸铁熔浆与碳钢熔浆的双液同时浇铸,双液同时浇注后继续维持0.04-0.06MPa的负压10分钟,含有所述变质复合剂的高鉻铸铁熔浆凝固后便为高鉻铁铸件2,所述碳钢熔浆凝固后便为碳钢铸件3,1小时后倒箱便制作成毛坯铸件;
⑤、整理:待毛坯铸件冷却至100℃-150℃时去除浇道并打磨干净便制作成铸件;
⑥、空冷淬火:对铸件以每小时60℃-80℃的速度加热升温至650℃时保温1小时,然后以每小时100℃-120℃的速度加热升温至850℃时保温15分钟,再以每小时100℃-120℃的速度加热升温至1050℃时保温3-6小时,然后用强风冷却至室温便制作成淬火铸件;
⑦、回火:对淬火铸件以每小时80℃-120℃的速度加热升温至350℃时保温3-5小时,然后断开电源随炉冷却至室温后出炉便制作成双金属复合式耐磨衬板成品;
所述模型制作时对中间钢板1进行酸洗且烘干,所述中间钢板1厚度为3毫米;
所述双金属复合式耐磨衬板成品中高鉻铁铸件2的硬度为58-62.5、冲击韧性为ak10.2~13.67J/cm2、金相组织为回火马氏体加碳化物,用线切割机切开所述双金属复合式耐磨衬板的复合界面未见钢水冲混、三层复合处结合良好且呈冶金结合状;
所述双金属复合式耐磨衬板成品中的高鉻铁铸件2为耐磨层,所述耐磨层的元素含量为:碳含量2.9-3.3%、鉬含量0.4-0.6%、硅含量0.5%-0.6%、鉻含量24-28%、鎳含量0.2-0.6%、锰含量0.6-0.8%、铜含量0.4-0.6%;
所述在待装高鉻铸铁熔浆的浇包中放入变质复合剂的重量份替换为:钛铁为3-4重量份、铌铁为2重量份、硼铁为1.5重量份、稀土硅为2.5-3重量份。
在上述的具体实施工程中:对所述衬板铸造模型制作中在衬板模型表面涂刷消失模涂料的厚度分别以1.5、1.8、2.0、2.3、2.5毫米进行了实施;对所述衬板模型表面涂刷消失模涂料后分别置于40、42、45、48、50℃条件下烘干进行了实施;对控制所述高鉻铸铁熔浆的出炉温度分别以1520、1530、1540、1550、1560℃进行了实施;对浇铸中砂箱抽真空分别以维持0.04、0.05、0.06MPa的负压进行了实施;对所述变质复合剂中钛铁的钛含量分别以65、68、70、72、75%进行了实施,对所述变质复合剂中铌铁的铌含量分别以70、72、75、78、80%进行了实施,对所述变质复合剂中硼铁的硼含量分别以19、20、21%进行了实施,对所述变质复合剂中的钛铁分别以3、3.2、3.5、3.8、4重量份进行了实施,对所述变质复合剂中的稀土硅分别以2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3重量份进行了实施;对所述浇铸时放有变质复合剂的高鉻铸铁熔浆温度及碳钢熔浆温度分别以1400、1410、1420、1430、1440、1450℃进行了实施;对所述毛坯铸件冷却温度分别以100、110、120、130、140、150℃进行了实施;对所述空冷淬火中对铸件分别以每小时60℃、65℃、70℃、75℃、80℃的速度加热升温至650℃进行了实施,再分别以每小时100℃、105℃、110℃、115℃、120℃的速度加热升温至850℃进行了实施,再分别以每小时100℃、105℃、110℃、115℃、120℃的速度加热升温至1050℃进行了实施;对所述淬火铸件分别以每小时80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃的速度加热升温至350℃进行了实施;均获得了预期的良好效果。
具体实施方式二
按具体实施方式一进行实施。正如说明书附图1、2、3、4所示:
一种双金属复合式耐磨衬板,由中间钢板1、高鉻铁铸件2、碳钢铸件3构成;
所述双金属复合式耐磨衬板,其中间钢板1的一面与由含有变质复合剂的高鉻铸铁熔浆凝固后构成的高鉻铁铸件2、中间钢板1的另一面与由碳钢熔浆凝固后构成的碳钢铸件3均以浇铸的方式相连接。
所述的双金属复合式耐磨衬板,所述中间钢板1、碳钢铸件3均为设置有螺栓孔的板状结构,所述高鉻铁铸件2为设置有螺栓沉孔且设置有锯齿形凸齿的板状结构。
制作出了双金属复合式耐磨衬板。
具体实施方式三
按具体实施方式一进行实施。正如说明书附图5所示:
一种双金属复合式耐磨衬板的制作方法,其制作步骤如下:
①、衬板铸造模型制作:在中间钢板1的一面用消失模冷胶粘接由聚苯乙烯泡沫板制作的高鉻铁铸件2模型、且在中间钢板1的另一面用消失模冷胶粘接由聚苯乙烯泡沫板制作的碳钢铸件3模型,所述高鉻铁铸件2模型、中间钢板1、碳钢铸件3模型共同构成衬板模型;在衬板模型表面涂刷3遍以上厚度为1.5-2.5毫米的消失模涂料后置于40-50℃条件下烘干;将烘干后的衬板模型置于沙箱中用沙填埋振实、覆盖塑料膜后再加一层沙压实,在浇道口处做好浇盆口,从而制作成衬板铸造模型待用;
②、高鉻铸铁熔浆熔炼:以熔炼高鉻铸铁熔浆为基础,先将碳含量小于2.0%的622.7重量份废钢、鉬含量为55.2%的18.1重量份鉬铁装入中频炉的炉底,中频炉以800KW/h功率对炉底中的所述废钢及鉬铁进行熔化后,再装入鉻含量为58.13%的250重量份高碳鉻铁、鉻含量为55%的80重量份低碳鉻铁、鎳含量为100%的10重量份鎳板,待所述高碳鉻铁、低碳鉻铁、鎳板也完全熔化并对中频炉内的温度升至1480℃后,再加入锰含量为75.47%的9.3重量份中碳锰铁、铜含量为99.7%的9.91重量份铜,并使所述中碳锰铁及铜熔化,出炉前加入2重量份的铝块进行脱氧除渣,从而熔炼成高鉻铸铁熔浆,控制所述高鉻铸铁熔浆的出炉温度为1520-1560℃待用;
③、碳钢熔浆熔炼:以熔炼700重量份碳钢熔浆为基础,先将碳含量小于2.0%的666重量份废钢装入中频炉中进行熔化后,再加入锰含量为75.47%的4重量份中碳锰铁、碳含量为4.24%的30重量份球12铸造用生铁,待所述中碳锰铁、球12铸造用生铁也完全熔化并对中频炉内的温度升至1500℃后,加入1.4重量份的铝块进行脱氧除渣,从而熔炼成碳钢熔浆待用;
④、浇铸:浇铸前5分钟便开始连续对装有所述衬板铸造模型的砂箱抽真空且维持0.04-0.06MPa的负压,在待装高鉻铸铁熔浆的浇包中放入钛含量65-75%的3.5重量份钛铁、铌含量70-80%的2重量份铌铁、硼含量19-21%的1.5重量份硼铁、硅含量41.31%的2.5重量份稀土硅,所述钛铁、铌铁、硼铁、稀土硅共同构成变质复合剂,再将所述高鉻铸铁熔浆倒入该浇包中停留1-2分钟,待放有所述变质复合剂的高鉻铸铁熔浆温度为1400-1450℃状态下,对所述衬板铸造模型中的高鉻铁铸件2模型实施浇注,同时以碳钢熔浆温度为1400-1450℃状态下对所述衬板铸造模型中的碳钢铸件3模型实施浇铸,从而构成所述高鉻铸铁熔浆与碳钢熔浆的双液同时浇铸,双液同时浇注后继续维持0.04-0.06MPa的负压10分钟,含有所述变质复合剂的高鉻铸铁熔浆凝固后便为高鉻铁铸件2,所述碳钢熔浆凝固后便为碳钢铸件3,1小时后倒箱便制作成毛坯铸件;
⑤、整理:待毛坯铸件冷却至100℃-150℃时去除浇道并打磨干净便制作成铸件;
⑥、空冷淬火:对铸件以每小时60℃-80℃的速度加热升温至650℃时保温1小时,然后以每小时100℃-120℃的速度加热升温至850℃时保温15分钟,再以每小时100℃-120℃的速度加热升温至1050℃时保温3-6小时,然后用强风冷却至室温便制作成淬火铸件;
⑦、回火:对淬火铸件以每小时80℃-120℃的速度加热升温至350℃时保温3-5小时,然后断开电源随炉冷却至室温后出炉便制作成双金属复合式耐磨衬板成品。
所述的双金属复合式耐磨衬板的制作方法,所述模型制作时对中间钢板1进行酸洗且烘干,所述中间钢板1厚度为3毫米。
所述的双金属复合式耐磨衬板的制作方法,所述双金属复合式耐磨衬板成品中高鉻铁铸件2的硬度为58-62.5、冲击韧性为ak10.2~13.67J/cm2、金相组织为回火马氏体加碳化物,用线切割机切开所述双金属复合式耐磨衬板的复合界面未见钢水冲混、三层复合处结合良好且呈冶金结合状。
所述的双金属复合式耐磨衬板的制作方法,所述双金属复合式耐磨衬板成品中的高鉻铁铸件2为耐磨层,所述耐磨层的元素含量为:碳含量2.9-3.3%、鉬含量0.4-0.6%、硅含量0.5%-0.6%、鉻含量24-28%、鎳含量0.2-0.6%、锰含量0.6-0.8%、铜含量0.4-0.6%。
所述的双金属复合式耐磨衬板的制作方法,所述在待装高鉻铸铁熔浆的浇包中放入变质复合剂的重量份替换为:钛铁为3-4重量份、铌铁为2重量份、硼铁为1.5重量份、稀土硅为2.5-3重量份。
制作出了双金属复合式耐磨衬板。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员,均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明;但在不脱离本发明技术方案而作出演变的等同变化,均为本发明的等效实施例,均仍属于本发明保护的技术方案。

Claims (2)

1.一种双金属复合式耐磨衬板制作方法,由中间钢板(1)、高鉻铁铸件(2)、碳钢铸件(3)构成所述双金属复合式耐磨衬板,其中间钢板(1)的一面与由含有变质复合剂的高鉻铸铁熔浆凝固后构成的高鉻铁铸件(2)、中间钢板(1)的另一面与由碳钢熔浆凝固后构成的碳钢铸件(3)均以浇铸的方式相连接;
所述中间钢板(1)、碳钢铸件(3)均为设置有螺栓孔的板状结构,所述高鉻铁铸件(2)为设置有螺栓沉孔且设置有锯齿形凸齿的板状结构;
其特征在于制作步骤如下:
①、衬板铸造模型制作:在中间钢板(1)的一面用消失模冷胶粘接由聚苯乙烯泡沫板制作的高鉻铁铸件(2)模型、且在中间钢板(1)的另一面用消失模冷胶粘接由聚苯乙烯泡沫板制作的碳钢铸件(3)模型,所述高鉻铁铸件(2)模型、中间钢板(1)、碳钢铸件(3)模型共同构成衬板模型;在衬板模型表面涂刷3遍以上厚度为1.5-2.5毫米的消失模涂料后置于40-50℃条件下烘干;将烘干后的衬板模型置于沙箱中用沙填埋振实、覆盖塑料膜后再加一层沙压实,在浇道口处做好浇盆口,从而制作成衬板铸造模型待用;
②、高鉻铸铁熔浆熔炼:以熔炼高鉻铸铁熔浆为基础,先将碳含量小于2.0%的622.7重量份废钢、鉬含量为55.2%的18.1重量份鉬铁装入中频炉的炉底,中频炉以800KW/h功率对炉底中的所述废钢及鉬铁进行熔化后,再装入鉻含量为58.13%的250重量份高碳鉻铁、鉻含量为55%的80重量份低碳鉻铁、鎳含量为100%的10重量份鎳板,待所述高碳鉻铁、低碳鉻铁、鎳板也完全熔化并对中频炉内的温度升至1480℃后,再加入锰含量为75.47%的9.3重量份中碳锰铁、铜含量为99.7%的9.91重量份铜,并使所述中碳锰铁及铜熔化,出炉前加入2重量份的铝块进行脱氧除渣,从而熔炼成高鉻铸铁熔浆,控制所述高鉻铸铁熔浆的出炉温度为1520-1560℃待用;
③、碳钢熔浆熔炼:以熔炼700重量份碳钢熔浆为基础,先将碳含量小于2.0%的666重量份废钢装入中频炉中进行熔化后,再加入锰含量为75.47%的4重量份中碳锰铁、碳含量为4.24%的30重量份球12铸造用生铁,待所述中碳锰铁、球12铸造用生铁也完全熔化并对中频炉内的温度升至1500℃后,加入1.4重量份的铝块进行脱氧除渣,从而熔炼成碳钢熔浆待用;
④、浇铸:浇铸前5分钟便开始连续对装有所述衬板铸造模型的砂箱抽真空且维持0.04-0.06MPa的负压,在待装高鉻铸铁熔浆的浇包中放入钛含量65-75%的3.5重量份钛铁、铌含量70-80%的2重量份铌铁、硼含量19-21%的1.5重量份硼铁、硅含量41.31%的2.5重量份稀土硅,所述钛铁、铌铁、硼铁、稀土硅共同构成变质复合剂,再将所述高鉻铸铁熔浆倒入该浇包中停留1-2分钟,待放有所述变质复合剂的高鉻铸铁熔浆温度为1400-1450℃状态下,对所述衬板铸造模型中的高鉻铁铸件(2)模型实施浇注,同时以碳钢熔浆温度为1400-1450℃状态下对所述衬板铸造模型中的碳钢铸件(3)模型实施浇铸,从而构成所述高鉻铸铁熔浆与碳钢熔浆的双液同时浇铸,双液同时浇注后继续维持0.04-0.06MPa的负压10分钟,含有所述变质复合剂的高鉻铸铁熔浆凝固后便为高鉻铁铸件(2),所述碳钢熔浆凝固后便为碳钢铸件(3),1小时后倒箱便制作成毛坯铸件;
⑤、整理:待毛坯铸件冷却至100℃-150℃时去除浇道并打磨干净便制作成铸件;
⑥、空冷淬火:对铸件以每小时60℃-80℃的速度加热升温至650℃时保温1小时,然后以每小时100℃-120℃的速度加热升温至850℃时保温15分钟,再以每小时100℃-120℃的速度加热升温至1050℃时保温3-6小时,然后用强风冷却至室温便制作成淬火铸件;
⑦、回火:对淬火铸件以每小时80℃-120℃的速度加热升温至350℃时保温3-5小时,然后断开电源随炉冷却至室温后出炉便制作成双金属复合式耐磨衬板成品;
所述模型制作时对中间钢板(1)进行酸洗且烘干,所述中间钢板(1)厚度为3毫米;
所述双金属复合式耐磨衬板成品中高鉻铁铸件(2)的硬度为58-62.5、冲击韧性为ak10.2~13.67J/cm2、金相组织为回火马氏体加碳化物,用线切割机切开所述双金属复合式耐磨衬板的复合界面未见钢水冲混、三层复合处结合良好且呈冶金结合状;
所述双金属复合式耐磨衬板成品中的高鉻铁铸件(2)为耐磨层,所述耐磨层的元素含量为:碳含量2.9-3.3%、鉬含量0.4-0.6%、硅含量0.5%-0.6%、鉻含量24-28%、鎳含量0.2-0.6%、锰含量0.6-0.8%、铜含量0.4-0.6%。
2.根据权利要求1所述的双金属复合式耐磨衬板制作方法,其特征在于:所述在待装高鉻铸铁熔浆的浇包中放入变质复合剂的重量份替换为:钛铁为3-4重量份、铌铁为2重量份、硼铁为1.5重量份、稀土硅为2.5-3重量份。
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