CN106834888B

CN106834888B - 一种高强度耐磨铸钢衬板及其制备方法

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Publication number: CN106834888B
Application number: CN201710070914.9A
Authority: CN
Inventors: 符寒光; 程海强; 林健; 雷永平
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2037-02-09
Also published as: CN106834888A

Abstract

一种高强度耐磨铸钢衬板及其制备方法，属于铸造技术领域。采用电炉熔炼，用质量分数40～45％的高锰钢废料、43～48％的Q235废钢、8.5～9.2％的碳素铬铁、2.0～2.5％的钒铁和1.0～1.5％的硅钙钡铝合金配料，铸钢熔炼后，在钢包内加入铜镁合金颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑，衬板经热处理后获得基体组织上均匀分布的(Ti,W)C颗粒，使衬板具有高强度前提下，还具有优异的耐磨性，具有良好的使用效果。

Description

一种高强度耐磨铸钢衬板及其制备方法

技术领域

本发明公开了一种铸钢衬板及其制备方法，特别涉及一种高强度耐磨铸钢衬板及其制备方法，属于铸造技术领域。

背景技术

球磨机衬板是选矿生产中的常耗件，用量很大，提高其耐磨性是广大材料工作者重点研究的课题。要具备好的耐磨性，必须具有硬度和韧性的良好配合，这已达成了共识。随着粉磨技术的快速发展，球磨机规格趋于大型化，过去我国磨机衬板通常采用的ZGMn13材质已不适用于大、中型磨机衬板及其它易损零件。因此，研制机械性能更为优良的新型衬板耐磨材料，实现我国磨机衬板材料由ZGMn13向较高水平的新型材质过渡。

为了提高磨机衬板耐磨性，中国发明专利CN 105420595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。该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。该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。中国发明专利CN 105220075还公开了一种采用轧制工艺来生产球磨机衬板的方法，包括有以下步骤：(1)将废钢材料置入中频电炉中进行熔炼；(2)对钢水进行取样、化验，检测钢水中各元素的含量,并加入一定量微量元素，对钢水中各元素含量进行配置；(3)变质处理；(4)将钢水浇注成钢坯；(5)待钢坯的表面温度降低至850-950℃时，将钢坯轧制成钢棒；(6)将钢棒切割成长度和端部形状均与待成型的球磨机衬板相同的毛坯件；(7)对毛坯件进行打磨；(8)热处理。该发明采用轧制工艺生产的球磨机衬板内部结构致密，使得球磨机衬板具有较好的机械强度和冲击韧性以及耐磨性能，降低了工人的劳动强度和生产成本，提高了生产效率和经济效益。中国发明专利CN 105063539还公开了一种球磨机衬板耐磨涂层的制备方法，包括基底和涂覆层，基底成分的质量百分比为C0.30～0.44wt％、Si1.50～2.0wt％、Mn0.8～1.40wt％、Cr2.0～2.8wt％、Mo≦0.3wt％、Ni≦0.3wt％、Re0.02wt％、P和S共0.04wt％，其余为Fe；所述涂覆层含有体积分数为95～98％的WC-Co粉末和2～5％的Cr，所述Cr/Co的重量比为0.2～0.5。该发明能赋予零件耐磨、耐蚀等特殊性能，提高零件的可靠性和延长零件的使用寿命，尤其是球磨机耐磨衬板工作面的耐磨性。中国发明专利CN105032565还公开了一种球磨机衬板，涉及矿山设备领域，包括端盖、筒体、进料端衬板、出料端衬板、角衬板、筒体衬板，沿筒体的轴线方向，在进料端安装有多块进料端衬板，在出料端安装有多块出料端衬板，在筒体与进料端衬板、出料端衬板之间分别设有端盖，在筒体圆周方向的内壁上设有多块筒体衬板，在进料端衬板、出料端衬板与筒体衬板之间安装有定位的角衬板，所述的筒体衬板(4)从进料端方向至出料端方向由六块衬板组成；该发明通过将筒体衬板设计为高低双波截面、不等厚设计，实现了有效的延长大型球磨机的衬板使用寿命，且磨机衬板能够同时更换，减少了磨机运行时的噪音，拆装方便，使用安全可靠的目的。

中国发明专利CN 105002429还公开了一种钢球磨机的衬板，其特征在于其化学成分以重量百分比计如下：C1.6～1.8，Si0.8～1.1，Mn18.00～22.00，P≤0.10，Cu≤0.5，Zr≤0.5，Cr1.00～3.00，Re0.06～0.10，Mo≤0.8，R＜0.08，Co0.3～0.6,余量为Fe。该发明改变原衬板的材料，将纳米材料B₄C和Re加入钢材料中，增加锰的含量至18～22％，从而提高了球磨机衬板的硬度和冲击韧性，耐磨度可比普通高锰钢提高30％以上，使用寿命提高2倍。中国发明专利CN 104928589还公开了一种球磨机用高锰钢衬板，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.12～1.25％、Mn：11.5～13％、Cr：1.6～2.6％、Si：1.25～1.35％、Mo：0.03～0.04％、B：0.06～0.08％、Cu：0.6～0.7％、Al：0.1～0.2％、Ti：0.15～0.25％、Re：0.04～0.06％、S：≤0.02％、P：≤0.02％；余量为Fe。该发明提供的制备方法主要包括熔炼、扒渣、造型、浇注、清砂、热处理、淬火等步骤。该发明提供的球磨机用高锰钢衬板中，各合金元素比例合理，特别是关键合金元素锰、碳的比例合理，保证了高锰钢的抗冲击性及耐磨性；并通过合理的熔炼、造型、浇铸等加工工艺，让耐磨衬板具有良好的机械性能，与现有技术中的高锰钢衬板相比，具有更长的使用寿命。中国发明专利CN 104846270还公开了一种球磨机衬板的制备方法，在铁水熔炼过程中，采用以钼合金化小球形式加入的氧化钼粉在高温铁水中还原进行钼的合金化，采用V-EPC真空消失模进行浇注，并利用铸造余热淬火；所述浇注和淬火的步骤为：将加入孕育剂并搅拌后的铁水浇入预先埋有球磨机衬板EPS组合模样的砂箱中，在铁水浇入之前，该发明涉及的这种球磨机衬板的制备方法，通过利用氧化钼在高温铁水中直接还原进行钼的合金化和铸造余热淬火不但使球磨机衬板具有高硬度和良好的韧性。中国发明专利CN 104745965还公开了一种高碳中铬中锰多元合金钢球磨机衬板及热处理工艺。该高碳中铬中锰多元合金钢球磨机衬板包括的化学成分组成按重量百分数为：C：0.7～1.5％，Cr：1.8～2.5％，Ni：0.5～0.8％，Mn：1.0～1.6％，Si：0.2～0.5％，Mo：0.4～0.9％，Cu：0.4～1％，V：0.05～0.1％，Ti：0.03～0.06％，B：0.002～0.005，P≤0.03％，S≤0.025％，其余为Fe。按所述化学成分含量配钢，然后铸造该衬板，经热处理后，能达到以上所述的良好的机械性能和良好的耐磨及抗腐蚀性能，布氏硬度在390－450之间，冲击韧性(无缺口)在110－150J/cm²，衬板使用寿命达一年半。中国发明专利CN104532130还公开了一种矿山领域湿式球磨机使用高强韧性耐蚀衬板及制备方法。成分为：碳0.3％～0.5％，铬6％～8％，硅0.3～0.5％，锰0.4％～0.8％，钼0.4％～0.5％，铜0.2％～0.5％，硫、磷≤0.03％，RE0.03％～0.06％，余量为铁。热处理分2种方式，1、以80℃～100℃/h的速度加热到550℃～650℃，保温3～5h后，再以150℃～200℃/h速度提高到1040℃～1060℃保温4～6h后，油淬，于260℃～280℃保温6～10h。2、以80℃～100℃/h的速度常温加热到550℃～650℃，保温3～5h后，之后加热速度提高到150℃～200℃/h加热到1060℃～1080℃空淬，240℃～260℃回火。该衬板具有较高的强度和韧性及耐蚀性，有优异的硬度和耐磨性。中国发明专利CN 104342602还公开了一种中碳合金耐磨钢球磨机衬板的加工方法，按照中碳合金耐磨钢球磨机衬板所需含量选取各组分，然后铸造该衬板；将衬板进行退火处理，温度控制350℃保温3小时，升至650℃保温3小时，升至980℃保温4小时，随炉冷至350-400℃后空冷；衬板的厚度每增加10mm，保温时间就增加1小时；淬火处理，将衬板在低于650℃入炉，升温至980℃保温4小时，取出油淬；回火处理，将衬板在低于250℃入炉，保温1小时，升温至350℃，保温6小时后，空冷；抛丸处理；整形；机械性能测试，符合标准进库。该发明降低了成本，机械性能好，使用寿命长，能够满足高硬度、高韧性和高耐磨性的要求。

中国发明专利CN 104307605还公开了一种耐磨高韧性高硬度球磨机用衬板，包括：将废钢、铬铁、钼铁及增碳剂作为基材放入加热炉中加热后保温，送入模具中成型，锻打得到预成型衬板；将氧化锆陶瓷粉、碳化硅、尖晶石、氮化钛、碳化铬作为粉料，加入水与所述粉料混合均匀并充分研磨，喷雾干燥，过筛得到预处理粉料；将预处理粉料均匀覆盖整个预成型衬板表面，捶打后冷却，冷却过程遵循反比例函数，然后送入淬火液中急剧降温；再进行回火得到一种耐磨高韧性高硬度球磨机用衬板。该发明中，所述一种耐磨高韧性高硬度球磨机用衬板具有高耐磨性能、高硬度和良好的韧性。中国发明专利CN 104164624还公开了一种球磨机用高锰钢衬板，各成分及重量百分比为：C：1.1—1.16％、Mn：12.5—13％、Cr：3.6—4％、Si：1.2—1.25％、Mo：0.05—0.06％、B：0.06—0.08％、Cu：0.6—0.7％、Ni：0.06—0.08％、Re：0.04—0.06％、S：≤0.02％、P：≤0.02％；余量为Fe。该发明的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，表面硬度≥240HB，冲击值≥16J/cm²，抗拉强度≥640MPa。

但是，上述球磨机衬板仍存在基体组织中耐磨硬质相数量少、淬透性差、耐磨性低及使用寿命短等不足。

发明内容

本发明为克服现有技术中的问题，在衬板材料中，采用加入(Ti,W)C强化相，可以明显提高衬板的硬度和耐磨性。

一种高强度耐磨铸钢衬板及其制备方法，具体制备工艺步骤是：

①采用质量分数40～45％的高锰钢废料、43～48％的Q235废钢、8.5～9.2％的碳素铬铁、2.0～2.5％的钒铁和1.0～1.5％的硅钙钡铝合金配料；

②先将质量分数43～48％的Q235废钢和8.5～9.2％的碳素铬铁在中频感应电炉内混合加热熔化，钢水熔清后，加入质量分数40～45％的高锰钢废料和2.0～2.5％的钒铁，当钢水温度升至1575～1595℃时，加入质量分数1.0～1.5％的硅钙钡铝合金，保温8～10分钟后，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了铜镁合金颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑，铜镁合金颗粒的尺寸为(25～35)mm×(25～35)mm，(Ti,W)C粉末的尺寸为(12～18)μm×(12～18)μm，铸铁屑的尺寸为(2.8～3.8)mm×(0.4～0.7)mm，并将(Ti,W)C粉末和铸铁屑混合均匀，而后将混合均匀好的(Ti,W)C粉末和铸铁屑覆盖在铜镁合金颗粒表面，铜镁合金颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑的加入量分别占进入钢包内钢水质量分数的1.0～1.2％、3.0～3.3％和6.5～7.2％；

③钢包内的钢水经搅拌、扒渣和静置后，当温度降至1440～1465℃时，将其浇入铸造衬板的铸型并获得衬板铸件，衬板铸件凝固冷却后开箱取出，去掉浇冒口，清理飞边、毛刺，然后重新加热至1020～1030℃，保温90～120分钟，炉冷至930～950℃，继续保温60～90分钟，然后在120～180℃的淬火油中油冷淬火30～45分钟后，继续入炉回火，回火加热温度320～350℃，保温10～12小时后，炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，即可获得高强度耐磨铸钢衬板。

进一步优选：

如上所述碳素铬铁的化学组成及质量分数％为：62.0～68.0Cr,7.0～8.5C，2.0～3.5Si,≤0.03S,≤0.04P,余量为Fe。

如上所述Q235废钢的化学组成及质量分数％为：0.14～0.22C,0.30～0.65Mn,≤0.30Si,≤0.050S,≤0.045P,余量为Fe。

如上所述铜镁合金的化学组成及其质量分数％为：75～88Cu,12～25Mg。

如上所述硅钙钡铝合金的化学组成及其质量分数％为：30.0～35.0Si,12.0～15.0Ca,9.0～10.5Ba,16.0～19.0Al,<0.4Mn,<0.4C,<0.04P,<0.02S,余量为Fe及其它杂质元素。

如上所述高锰钢废料的化学组成及其质量分数％为：1.00～1.45C,11.00～14.00Mn,0.30～1.00Si,≤0.040S,≤0.090P,余量Fe。

如上所述钒铁的化学组成及其质量分数％为：48～55V,≤0.40C,≤0.06P,≤0.04S,≤2.0Si,≤1.5Al,余量Fe。

本发明高强度耐磨铸钢衬板采用质量分数40～45％的高锰钢废料、43～48％的Q235废钢、8.5～9.2％的碳素铬铁、2.0～2.5％的钒铁和1.0～1.5％的硅钙钡铝合金配料。主要是利用高锰钢废料中的锰、碳素铬铁中的铬和钒铁中的钒进行合金化，提高基体硬度和加工硬化效果。本发明采用中频感应电炉冶炼钢水，工艺简便。熔炼过程中，先将质量分数43～48％的Q235废钢和8.5～9.2％的碳素铬铁在中频感应电炉内混合加热熔化，可以防止锰、钒元素的烧损。在钢水熔清后，加入质量分数40～45％的高锰钢废料和2.0～2.5％的钒铁，当钢水温度升至1575～1595℃时，加入质量分数1.0～1.5％的硅钙钡铝合金，保温8～10分钟后，将钢水出炉到钢包。加入质量分数1.0～1.5％的硅钙钡铝合金，除了对钢水起净化作用外，钙、钡的加入还可以改善夹杂物形态和分布，从而提高合金钢的强度和韧性。

本发明在钢包底部预先加入了铜镁合金颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑，铜镁合金颗粒的尺寸为25～35mm×25～35mm，(Ti,W)C粉末的尺寸为12～18μm×12～18μm，铸铁屑的尺寸为2.8～3.8mm×0.4～0.7mm。加入(Ti,W)C粉末可以增加合金钢中耐磨硬质相的数量，大幅度提高合金钢耐磨性，但是单独加入(Ti,W)C粉末，会在钢水中聚集，对改善钢的性能效果不明显，甚至因聚集量过大而降低钢的强度和韧性。本发明将(Ti,W)C粉末和铸铁屑混合均匀，而后将混合均匀好的(Ti,W)C粉末和铸铁屑覆盖在铜镁合金颗粒表面，利用钢水与铜镁合金反应时，因镁高温下气化而使钢水发生激烈反应，加速(Ti,W)C粉末在钢水中的运动，促进(Ti,W)C粉末在钢水中分布均匀，从而促进合金钢力学性能和耐磨性的提高。铜镁合金颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑的加入量分别占进入钢包内钢水质量分数的1.0～1.2％、3.0～3.3％和6.5～7.2％时，效果最好。钢包内的钢水经搅拌、扒渣和静置后，当温度降至1440～1465℃时，将其浇入铸造衬板的铸型并获得衬板铸件，衬板铸件凝固冷却后开箱取出，去掉浇冒口，清理飞边、毛刺，然后重新加热至1020～1030℃，保温90～120分钟，使衬板内的元素消除偏析，固溶合金含量增加。在炉冷至930～950℃过程中，析出纳米级的VC和Cr₂₃C₆颗粒，对基体具有明显的固溶强化效果，大幅度提高合金钢衬板强度和耐磨性，继续保温60～90分钟，然后在120～180℃的淬火油中油冷淬火30～45分钟后，可获得马氏体-贝氏体-奥氏体复合基体组织，具有优异的综合性能。为了消除应力，稳定组织，继续入炉回火，回火加热温度320～350℃，保温10～12小时后，炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，即可获得高强度耐磨铸钢衬板。

本发明与现有技术相比，具有以下优点:

1)本发明以高锰钢废料和Q235废钢为主要原料，并加入适量碳素铬铁和少量钒铁及硅钙钡铝合金，不含价格昂贵的钼、镍合金，本发明原材料来源方便，具有较低的生产成本；

2)本发明生产工艺简便，易于实现工业化生产；

3)本发明材料因纳米级的VC和Cr₂₃C₆颗粒的大量析出而具有高强度和优异的韧性，抗拉强度超过1500MPa，冲击韧性超过30J/cm²，因微米级(Ti,W)C粉的加入而具有优异的耐磨性；

4)本发明衬板具有良好的加工硬化效果，使用后衬板硬度提高5～8HRC，衬板使用寿命比高锰钢衬板提高300～420％。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步陈述，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1：

一种高强度耐磨铸钢衬板，采用1000公斤中频感应电炉熔炼，具体制备工艺步骤是：

①采用质量分数40％的高锰钢废料(高锰钢废料的化学组成及其质量分数％为：1.27C,12.81Mn,0.58Si,0.027S,0.062P,余量Fe)、47.3％的Q235废钢(Q235废钢的化学组成及质量分数％为：0.19C,0.49Mn,0.16Si,0.038S,0.040P,余量为Fe)、9.2％的碳素铬铁(碳素铬铁的化学组成及质量分数％为：65.10Cr,7.83C，2.94Si,0.018S,0.033P,余量为Fe)、2.0％的钒铁(钒铁的化学组成及其质量分数％为：50.67V,0.29C,0.048P,0.035S,1.08Si,0.94Al,余量Fe)和1.5％的硅钙钡铝合金(硅钙钡铝合金的化学组成及其质量分数％为：32.06Si,13.85Ca,9.84Ba,17.17Al,0.24Mn,0.32C,0.028P,0.013S,余量为Fe及其它杂质元素)配料；

②先将质量分数47.3％的Q235废钢和9.2％的碳素铬铁在1000公斤中频感应电炉内混合加热熔化，钢水熔清后，加入质量分数40％的高锰钢废料和2.0％的钒铁，当钢水温度升至1594℃时，加入质量分数1.5％的硅钙钡铝合金，保温9分钟后，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了铜镁合金(铜镁合金的化学组成及其质量分数％为：75.36Cu,24.64Mg)颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑，铜镁合金颗粒的尺寸为(25～35)mm×(25～35)mm，(Ti,W)C粉末的尺寸为(12～18)μm×(12～18)μm，铸铁屑的尺寸为(2.8～3.8)mm×(0.4～0.7)mm，并将(Ti,W)C粉末和铸铁屑混合均匀，而后将混合均匀好的(Ti,W)C粉末和铸铁屑覆盖在铜镁合金颗粒表面，铜镁合金颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑的加入量分别占进入钢包内钢水质量分数的1.0％、3.0％和6.5％；

③钢包内的钢水经搅拌、扒渣和静置后，当温度降至1462℃时，将其浇入铸造衬板的铸型，衬板铸件凝固冷却后开箱取出，去掉浇冒口，清理飞边、毛刺，然后重新加热至1020℃，保温120分钟，炉冷至950℃，继续保温60分钟，然后在120～150℃的淬火油中油冷淬火45分钟后，继续入炉回火，回火加热温度350℃，保温10小时后，炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，即可获得高强度耐磨铸钢衬板，衬板力学性能见表1。

实施例2：

①采用质量分数45％的高锰钢废料(高锰钢废料的化学组成及其质量分数％为：1.43C,13.87Mn,0.74Si,0.026S,0.081P,余量Fe)、43％的Q235废钢(Q235废钢的化学组成及质量分数％为：0.15C,0.64Mn,0.25Si,0.043S,0.042P,余量为Fe)、8.5％的碳素铬铁(碳素铬铁的化学组成及质量分数％为：62.08Cr,7.16C，3.45Si,0.026S,0.029P,余量为Fe)、2.5％的钒铁(钒铁的化学组成及其质量分数％为：48.69V,0.31C,0.044P,0.027S,1.29Si,0.99Al,余量Fe)和1.0％的硅钙钡铝合金(硅钙钡铝合金的化学组成及其质量分数％为：30.01Si,12.08Ca,10.38Ba,18.63Al,0.27Mn,0.30C,0.026P,0.008S,余量为Fe及其它杂质元素)配料；

②先将质量分数43％的Q235废钢和8.5％的碳素铬铁在1000公斤中频感应电炉内混合加热熔化，钢水熔清后，加入质量分数45％的高锰钢废料和2.5％的钒铁，当钢水温度升至1578℃时，加入质量分数1.0％的硅钙钡铝合金，保温10分钟后，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了铜镁合金(铜镁合金的化学组成及其质量分数％为：87.79Cu,12.21Mg)颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑，铜镁合金颗粒的尺寸为(25～35)mm×(25～35)mm，(Ti,W)C粉末的尺寸为(12～18)μm×(12～18)μm，铸铁屑的尺寸为(2.8～3.8)mm×(0.4～0.7)mm，并将(Ti,W)C粉末和铸铁屑混合均匀，而后将混合均匀好的(Ti,W)C粉末和铸铁屑覆盖在铜镁合金颗粒表面，铜镁合金颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑的加入量分别占进入钢包内钢水质量分数的1.2％、3.3％和7.2％；

③钢包内的钢水经搅拌、扒渣和静置后，当温度降至1442℃时，将其浇入铸造衬板的铸型，衬板铸件凝固冷却后开箱取出，去掉浇冒口，清理飞边、毛刺，然后重新加热至1030℃，保温90分钟，炉冷至930℃，继续保温60分钟，然后在150～180℃的淬火油中油冷淬火30分钟后，继续入炉回火，回火加热温度320℃，保温10小时后，炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，即可获得高强度耐磨铸钢衬板，衬板力学性能见表1。

实施例3：

一种高强度耐磨铸钢衬板，采用750公斤中频感应电炉熔炼，具体制备工艺步骤是：

①采用质量分数43％的高锰钢废料(高锰钢废料的化学组成及其质量分数％为：1.14C,11.89Mn,0.88Si,0.035S,0.059P,余量Fe)、44.5％的Q235废钢(Q235废钢的化学组成及质量分数％为：0.21C,0.36Mn,0.21Si,0.046S,0.042P,余量为Fe)、9％的碳素铬铁(碳素铬铁的化学组成及质量分数％为：67.57Cr,8.44C，2.39Si,0.018S,0.025P,余量为Fe)、2.3％的钒铁(钒铁的化学组成及其质量分数％为：54.82V,0.19C,0.038P,0.033S,1.68Si,1.24Al,余量Fe)和1.2％的硅钙钡铝合金(硅钙钡铝合金的化学组成及其质量分数％为：34.38Si,14.50Ca,9.26Ba,16.47Al,0.28Mn,0.32C,0.037P,0.015S,余量为Fe及其它杂质元素)配料；

②先将质量分数44.5％的Q235废钢和9％的碳素铬铁在750公斤中频感应电炉内混合加热熔化，钢水熔清后，加入质量分数43％的高锰钢废料和2.3％的钒铁，当钢水温度升至1584℃时，加入质量分数1.2％的硅钙钡铝合金，保温8分钟后，将钢水出炉到钢包，钢包底部预先加入了铜镁合金(铜镁合金的化学组成及其质量分数％为：81.04Cu,18.96Mg)颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑，铜镁合金颗粒的尺寸为(25～35)mm×(25～35)mm，(Ti,W)C粉末的尺寸为(12～18)μm×(12～18)μm，铸铁屑的尺寸为(2.8～3.8)mm×(0.4～0.7)mm，并将(Ti,W)C粉末和铸铁屑混合均匀，而后将混合均匀好的(Ti,W)C粉末和铸铁屑覆盖在铜镁合金颗粒表面，铜镁合金颗粒、(Ti,W)C粉末和铸铁屑的加入量分别占进入钢包内钢水质量分数的1.1％、3.2％和6.8％；

③钢包内的钢水经搅拌、扒渣和静置后，当温度降至1452℃时，将其浇入铸造衬板的铸型，衬板铸件凝固冷却后开箱取出，去掉浇冒口，清理飞边、毛刺，然后重新加热至1025℃，保温100分钟，炉冷至940℃，继续保温80分钟，然后在130～160℃的淬火油中油冷淬火40分钟后，继续入炉回火，回火加热温度340℃，保温11小时后，炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，即可获得高强度耐磨铸钢衬板，衬板力学性能见表1。

表1高强度耐磨铸钢衬板力学性能

力学性能	抗拉强度/MPa	冲击韧性/(J.cm^-2)	硬度/HRC
				实施例1	1535	32.7	58.7
实施例2	1550	30.4	59.5
				实施例3	1540	31.8	58.4

本发明衬板以高锰钢废料和Q235废钢为主要原料，并加入适量碳素铬铁和少量钒铁及硅钙钡铝合金，不含价格昂贵的钼、镍合金，本发明原材料来源方便，具有较低的生产成本。本发明衬板因纳米级的VC和Cr₂₃C₆颗粒的大量析出而具有高强度和优异的韧性，抗拉强度超过1500MPa，冲击韧性超过30J/cm²，因微米级(Ti,W)C粉的加入而具有优异的耐磨性，本发明衬板因基体组织中含有奥氏体和贝氏体而具有良好的加工硬化效果，使用后衬板硬度提高5～8HRC，衬板使用寿命比高锰钢衬板提高300～420％。推广应用本发明衬板，能够提高球磨机磨矿效率，延长衬板更换时间，减轻工人劳动强度，且衬板使用安全，推广应用具有良好的经济和社会效益。

Claims

1.一种高强度耐磨铸钢衬板的制备方法，其特征在于，具体制备工艺步骤是：

③钢包内的钢水经搅拌、扒渣和静置后，当温度降至1440～1465℃时，将其浇入铸造衬板的铸型，衬板铸件凝固冷却后开箱取出，去掉浇冒口，清理飞边、毛刺，然后重新加热至1020～1030℃，保温90～120分钟，炉冷至930～950℃，继续保温60～90分钟，然后在120～180℃的淬火油中油冷淬火30～45分钟后，继续入炉回火，回火加热温度320～350℃，保温10～12小时后，炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，即可获得高强度耐磨铸钢衬板；

碳素铬铁的化学组成及质量分数％为：62.0～68.0Cr,7.0～8.5C，2.0～3.5Si,≤0.03S,≤0.04P,余量为Fe；

Q235废钢的化学组成及质量分数％为：0.14～0.22C,0.30～0.65Mn,≤0.30Si,≤0.050S,≤0.045P,余量为Fe；

铜镁合金的化学组成及其质量分数％为：75～88Cu,12～25Mg；

硅钙钡铝合金的化学组成及其质量分数％为：30.0～35.0Si,12.0～15.0Ca,9.0～10.5Ba,16.0～19.0Al,<0.4Mn,<0.4C,<0.04P,<0.02S,余量为Fe及其它杂质元素；

高锰钢废料的化学组成及其质量分数％为：1.00～1.45C,11.00～14.00Mn,0.30～1.00Si,≤0.040S,≤0.090P,余量Fe；

钒铁的化学组成及其质量分数％为：48～55V,≤0.40C,≤0.06P,≤0.04S,≤2.0Si,≤1.5Al,余量Fe。

2.按照权利要求1所述的方法制备得到的高强度耐磨铸钢衬板。