CN111172449B - 一种耐磨铸钢衬板及制作方法 - Google Patents

一种耐磨铸钢衬板及制作方法 Download PDF

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Abstract

一种耐磨铸钢衬板，具有如下的化学成分（w%）：碳0.7%‑1.3%、硅0.3%‑0.8%、锰0.5%‑1.0%、铬4.0%‑7.0%、钒0.01‑0.5%、钼0.1%‑1.0%、铜0.03%‑0.2%、镍0.04%‑0.5%、氮0.005%‑0.06%、铝0.02%‑0.05%、钴0.01%‑0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，浇注成工件后入炉加热且保温一定时间，然后进行空淬或油淬的淬火处理，最后再经回火处理时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。其优点是耐磨耐冲击、服役寿命长、性价比高以及有利于工业化实施和推广。

Description

一种耐磨铸钢衬板及制作方法
技术领域
本发明涉及球磨机装备领域，特别是一种耐磨铸钢衬板及制作方法。
背景技术
球磨机作为一种粉碎物料的关键设备，广泛应用于水泥、矿山、电力等行业，其一般采用钢球作研磨体随机筒转动被带到一定高度后落下进而对物料进行粉碎。为防止筒体受研磨体和物料的直接冲击和摩擦，机内采用耐磨衬板对筒体进行保护，故衬板成为与物料、研磨体直接接触的构件，由于承受不断的摩擦、冲击甚至腐蚀，衬板常因磨损、开裂等问题而失效报废。由上可知，开发耐磨耐冲击的长寿命球磨机衬板，对于减少停机检修、降低加工成本具有重要的经济价值。目前，用于水泥球磨机的常用衬板材料有中碳合金钢衬板、铸铁衬板甚至橡胶衬板等，使用寿命通常在4-6年，因此有必要开发一种适合磨机工况的高服役寿命的耐磨衬板材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决现有衬板耐磨性差和服役寿命低的问题的耐磨铸钢衬板及制作方法。
本发明的解决方案是这样的：
一种耐磨铸钢衬板，具有如下的化学成分（w%）：碳0.7%-1.3%、硅0.3%-0.8%、锰0.5%-1.0%、铬4.0%-7.0%、钒0.01-0.5%、钼0.1%-1.0%、铜0.03%-0.2%、镍0.04%-0.5%、氮0.005%-0.06%、铝0.02%-0.05%、钴0.01%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
更具体的技术方案还包括：具有如下的化学成分（w%）：碳0.8%-1.2%、硅0.4%-0.7%、锰0.6%-1.0%、铬5.0%-7.0%、钒0.02-0.5%、钼0.3%-1.0%、铜0.06%-0.2%、镍0.06%-0.5%、氮0.008%-0.06%、铝0.03%-0.05%、钴0.06%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
进一步的：具有如下的化学成分（w%）：碳0.9%-1.1%、硅0.4%-0.6%、锰0.6%-0.9%、铬5.5%-7.0%、钒0.06-0.5%、钼0.5%-1.0%、铜0.09%-0.2%、镍0.09%-0.5%、氮0.01%-0.06%、铝0.04%-0.05%、钴0.1%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
进一步的：具有如下的化学成分（w%）：碳0.9%-1.0%、硅0.4%-0.5%、锰0.6%-0.8%、铬5.5%-6.5%、钒0.06-0.4%、钼0.5%-0.9%、铜0.09%-0.1%、镍0.09%-0.4%、氮0.01%-0.05%、铝0.04%-0.05%、钴0.1%-0.4%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
进一步的：具有如下的化学成分（w%）：碳0.7%-1.0%、硅0.3%-0.5%、锰0.7%-0.8%、铬5.0%-6.0%、钒0.06-0.3%、钼0.5%-0.8%、铜0.06%-0.1%、镍0.09%-0.3%、氮0.01%-0.03%、铝0.03%-0.05%、钴0.06%-0.4%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
进一步的：具有如下的化学成分（w%）：碳0.7%-1.3%、硅0.3%-0.8%、锰0.5%-1.0%、铬4.0%-7.0%、钒0.01-0.5%、钼0.1%-1.0%、铜0.03%-0.2%、镍0.04%-0.5%、氮0.01%-0.02%、铝0.02%-0.05%、钴0.01%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
一种耐磨铸钢衬板的制作方法，包括步骤：
（1）将如下的化学成分（w%）：碳0.7%-1.3%、硅0.3%-0.8%、锰0.5%-1.0%、铬4.0%-7.0%、钒0.01-0.5%、钼0.1%-1.0%、铜0.03%-0.2%、镍0.04%-0.5%、氮0.005%-0.06%、铝0.02%-0.05%、钴0.01%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质经中频炉熔炼并浇注成工件；
（2）工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度810℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；
（3）淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
进一步的：浇注成工件在入炉淬火处理之前进行一次扩散退火处理，退火加热温度1000℃-1200℃，保温2-5小时。
采用上述技术方案制作的耐磨铸钢衬板，硬度45HRC-58HRC，无缺口冲击韧性ak≥15J/cm2，特别适合于制造球磨机衬板。
本发明的优点是用Co进行合金化，通过改善显微组织和影响第二相析出，提高钢的力学性能；N含量取值范围达到耐磨性最佳，用作水泥球磨机衬板具备优异的服役寿命；相较于现有耐磨铸钢材料在不增加生产难度的前提下，具有耐磨耐冲击、服役寿命长、性价比高以及有利于工业化实施和推广等优点。
具体实施方式
一种耐磨铸钢衬板，具有如下的化学成分（w%）：碳0.7%-1.3%、硅0.3%-0.8%、锰0.5%-1.0%、铬4.0%-7.0%、钒0.01-0.5%、钼0.1%-1.0%、铜0.03%-0.2%、镍0.04%-0.5%、氮0.005%-0.06%、铝0.02%-0.05%、钴0.01%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
可选的：具有如下的化学成分（w%）：碳0.8%-1.2%、硅0.4%-0.7%、锰0.6%-1.0%、铬5.0%-7.0%、钒0.02-0.5%、钼0.3%-1.0%、铜0.06%-0.2%、镍0.06%-0.5%、氮0.008%-0.06%、铝0.03%-0.05%、钴0.06%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
可选的：具有如下的化学成分（w%）：碳0.9%-1.1%、硅0.4%-0.6%、锰0.6%-0.9%、铬5.5%-7.0%、钒0.06-0.5%、钼0.5%-1.0%、铜0.09%-0.2%、镍0.09%-0.5%、氮0.01%-0.06%、铝0.04%-0.05%、钴0.1%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
可选的：具有如下的化学成分（w%）：碳0.9%-1.0%、硅0.4%-0.5%、锰0.6%-0.8%、铬5.5%-6.5%、钒0.06-0.4%、钼0.5%-0.9%、铜0.09%-0.1%、镍0.09%-0.4%、氮0.01%-0.05%、铝0.04%-0.05%、钴0.1%-0.4%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
可选的：具有如下的化学成分（w%）：碳0.7%-1.0%、硅0.3%-0.5%、锰0.7%-0.8%、铬5.0%-6.0%、钒0.06-0.3%、钼0.5%-0.8%、铜0.06%-0.1%、镍0.09%-0.3%、氮0.01%-0.03%、铝0.03%-0.05%、钴0.06%-0.4%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
可选的：具有如下的化学成分（w%）：碳0.7%-1.3%、硅0.3%-0.8%、锰0.5%-1.0%、铬4.0%-7.0%、钒0.01-0.5%、钼0.1%-1.0%、铜0.03%-0.2%、镍0.04%-0.5%、氮0.01%-0.02%、铝0.02%-0.05%、钴0.01%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
一种耐磨铸钢衬板的制作方法，包括步骤：
（1）将如下的化学成分（w%）：碳0.7%-1.3%、硅0.3%-0.8%、锰0.5%-1.0%、铬4.0%-7.0%、钒0.01-0.5%、钼0.1%-1.0%、铜0.03%-0.2%、镍0.04%-0.5%、氮0.005%-0.06%、铝0.02%-0.05%、钴0.01%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质经中频炉熔炼并浇注成工件；
（2）对浇注成工件进行热处理的工序包括：浇注成工件后入炉加热且保温一定时间，然后进行空淬或油淬的淬火处理，最后再经回火处理。具体的热处理方法为：
1）工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度810℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；
2）淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
3）浇注成工件在入炉淬火处理之前可根据要求进行一次扩散退火处理，退火加热温度1000℃-1200℃，保温2-5小时。
采用上述技术方案制作的耐磨铸钢衬板，硬度45HRC-58HRC，无缺口冲击韧性ak≥15J/cm2，特别适合于制造球磨机衬板。
下面通过实施例对本发明进行说明，但本发明不受所述实施例的限定。
实施例1：耐磨铸钢的化学成分（质量分数）为：0.85%C、0.56%Si、0.69%Mn、0.03%P、0.02%S、5.5%Cr、0.097%Ni、0.084%Cu、0.26%Mo、0.014%V、0.038%Al、0.022%Co和0.02%N，其余为铁和常存杂质元素。根据上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度860℃，保温时间4小时，油淬。淬火后的工件重新加热到260℃并加热4小时进行回火处理，最后空冷。
实施例2：耐磨铸钢的化学成分（质量分数）为：0.85%C、0.56%Si、0.69%Mn、0.03%P、0.02%S、5.5%Cr、0.097%Ni、0.084%Cu、0.26%Mo、0.014%V、0.038%Al、0.022%Co、0.02%Re和0.015%N，其余为铁和常存杂质元素。根据上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度910℃，保温时间3小时，油淬。淬火处理后的工件重新加热到260℃并加热4小时进行回火处理，最后空冷。
实施例3：耐磨铸钢的化学成分（质量分数）为：0.85%C、0.56%Si、0.69%Mn、0.03%P、0.02%S、5.5%Cr、0.097%Ni、0.084%Cu、0.26%Mo、0.014%V、0.038%Al、0.022%Co和0.02%N，其余为铁和常存杂质元素。根据上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行球化退火，加热温度860℃，保温时间3小时，随炉冷却至500℃空冷。随后工件放入热处理炉重新进行加热，加热温度900℃，保温时间3小时，油淬。淬火后的工件重新加热到260℃并加热4小时，空冷。
实施例4：耐磨铸钢的化学成分（质量分数）为：0.85%C、0.56%Si、0.69%Mn、0.03%P、0.02%S、5.5%Cr、0.097%Ni、0.084%Cu、0.26%Mo、0.014%V、0.038%Al、0.022%Co和0.02%N，其余为铁和常存杂质元素。根据上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉进行加热扩散退火，加热温度1060℃，保温时间3小时，随炉冷却至500℃空冷。然后工件重新加热进行淬火处理，加热温度900℃，保温时间3小时，油淬。淬火后的工件重新加热到480℃并加热3小时进行回火处理，空冷。
实施例5：耐磨铸钢的化学成分（质量分数）为：0.85%C、0.56%Si、0.69%Mn、0.03%P、0.02%S、5.5%Cr、0.097%Ni、0.084%Cu、0.26%Mo、0.014%V、0.038%Al、0.022%Co和0.02%N，其余为铁和常存杂质元素。根据上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉进行加热扩散退火，加热温度1060℃，保温时间3小时，随炉冷却至500℃空冷。然后工件重新加热进行淬火处理，加热温度900℃，保温时间4小时，油淬。淬火后的工件重新加热到480℃并加热3小时进行回火处理，空冷。
实施例6：耐磨铸钢的化学成分（质量百分数）为：0.85%C、0.56%Si、0.69%Mn、0.03%P、0.02%S、5.5%Cr、0.097%Ni、0.084%Cu、0.26%Mo、0.014%V、0.038%Al、0.022%Co和0.02%N，其余为铁和常存杂质元素。根据上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉进行加热扩散退火处理，加热温度1060℃，保温时间3小时，随炉冷却至500℃空冷。然后工件重新加热进行球化退火处理，加热温度890℃，保温时间3小时，随炉冷却至500℃空冷。球化退火后的工件重新加热进行淬火处理，加热温度930℃，保温时间3小时，油淬。淬火后的工件重新加热到480℃并加热3小时进行回火处理，空冷。

Claims (8)

1.一种耐磨铸钢衬板，其特征在于：具有如下的化学成分（wt %）：碳0.7%-1.3%、硅0.3%-0.8%、锰0.5%-1.0%、铬4.0%-7.0%、钒0.01-0.5%、钼0.1%-1.0%、铜0.03%-0.2%、镍0.04%-0.5%、氮0.005%-0.06%、铝0.02%-0.05%、钴0.01%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
2.根据权利要求1所述的耐磨铸钢衬板，其特征在于：具有如下的化学成分（wt %）：碳0.8%-1.2%、硅0.4%-0.7%、锰0.6%-1.0%、铬5.0%-7.0%、钒0.02-0.5%、钼0.3%-1.0%、铜0.06%-0.2%、镍0.06%-0.5%、氮0.008%-0.06%、铝0.03%-0.05%、钴0.06%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
3.根据权利要求1所述的耐磨铸钢衬板，其特征在于：具有如下的化学成分（wt %）：碳0.9%-1.1%、硅0.4%-0.6%、锰0.6%-0.9%、铬5.5%-7.0%、钒0.06-0.5%、钼0.5%-1.0%、铜0.09%-0.2%、镍0.09%-0.5%、氮0.01%-0.06%、铝0.04%-0.05%、钴0.1%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
4.根据权利要求1所述的耐磨铸钢衬板，其特征在于：具有如下的化学成分（wt %）：碳0.9%-1.0%、硅0.4%-0.5%、锰0.6%-0.8%、铬5.5%-6.5%、钒0.06-0.4%、钼0.5%-0.9%、铜0.09%-0.1%、镍0.09%-0.4%、氮0.01%-0.05%、铝0.04%-0.05%、钴0.1%-0.4%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
5.根据权利要求1所述的耐磨铸钢衬板，其特征在于：具有如下的化学成分（wt %）：碳0.7%-1.0%、硅0.3%-0.5%、锰0.7%-0.8%、铬5.0%-6.0%、钒0.06-0.3%、钼0.5%-0.8%、铜0.06%-0.1%、镍0.09%-0.3%、氮0.01%-0.03%、铝0.03%-0.05%、钴0.06%-0.4%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
6.根据权利要求1所述的耐磨铸钢衬板，其特征在于：具有如下的化学成分（wt %）：碳0.7%-1.3%、硅0.3%-0.8%、锰0.5%-1.0%、铬4.0%-7.0%、钒0.01-0.5%、钼0.1%-1.0%、铜0.03%-0.2%、镍0.04%-0.5%、氮0.01%-0.02%、铝0.02%-0.05%、钴0.01%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述化学成分经中频炉熔炼并浇注成工件，工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度830℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
7.一种耐磨铸钢衬板的制作方法，其特征在于：包括步骤：
将如下的化学成分（wt %）：碳0.7%-1.3%、硅0.3%-0.8%、锰0.5%-1.0%、铬4.0%-7.0%、钒0.01-0.5%、钼0.1%-1.0%、铜0.03%-0.2%、镍0.04%-0.5%、氮0.005%-0.06%、铝0.02%-0.05%、钴0.01%-0.5%、磷≤0.035%、硫≤0.03%，余量为铁和不可避免的杂质经中频炉熔炼并浇注成工件；
工件放入热处理炉加热进行淬火处理，加热温度810℃-950℃，保温时间2-5小时，空淬或者油淬；
淬火后的工件重新加热到150℃-300℃的低温回火或450-580℃的高温回火，保温时间3-8小时，最后空冷完成耐磨铸钢衬板的制备。
8.根据权利要求7所述的耐磨铸钢衬板的制作方法，其特征在于：浇注成工件在入炉淬火处理之前进行一次扩散退火处理，退火加热温度1000℃-1200℃，保温2-5小时。
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