CN108048732B - 一种抗冲击耐磨衬板的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于球磨机配件技术领域，具体涉及一种抗冲击耐磨衬板的加工方法，包括预成型衬板制备、热处理和镀层设置。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过对预成型衬板原料组分进行调节，结合热处理，使所得预成型衬板晶粒细化和碳化物分布均匀化，消除内应力，增强衬板硬度，然后再利用离子束辅助磁控溅射沉积薄膜，使所得薄膜具有较强的断裂韧度和硬度，使衬板在保持较高硬度的同时，抗冲击韧性大幅度提高，使其能够承受磨球的冲击，有效延长其使用期限。

Description

一种抗冲击耐磨衬板的加工方法
技术领域
本发明属于球磨机配件技术领域，具体涉及一种抗冲击耐磨衬板的加工方法。
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，球磨机烤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研成粉末，其中衬板可用来保护筒体，使筒体面受研磨体和物料直接冲击和摩擦，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，有利于提高磨机的粉碎效率，增加产量，降低金属消耗，目前我国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硬度、耐磨性级韧性要求越来越高，而现有技术中衬板在强硬度和塑韧性上很难兼顾，导致衬板的抗冲击性能不足，易于磨损，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种抗冲击耐磨衬板的加工方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种抗冲击耐磨衬板的加工方法，包括以下步骤：
（1）按组分配比准备原料，在保护气体氛围下，在电阻炉中熔炼后浇铸，得到预成型衬板；
其中，所述原料按重量百分比包括：碳2.8-3.4%、铬1.5-2.8%、钙0.4-0.8%、锆0.25-0.45%、铯1.8-2.6%、铝0.28-0.72%、硅0.06-0.12%、镍0.83-1.22%、铜0.07-0.09%、硫0.016-0.028%、磷0.068-0.094%，余量为铁和不可避免的杂质；
（2）对预成型衬板进行热处理，在箱式电阻炉内升温至470-520℃，保温6-8小时，炉冷到420-430℃后出炉水淬至室温；升温至560-580℃，保温2-4小时，炉冷到360-380℃后出炉水淬至室温；升温至750-780℃，保温4-6小时，炉冷到500-520℃后保温1-2小时；升温至950-1050℃，保温4-5小时后，油冷至520-580℃回火，保温2-3小时后，继续降温至280-320℃回火，保温1-2小时，出炉冷却即得；
（3）镀层设置，采用沉积设备，在溅射源沉积铬的同时用高能氮离子轰击，然后以磁控溅射源沉积铬、离子溅射源沉积锰，并用一定能量的氮离子进行辅助轰击，得到厚度为30-40nm的复合膜；
其中，磁控溅射靶功率为300W，溅射源轰击能量为2.8keV，所述溅射源离子束流密度为1.7mA/cm²；离子溅射源束流密度为1.8mA/cm²；辅助轰击能量为400eV，所述溅射源离子束流密度为0.12mA/cm²；所述锰粒子溅射源束流密度为2.2mA/cm²；所述锰原子分子数为6.8%，所述铬、氮原子比为7:2。
作为对上述方案的进一步改进，所述保护气体为纯氮气或纯氩气中的一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（1）中熔炼时的温度为1450-1480℃，在电阻炉内需要进行预脱氧处理。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（3）进行前，将热处理后的预成型衬板进行化学超声清洗，清洗时间为5-10分钟。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过对预成型衬板原料组分进行调节，结合热处理，使所得预成型衬板晶粒细化和碳化物分布均匀化，消除内应力，增强衬板硬度，然后再利用离子束辅助磁控溅射沉积薄膜，使所得薄膜具有较强的断裂韧度和硬度，使衬板在保持较高硬度的同时，抗冲击韧性大幅度提高，使其能够承受磨球的冲击，有效延长其使用期限。
具体实施方式
实施例1
一种抗冲击耐磨衬板的加工方法，包括以下步骤：
（1）按组分配比准备原料，在保护气体氛围下，在电阻炉中熔炼后浇铸，得到预成型衬板；
其中，所述原料按重量百分比包括：碳3.2%、铬2.2%、钙0.6%、锆0.35%、铯2.2%、铝0.54%、硅0.1%、镍1%、铜0.08%、硫0.024%、磷0.075%，余量为铁和不可避免的杂质；
（2）对预成型衬板进行热处理，在箱式电阻炉内升温至500℃，保温7小时，炉冷到425℃后出炉水淬至室温；升温至570℃，保温3小时，炉冷到370℃后出炉水淬至室温；升温至760℃，保温5小时，炉冷到510℃后保温1.5小时；升温至1000℃，保温4.5小时后，油冷至550℃回火，保温2.5小时后，继续降温至300℃回火，保温1.5小时，出炉冷却即得；
（3）镀层设置，采用沉积设备，在溅射源沉积铬的同时用高能氮离子轰击，然后以磁控溅射源沉积铬、离子溅射源沉积锰，并用一定能量的氮离子进行辅助轰击，得到厚度为35nm的复合膜；
其中，磁控溅射靶功率为300W，溅射源轰击能量为2.8keV，所述溅射源离子束流密度为1.7mA/cm²；离子溅射源束流密度为1.8mA/cm²；辅助轰击能量为400eV，所述溅射源离子束流密度为0.12mA/cm²；所述锰粒子溅射源束流密度为2.2mA/cm²；所述锰原子分子数为6.8%，所述铬、氮原子比为7:2。
其中，所述保护气体为纯氮气或纯氩气中的一种；所述步骤（1）中熔炼时的温度为1465℃，在电阻炉内需要进行预脱氧处理；所述步骤（3）进行前，将热处理后的预成型衬板进行化学超声清洗，清洗时间为8分钟。
对其进行性能测试，硬度达到74HRC，冲击韧性为13.2J/cm²、耐磨性能（对应铁矿磨耗）427g/t。
实施例2
一种抗冲击耐磨衬板的加工方法，包括以下步骤：
（1）按组分配比准备原料，在保护气体氛围下，在电阻炉中熔炼后浇铸，得到预成型衬板；
其中，所述原料按重量百分比包括：碳2.8%、铬1.5%、钙0.4%、锆0.45%、铯1.8%、铝0.28%、硅0.06%、镍0.83%、铜0.07%、硫0.028%、磷0.068%，余量为铁和不可避免的杂质；
（2）对预成型衬板进行热处理，在箱式电阻炉内升温至470℃，保温8小时，炉冷到420℃后出炉水淬至室温；升温至580℃，保温2小时，炉冷到380℃后出炉水淬至室温；升温至750℃，保温6小时，炉冷到520℃后保温2小时；升温至950℃，保温5小时后，油冷至520℃回火，保温3小时后，继续降温至280℃回火，保温2小时，出炉冷却即得；
（3）镀层设置，采用沉积设备，在溅射源沉积铬的同时用高能氮离子轰击，然后以磁控溅射源沉积铬、离子溅射源沉积锰，并用一定能量的氮离子进行辅助轰击，得到厚度为40nm的复合膜；
其中，磁控溅射靶功率为300W，溅射源轰击能量为2.8keV，所述溅射源离子束流密度为1.7mA/cm²；离子溅射源束流密度为1.8mA/cm²；辅助轰击能量为400eV，所述溅射源离子束流密度为0.12mA/cm²；所述锰粒子溅射源束流密度为2.2mA/cm²；所述锰原子分子数为6.8%，所述铬、氮原子比为7:2。
其中，所述保护气体为纯氮气或纯氩气中的一种；所述步骤（1）中熔炼时的温度为1450℃，在电阻炉内需要进行预脱氧处理；所述步骤（3）进行前，将热处理后的预成型衬板进行化学超声清洗，清洗时间为10分钟。
对其进行性能测试，硬度达到75HRC，冲击韧性为13.7J/cm²、耐磨性能（对应铁矿磨耗）425g/t。
实施例3
一种抗冲击耐磨衬板的加工方法，包括以下步骤：
（1）按组分配比准备原料，在保护气体氛围下，在电阻炉中熔炼后浇铸，得到预成型衬板；
其中，所述原料按重量百分比包括：碳3.4%、铬2.8%、钙0.8%、锆0.25%、铯2.6%、铝0.72%、硅0.12%、镍1.22%、铜0.09%、硫0.016%、磷0.094%，余量为铁和不可避免的杂质；
（2）对预成型衬板进行热处理，在箱式电阻炉内升温至520℃，保温6小时，炉冷到430℃后出炉水淬至室温；升温至560℃，保温4小时，炉冷到360℃后出炉水淬至室温；升温至780℃，保温4小时，炉冷到500℃后保温1小时；升温至1050℃，保温4小时后，油冷至580℃回火，保温2小时后，继续降温至320℃回火，保温1小时，出炉冷却即得；
（3）镀层设置，采用沉积设备，在溅射源沉积铬的同时用高能氮离子轰击，然后以磁控溅射源沉积铬、离子溅射源沉积锰，并用一定能量的氮离子进行辅助轰击，得到厚度为30nm的复合膜；
其中，磁控溅射靶功率为300W，溅射源轰击能量为2.8keV，所述溅射源离子束流密度为1.7mA/cm²；离子溅射源束流密度为1.8mA/cm²；辅助轰击能量为400eV，所述溅射源离子束流密度为0.12mA/cm²；所述锰粒子溅射源束流密度为2.2mA/cm²；所述锰原子分子数为6.8%，所述铬、氮原子比为7:2。
其中，所述保护气体为纯氮气或纯氩气中的一种；所述步骤（1）中熔炼时的温度为1480℃，在电阻炉内需要进行预脱氧处理；所述步骤（3）进行前，将热处理后的预成型衬板进行化学超声清洗，清洗时间为5分钟。
对其进行性能测试，硬度达到72HRC，冲击韧性为13.8J/cm²、耐磨性能（对应铁矿磨耗）433g/t。

Claims (4)

1.一种抗冲击耐磨衬板的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按组分配比准备原料，在保护气体氛围下，在电阻炉中熔炼后浇铸，得到预成型衬板；
其中，所述原料按重量百分比包括：碳2.8-3.4%、铬1.5-2.8%、钙0.4-0.8%、锆0.25-0.45%、铯1.8-2.6%、铝0.28-0.72%、硅0.06-0.12%、镍0.83-1.22%、铜0.07-0.09%、硫0.016-0.028%、磷0.068-0.094%，余量为铁和不可避免的杂质；
（2）对预成型衬板进行热处理，在箱式电阻炉内升温至470-520℃，保温6-8小时，炉冷到420-430℃后出炉水淬至室温；升温至560-580℃，保温2-4小时，炉冷到360-380℃后出炉水淬至室温；升温至750-780℃，保温4-6小时，炉冷到500-520℃后保温1-2小时；升温至950-1050℃，保温4-5小时后，油冷至520-580℃回火，保温2-3小时后，继续降温至280-320℃回火，保温1-2小时，出炉冷却即得；
（3）镀层设置，采用沉积设备，在溅射源沉积铬的同时用高能氮离子轰击，然后以磁控溅射源沉积铬、离子溅射源沉积锰，并用一定能量的氮离子进行辅助轰击，得到厚度为30-40nm的复合膜；
其中，其中，溅射源沉积铬时磁控溅射靶功率为300W，溅射源轰击能量为2.8keV，溅射源离子束流密度为1.7mA/cm²；高能氮离子轰击时，离子溅射源束流密度为1.8mA/cm²；氮离子进行辅助轰击时，辅助轰击能量为400eV，溅射源离子束流密度为0.12mA/cm²；离子溅射源沉积锰时，锰粒子溅射源束流密度为2.2mA/cm²；所述锰原子分子数为6.8%，所述铬、氮原子比为7:2。
2.如权利要求1所述一种抗冲击耐磨衬板的加工方法，其特征在于，所述保护气体为纯氮气或纯氩气中的一种。
3.如权利要求1所述一种抗冲击耐磨衬板的加工方法，其特征在于，所述步骤（1）中熔炼时的温度为1450-1480℃，在电阻炉内需要进行预脱氧处理。
4.如权利要求1所述一种抗冲击耐磨衬板的加工方法，其特征在于，所述步骤（3）进行前，将热处理后的预成型衬板进行化学超声清洗，清洗时间为5-10分钟。
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