CN111074170A - 一种中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺 - Google Patents

一种中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺，所述中锰高铬耐磨衬板，其化学成分的重量百分比为C：0.9％‑1.2％，Si：0.2％‑0.3％，Mn：8.0％‑10.0％，Cr：5.5％‑7.5％，Mo：0.6％‑0.8％，Nb：0.1％‑0.15％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明在提高耐磨性的同时，屈服强度也大幅提高，其耐磨性是高锰钢的2.5‑3.2倍。可满足矿山磨机衬板的耐磨性性能要求，减少了现场更换衬板的频次，降低了工人劳动强度。

Description

一种中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺
技术领域
本发明属于耐磨衬板及其生产工艺领域，尤其涉及一种中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺。
背景技术
在矿石加工、火力发电等行业中，通常使用球磨机进行物料破碎，但由于球磨机衬板受力复杂，使用寿命较短。长期以来，国内球磨机主要使用高锰钢衬板，国外衬板多采用低合金或高合金耐磨钢系列，部分采用合金化后的高锰钢和镍硬铸铁、高铬铸铁等材质。因此，研究新型耐磨材料及应用技术，对于立足国产、节能降耗，提高碎矿、磨矿效率以及市场竞争力，具有重要的社会和经济意义。球磨机衬板服役环境复杂，磨损机理各异，应根据材料服役的实际工况对材料性能进行差异化设计。由于球磨机衬板应用在具有一定冲击作用的场合，因此足够的韧性是球磨机衬板材料选用的前提。根据承受冲击的能力，可以将目前国内外普遍使用的球磨机衬板材料进行简单分类：
(1)国内球磨机主要使用高锰钢衬板，其屈服强度过低，首次使用易变形，磨损较大。目前，对于研究新型高锰钢的设计大多是在原有高锰钢的基础上进行合金化处理，通过这些合金元素的性质来增加其新型高锰钢的力学性能。
(2)采用贝氏体耐磨钢，如专利201910189025.3是一种含石墨贝氏体耐磨钢，其冲击韧性较低，对外来冲击负荷的抵抗能力不足，因此会影响其使用寿命。
(3)复合磁性衬板，在磨机工作时，这种衬板的表面牢固的吸附一层由碎球和矿粉组成的保护层，以防护衬板的磨损；这种衬板的使用寿命虽好于高锰钢，但其造价昂贵且带有磁性对自磨机的其他部件都有影响，不适合推广。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺，所述中锰高铬耐磨衬板，其化学成分的重量百分比为C：0.9％-1.2％，Si： 0.2％-0.3％，Mn：8.0％-10.0％，Cr：5.5％-7.5％，Mo：0.6％-0.8％，Nb：0.1％-0.15％， P≤0.03％，S≤0.02％，，其余为铁和不可避免的杂质，所述中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺为：在电弧炉内按重量百分比依次加入废钢、铬铁、钼铁、硅锰铁合金及铌等原料，进行熔化、氧化、还原，出钢温度控制在1450-1500℃，以 1390-1410℃浇注成型。
根据权利1所述的一种中锰高铬耐磨衬板先加热到260-280℃，保温5h；以45℃/h加热到730-750℃，保温2h；再以90℃/h加热到1130-1180℃，保温 5-6h后，进行水韧处理。
优选的，所述Si以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体中，缩小了奥氏体相区，提高了铁素体和奥氏体的硬度和强度，并提高疲劳强度和疲劳比，改善了钢的耐磨性能。
优选的，所述Mn为钢中重要组成成分，适量的锰元素可增加耐磨钢的强度及硬度，提高锻造性与可塑性，并且锰元素在钢中含量提高，可降低钢的淬火温度。
优选的，所述Cr为钢中重要组成成分，Cr能够在晶体结构中形成弥散分布的第二相粒子，从而减少碳化物的析出，改变碳化物的形态和分布，提高相变硬化效果和屈服强度。
优选的，所述Nb可使钢在超高强度下具有较高的韧性，提高钢的屈服强度，并且Nb以碳化物形式存在可降低奥氏体的稳定性，使工件遇到轻微冲击迅速由奥氏体转化为马氏体，快速形成高硬度的耐磨层。
优选的，所述Mo能显著抑制晶粒增大而细化晶粒，增加淬透性及减少对回火脆性的敏感性，同时可增加材质的抗腐蚀能力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：中锰高铬衬板具有很高的性价比，降低了昂贵金属的用量，且在提高耐磨性的同时，屈服强度也大幅提高，可满足矿山磨机衬板的耐磨性性能要求，减少了现场更换衬板的频次，降低了工人劳动强度。
附图说明
图1是中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺的对比磨损试验图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下对本发明做进一步描述：
实施例1
首先在电弧炉内依次加入配料，配料的百分比为C：0.9％-1.2％，Si： 0.2％-0.3％，Mn：8.0％-10.0％，Cr：5.5％-7.5％，Mo：0.6％-0.8％，Nb：0.1％-0.15％， P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe，所述中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺为：
在电弧炉内按重量百分比依次加入废钢、铬铁、钼铁、硅锰铁合金及铌等原料，进行熔化、氧化、还原，出钢温度控制在1450-1500℃，以1390-1410℃浇注成型。
铸造后得到检测成分的质量百分比为：C：0.92％，Si：0.23％，Mn：8.17％， Cr：5.62，Mo：0.64％，Nb：0.11％，P：0.027％，S：0.012％，其余为铁和不可避免的杂质。
热处理工艺为：加热到265℃，保温5h；以45℃/h的加热到635℃，保温 2h；以90℃/h的加热到1130℃，保温5h，进行水韧处理。
实施例2
首先在电弧炉内依次加入配料，配料的百分比为C：0.9％-1.2％，Si： 0.2％-0.3％，Mn：8.0％-10.0％，Cr：5.5％-7.5％，Mo：0.6％-0.8％，Nb：0.1％-0.15％， P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe，所述中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺为：
在电弧炉内按重量百分比依次加入废钢、铬铁、钼铁、硅锰铁合金及铌等原料，进行熔化、氧化、还原，出钢温度控制在1450-1500℃，以1390-1410℃浇注成型。
铸造后得到检测成分的质量百分比为：C：0.97％，Si：0.25％，Mn：8.92％， Cr：5.78，Mo：0.69％，Nb：0.13％，P：0.028％，S：0.019％，其余为铁和不可避免的杂质。
热处理工艺为：加热到270℃，保温5h，以45℃/h加热到640℃，保温2h；以90℃/h加热到1145℃，保温5.5h，进行水韧处理。
实施例3
首先在电弧炉内依次加入配料，配料的百分比为C：0.9％-1.2％，Si：0.2％-0.3％，Mn：8.0％-10.0％，Cr：5.5％-7.5％，Mo：0.6％-0.8％，Nb：0.1％-0.15％， P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe，所述中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺为：
在电弧炉内按重量百分比依次加入废钢、铬铁、钼铁、硅锰铁合金及铌等原料，进行熔化、氧化、还原，出钢温度控制在1450-1500℃，以1390-1410℃浇注成型。
铸造后得到检测成分的质量百分比为：C：1.11％，Si：0.21％，Mn：9.18％， Cr：6.57，Mo：0.72％，Nb：0.12％，P：0.024％，S：0.013％，其余为铁和不可避免的杂质。
热处理工艺为：加热到275℃，保温5h；以45℃/h加热到645℃，保温2h；以90℃/h加热到1160℃，保温5h，进行水韧处理。
实施例4
首先在电弧炉内依次加入配料，配料的百分比为C：0.9％-1.2％，Si： 0.2％-0.3％，Mn：8.0％-10.0％，Cr：5.5％-7.5％，Mo：0.6％-0.8％，Nb：0.1％-0.15％， P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe，所述中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺为：
在电弧炉内按重量百分比依次加入废钢、铬铁、钼铁、硅锰铁合金及铌等原料，进行熔化、氧化、还原，出钢温度控制在1450-1500℃，以1390-1410℃浇注成型。
铸造后得到检测成分的质量百分比为：C：1.17％，Si：0.27％，Mn：9.88％， Cr：7.34，Mo：0.79％，Nb：0.15％，P：0.026％，S：0.011％，其余为铁和不可避免的杂质。
热处理工艺为：加热到280℃，保温5h；以45℃/h加热到650℃，保温2h；以90℃/h加热到1175℃，保温6h，进行水韧处理。
对比磨损试验，采用M-2000摩擦磨损试验机，法向载荷为200N，试验时间 2h，按国标GB/T12444-2006进行滑动磨损试验，耐磨性能以高锰钢为基数1来计算，如附图1所示，可以看出，本发明的中锰高铬耐磨衬板的耐磨性能是高锰钢磨机衬板的2.5-3.2倍，其中实施例3的综合性能指标较高，适用于矿山、化工、水泥等各类破磨领域，是代替高锰钢磨机衬板的新型耐磨材料。
需要说明的是，在本文中，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺，其特征在于，所述中锰高铬耐磨衬板，其化学成分的重量百分比为C：0.9％-1.2％，Si：0.2％-0.3％，Mn：8.0％-10.0％，Cr：5.5％-7.5％，Mo：0.6％-0.8％，Nb：0.1％-0.15％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为铁和不可避免的杂质。所述中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺为：在电弧炉内按重量百分比依次加入废钢、铬铁、钼铁、硅锰铁合金及铌等原料，进行熔化、氧化、还原，出钢温度控制在1450-1500℃，以1390-1410℃浇注成型。
2.根据权利要求1所述的一种中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺，其特征在于，所述热处理首先以45℃/h加热到260-280℃，保温5h；再加热到730-750℃，保温2h；以90℃/h加热到1130-1180℃，保温5-6h，进行水韧处理。
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