CN110423943B - 一种超细球磨衬板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超细球磨衬板及其制备方法，其中，衬板的化学成分组成为：C：1.2％，Si：0.5％，Cu：0.9％，Mn：8％，Cr：1.2％，Ta：0.5～1％，Bi：0.5～1.5％，Sn：1～2％，稀土：0.5％，S：0.02％，P：0.02％，余量为Fe。其制备方法包括如下步骤：(1)按照衬板化学成分配料，经熔炼、浇注得到冷铸件；(2)将所述冷铸件依次经水韧处理、回火处理和抛丸处理，得到超细球磨衬板。本发明的衬板在满足超细球磨的耐冲击性能后，大大提升了衬板的耐磨性，相比于ZGMn13‑2高锰钢，耐磨性可提高45.8％；制备时，通过对浇筑铸件进行水韧处理与回火处理得到单一的奥氏体相；通过对铸件进行抛丸处理，使其在服役前预先形成一层硬化层，可提高铸件的使用寿命。

Description

一种超细球磨衬板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种球磨机衬板，特别涉及一种超细球磨衬板及其制备方法，属于球磨机领域。
背景技术
球磨机广泛用于矿石、建材、冶金、电力等众多行业，球磨机衬板作为球磨机的一部分，主要是保护球磨机筒体，防止其筒内钢球与物料冲击导致失效损坏。目前传统球磨机金属衬板的种类有高锰钢，中、高碳合金钢，铬铸铁，广泛使用的是高锰钢板材，然而高锰钢由于屈服强度较低，容易产生塑性形变，使板衬凸起，降低了衬板的使用寿命。
相比于传统球磨，超细球磨对衬板的耐冲击性能要求相对较低，而对衬板的耐磨性提出极高的要求，如何增加板材耐磨性成为亟需解决的问题。
发明内容
发明目的：针对现有的球磨机衬板耐磨性低、难以满足超细球磨使用要求的问题，本发明提供了一种超细球磨衬板，在满足超细球磨的耐冲击性能后，提升衬板的耐磨性；另外，本发明还提供了一种该衬板的制备方法。
技术方案：本发明所述的一种超细球磨衬板，按重量百分数计，衬板的化学成分组成为：C：1.2％，Si：0.5％，Cu：0.9％，Mn：8％，Cr：1.2％，Ta：0.5～1％，Bi：0.5～1.5％，Sn：1～2％，稀土：0.5％，S：0.02％，P：0.02％，余量为Fe。
其中C、Si、Cu、Mn、Cr、稀土、S、P的比例为固定值，通过调整Ta、Bi和Sn的比例，并调整这三组分与上述C、Si、Cu、Mn、Cr、稀土、S、P总质量的比例，获得不同耐磨性衬板组成。
优选的，按重量百分数计，Ta：0.7～1％，Bi：1.0～1.5％，Sn：1.5～2％，此时获得的衬板耐磨性更优。
本发明所述的超细球磨衬板的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照衬板化学成分配料，经熔炼、浇注得到冷铸件；
(2)将所述冷铸件依次经水韧处理、回火处理和抛丸处理，得到超细球磨衬板。
优选的，步骤(1)中，按照衬板化学成分称取锰铁合金、铜铁合金、铬铁合金及其他纯料，置于180～230℃下预热1～2h；将生铁完全熔化后，温度为1500℃～1540℃，加入锰铁合金、铜铁合金、铬铁合金及其他纯料，待原料完全熔化、得到钢液；出钢温度在1500℃以上，在1450℃～1500℃的温度下浇注，得到冷铸件。
上述步骤(2)中，水韧处理条件优选为：将冷铸件放入热处理炉中，先升温至600～650℃，保温1～2h，再升温至1000～1090℃，保温2～4h，保温后迅速将铸件进行水淬，淬火时最高水温不超过60℃，淬火时间不超过1min。最好先以50～80℃/h的升温速度从常温升至600～650℃，再以120～180℃/h的升温速度升至1000～1090℃。
较优的，回火处理条件为：回火温度为240～250℃，保温6～10h。
进一步的，抛丸处理条件为：抛丸粒度为10～50目，处理时间为20～30min。
发明原理：本发明基于超细球磨高耐磨性的要求，提升衬板的耐磨性，一方面，由于高锰钢屈服强度较低，容易产生塑性变形，本发明中降低锰的含量，采用中锰钢以提高衬板的屈服强度；另一方面，加入Ta元素作为变质剂，形成的碳化钽能抑制晶粒长大，对材料进行细晶处理，加入Bi元素形成第二相强化，加入Sn元素提高材料的耐蚀性；加入Cu、Cr、Si、稀土元素提高材料的耐磨性以及屈服强度。
有益效果：与现有技术相比，本发明存在下述优点：(1)本发明的衬板在满足超细球磨的耐冲击性能后，大大提升了衬板的耐磨性，通过分别调整Ta、Bi和Sn三者占总质量的比例，可得到不同耐磨性的衬板，相比于ZGMn13-2高锰钢，耐磨性可提高45.8％；(2)本发明制备超细球磨衬板时，通过对浇筑铸件进行水韧处理与回火处理得到单一的奥氏体相；另外，对铸件进行抛丸处理，使其在服役前预先形成一层硬化层，可提高铸件的使用寿命，避免铸件因未能得到充分的加工硬化发生磨损失效。
附图说明
图1为本发明的超细球磨衬板的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明的一种超细球磨衬板，按重量百分数计，衬板的化学成分组成为：C：1.2％，Si：0.5％，Cu：0.9％，Mn：8％，Cr：1.2％，Ta：0.5～1％，Bi：0.5～1.5％，Sn：1～2％，稀土：0.5％，S：0.02％，P：0.02％，余量为Fe。其中，稀土可为任意稀土元素。本发明的超细球磨衬板在满足超细球磨的耐冲击性能后，提升衬板的耐磨性；其中C、Si、Cu、Mn、Cr、稀土、S、P的比例为固定值，通过调整Ta、Bi和Sn的比例，并调整这三组分与上述C、Si、Cu、Mn、Cr、稀土、S、P总质量的比例，获得不同耐磨性衬板组成。
实施例1
按重量百分比计，超细球磨衬板的组成为：C 1.2％，Si 0.5％，Cu 0.9％，Mn 8％，Cr 1.2％，Ta 0.5％，Bi 0.5％，Sn 1％，稀土0.5％，S＝0.02％，P＝0.02％；余量为Fe。
(1)将锰铁合金、铜铁合金、铬铁合金及其他纯料置于200℃中预热2h，待熔炼炉中将生铁完全熔化后，温度为1520℃，加入混合纯料，待完全熔化，得到钢液。出钢温度在1500℃以上，浇注温度为1450℃，浇注铸型。
(2)对冷铸件进行水韧处理：将冷铸件放入热处理炉中，以50℃/h的升温速度从常温升至620℃，保温2h，再以150℃/h得升温速度升至1080℃，保温2h，保温结束后迅速将铸件进行水淬，淬火时水温为40℃，淬火时间小于1min。
(3)将水韧处理后的铸件进行回火处理，回火温度为250℃，保温6h。
(4)将回火处理后的铸件进行抛丸冷处理，抛丸粒度为20目，时间为30min。
经力学性能测试，本实施例制得的衬板抗拉强度为782MPa，屈服强度为412MPa，硬度为49HRC，耐磨性相比于ZGMn13-2高锰钢提高了29.5％。
实施例2
按重量百分比计，超细球磨衬板的组成为：C 1.2％，Si 0.5％，Cu 0.9％，Mn 8％，Cr 1.2％，Ta 0.7％，Bi 1％，Sn 1.5％，稀土0.5％，S＝0.02％，P＝0.02％；余量为Fe。
(1)将锰铁合金、铜铁合金、铬铁合金及其他纯料置于180℃中预热2h，待熔炼炉中将生铁完全熔化后，温度为1500℃，加入混合纯料，待完全熔化，得到钢液。出钢温度在1500℃以上，浇注温度为1480℃，浇注铸型。
(2)对冷铸件进行水韧处理：将冷铸件放入热处理炉中，以50℃/h的升温速度从常温升至650℃，保温2h，再以150℃/h得升温速度升至1050℃，保温4h，保温结束后迅速将铸件进行水淬，淬火时水温为40℃，淬火时间小于1min。
(3)将水韧处理后的铸件进行回火处理，回火温度为250℃，保温8h。
(4)将回火处理后的铸件进行抛丸冷处理，抛丸粒度为10目，时间为30min。
经力学性能测试，本实施例制得的衬板抗拉强度为821MPa，屈服强度为428MPa，硬度为52HRC，耐磨性相比于ZGMn13-2高锰钢提高了37.1％。
实施例3
按重量百分比计，超细球磨衬板的组成为：C 1.2％，Si 0.5％，Cu 0.9％，Mn 8％，Cr 1.2％，Ta 0.5％，Bi 1.2％，Sn 1.5％，稀土0.5％，S＝0.02％，P＝0.02％；余量为Fe。
(1)将锰铁合金、铜铁合金、铬铁合金及其他纯料置于230℃中预热1.5h，待熔炼炉中将生铁完全熔化后，温度为1520℃，加入混合纯料，待完全熔化，得到钢液。出钢温度在1500℃以上，浇注温度为1470℃，浇注铸型。
(2)对冷铸件进行水韧处理：将冷铸件放入热处理炉中，以60℃/h的升温速度从常温升至600℃，保温1h，再以180℃/h得升温速度升至1000℃，保温4h，保温结束后迅速将铸件进行水淬，淬火时水温为50℃，淬火时间小于1min。
(3)将水韧处理后的铸件进行回火处理，回火温度为250℃，保温10h。
(4)将回火处理后的铸件进行抛丸冷处理，抛丸粒度为30目，时间为30min。
经力学性能测试，本实施例制得的衬板抗拉强度为826MPa，屈服强度为415MPa，硬度为54HRC，耐磨性相比于ZGMn13-2高锰钢提高了32.5％。
实施例4
按重量百分比计，超细球磨衬板的组成为：C 1.2％，Si 0.5％，Cu 0.9％，Mn 8％，Cr 1.2％，Ta 0.7％，Bi 1.5％，Sn 1.7％，稀土0.5％，S＝0.02％，P＝0.02％；余量为Fe。
(1)将锰铁合金、铜铁合金、铬铁合金及其他纯料置于200℃中预热2h，待熔炼炉中将生铁完全熔化后，温度为1540℃，加入混合纯料，待完全熔化，得到钢液。出钢温度在1500℃以上，浇注温度为1500℃，浇注铸型。
(2)对冷铸件进行水韧处理：将冷铸件放入热处理炉中，以60℃/h的升温速度从常温升至600℃，保温1h，再以180℃/h得升温速度升至1080℃，保温2h，保温结束后迅速将铸件进行水淬，淬火时水温为45℃，淬火时间小于1min。
(3)将水韧处理后的铸件进行回火处理，回火温度为250℃，保温8h。
(4)将回火处理后的铸件进行抛丸冷处理，抛丸粒度为30目，时间为30min。
经力学性能测试，本实施例制得的衬板抗拉强度为836MPa，屈服强度为434MPa，硬度为56HRC，耐磨性相比于ZGMn13-2高锰钢提高了41.5％。
实施例5
按重量百分比计，超细球磨衬板的组成为：C 1.2％，Si 0.5％，Cu 0.9％，Mn 8％，Cr 1.2％，Ta 1％，Bi 1.5％，Sn 2％，稀土0.5％，S＝0.02％，P＝0.02％；余量为Fe。
(1)将锰铁合金、铜铁合金、铬铁合金及其他纯料置于200℃中预热2h，待熔炼炉中将生铁完全熔化后，温度为1520℃，加入混合纯料，待完全熔化，得到钢液。出钢温度在1500℃以上，浇注温度为1480℃，浇注铸型。
(2)对冷铸件进行水韧处理：将冷铸件放入热处理炉中，以60℃/h的升温速度从常温升至640℃，保温2h，再以180℃/h得升温速度升至1090℃，保温4h，保温结束后迅速将铸件进行水淬，淬火时水温为45℃，淬火时间小于1min。
(3)将水韧处理后的铸件进行回火处理，回火温度为250℃，保温10h。
(4)将回火处理后的铸件进行抛丸冷处理，抛丸粒度为50目，时间为30min。
经力学性能测试，本实施例制得的衬板抗拉强度为841MPa，屈服强度为442MPa，硬度为58HRC，耐磨性相比于ZGMn13-2高锰钢提高了45.8％。

Claims (8)

1.一种超细球磨衬板，其特征在于，按重量百分数计，所述衬板的化学成分组成为：C：1.2％，Si：0.5％，Cu：0.9％，Mn：8％，Cr：1.2％，Ta：0.5～1％，Bi：0.5～1.5％，Sn：1～2％，稀土：0.5％，S：0.02％，P：0.02％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的超细球磨衬板，其特征在于，按重量百分数计，所述Ta：0.7～1％，Bi：1.0～1.5％，Sn：1.5～2％。
3.一种权利要求1所述的超细球磨衬板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照衬板化学成分配料，经熔炼、浇注得到冷铸件；
(2)将所述冷铸件依次经水韧处理、回火处理和抛丸处理，得到超细球磨衬板。
4.根据权利要求3所述的超细球磨衬板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，按照衬板化学成分组成称取锰铁合金、铜铁合金、铬铁合金及其他纯料，置于180～230℃下预热1～2h；将生铁完全熔化后，温度为1500℃～1540℃，加入锰铁合金、铜铁合金、铬铁合金及其他纯料，待原料完全熔化、得到钢液；出钢温度在1500℃以上，在1450℃～1500℃的温度下浇注，得到冷铸件。
5.根据权利要求3所述的超细球磨衬板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水韧处理条件为：将所述冷铸件放入热处理炉中，先升温至600～650℃，保温1～2h，再升温至1000～1090℃，保温2～4h，保温后迅速将铸件进行水淬，淬火时最高水温不超过60℃，淬火时间不超过1min。
6.根据权利要求5所述的超细球磨衬板的制备方法，其特征在于，先以50～80℃/h的升温速度从常温升至600～650℃，再以120～180℃/h的升温速度升至1000～1090℃。
7.根据权利要求3所述的超细球磨衬板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述回火处理条件为：回火温度为240～250℃，保温6～10h。
8.根据权利要求3所述的超细球磨衬板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述抛丸处理条件为：抛丸粒度为10～50目，处理时间为20～30min。
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