CN111690880B - 一种斗轮机料斗耐冲击衬板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，按照重量百分比计的组成成分为：C 0.4‑0.8%、Si 0.3‑0.6%、Mn 0.8‑1.2%、Re 0.3‑0.5%、Ta 0.03‑0.06%、Zr 0.2‑0.4%、Sr 0.2‑0.4%、Ga 0.1‑0.3%、Se 0.01‑0.02%、Bi 0.01‑0.02%、稀土元素0.01‑0.03%、硼化铝0.02‑0.04%、S≤0.02%、P≤0.03%、余量为铁。本发明公开的斗轮机料斗耐冲击衬板耐冲击性能好，耐磨性佳，硬度和强韧性优异，使用寿命长。

Description

一种斗轮机料斗耐冲击衬板

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种斗轮机料斗耐冲击衬板及其制备方法。

背景技术

斗轮机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备，广泛应用于港口、码头、冶金、水泥、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、发电厂等散料存储料场的堆取作业。斗轮机工作时，依靠轮体上的斗子直接作用于物料进行挖掘取料，而斗子挖掘物料时，通过斗刃对物料的切削而使物料入斗。因此，料斗工作时，斗刃和衬板会与物料产生巨大的摩擦力，从而造成斗刃和衬板的磨损，引起料斗的损坏。

在实际工况中，斗轮机料斗衬板会受到冲击，易严重的磨损，因而导致产品粒度不均匀、生产效率下降和能耗增加。斗轮机料斗衬板一旦损坏，将严重影响斗轮性能和使用寿命。理想的斗轮机料斗衬板材料需要同时具有高的硬度、耐磨性和强韧性，以使得其耐冲击作用。现有技术中常见的斗轮机料斗衬板或多或少存在加工硬化能力不足而不能有效发挥其耐磨性能，脆性大，在有一定冲击的工况下，极易出现剥落断裂等现象，严重影响设备的正常运行，硬度低、淬透性差等问题导致使用寿命较短。

因此，开发一种耐冲击性能好，耐磨性佳，硬度和强韧性优异，使用寿命长的斗轮机料斗耐冲击衬板符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进衬板材料行业的发展具有非常重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种斗轮机料斗耐冲击衬板及其制备方法，该制备方法工艺可靠，操作方便，生产效率高，适合连续规模化生产；通过这种制备方法制备得到的斗轮机料斗衬板耐冲击性能好，耐磨性佳，硬度和强韧性优异，使用寿命长。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，按照重量百分比计的组成成分为：C 0.4-0.8%、Si 0.3-0.6%、Mn 0.8-1.2%、Re0.3-0.5%、Ta 0.03-0.06%、Zr 0.2-0.4%、Sr 0.2-0.4%、Ga 0.1-0.3%、Se 0.01-0.02%、Bi0.01-0.02%、稀土元素0.01-0.03%、硼化铝0.02-0.04%、S≤0.02%、P≤0.03%、余量为铁。

优选的，所述稀土元素为Ce、Gd、La中的至少两种。

优选的，所述稀土元素为Ce、Gd、La按质量比1:2:4混合而成。

优选的，所述斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，按照重量百分比计的组成成分为：C 0.6%、Si 0.5%、Mn 1%、Re 0.4%、Ta 0.05%、Zr 0.3%、Sr 0.3%、Ga 0.2%、Se 0.01%、Bi0.02%、稀土元素0.02%、硼化铝0.03%、S≤0.02%、P≤0.03%、余量为铁。

本发明的另一个目的，在于提供一种所述斗轮机料斗耐冲击衬板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比将组成成分加入到中频感应炉熔炼，然后静置15-25分钟，得到熔炼液，再将熔炼液浇注成铸件；后依次经过退火、淬火、回火处理，出炉空冷，得到斗轮机料斗耐冲击衬板。

优选的，所述退火温度为1010-1060℃，保温3-5小时，随炉冷却到540-600℃出炉空冷。

优选的，所述淬火温度为950-1000℃，保温3-4小时，油冷，油温不超过110℃。

优选的，所述回火温度230-290℃，保温2-3小时，出炉空冷。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）本发明提供的一种斗轮机料斗耐冲击衬板的制备方法，该制备方法工艺可靠，操作方便，生产效率高，适合连续规模化生产。

（2）本发明提供的一种斗轮机料斗耐冲击衬板，克服了现有技术中常见的斗轮机料斗衬板或多或少存在的加工硬化能力不足而不能有效发挥其耐磨性能，脆性大，在有一定冲击的工况下，极易出现剥落断裂等现象，严重影响设备的正常运行，硬度低、淬透性差，使用寿命较短等缺陷，具有耐冲击性能好，耐磨性佳，硬度和强韧性优异，使用寿命长的优点。

（3）本发明提供的一种斗轮机料斗耐冲击衬板，通过成分及其配比的合理选取，使得衬板材料料综合性能良好，不仅具有较高的强度、硬度和冲击韧性，还具有优良的耐磨性能，使用寿命长，C和Si主要起促使产生单相奥氏体组织和固溶强化作用，以保证达到较高的力学性能；Mn、Re、Ta在钢中起到扩大奥氏体相区、稳定奥氏体组织的作用；Zr、Sr、Ga能够改善淬透性，均匀化铸件表面硬度，提高耐磨性能；微量的Se和Bi加入可细化晶粒，提高屈服强度。

（4）本发明提供的一种斗轮机料斗耐冲击衬板，添加稀土元素，起到降低铸液中的夹杂物含量，减小偏析，细化凝固组织，通过对夹杂物的形态进行控制，从而提高韧性，改善抗疲劳性能的作用；通过多种稀土元素复配，协同作用，可以显著改善钢的冷弯性能、冲击性能、冲击性和耐磨性，大大改善了加工性能并提高其使用寿命。

（5）本发明提供的一种斗轮机料斗耐冲击衬板，添加硼化铝，在基体晶界处弥散分布，这不仅能够抑制合金晶粒的长大，同时也起到了弥散强化的作用，因此能够极大地提升硬度和耐磨性，并能改善其冲击韧性，能有效提高抗热裂性能，达到提高耐磨和减磨的作用；也能改善材料的稳定性。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明下述实施例中所述原料均为商业购买。

实施例1

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，按照重量百分比计的组成成分为：C0.4%、Si 0.3%、Mn 0.8%、Re 0.3%、Ta 0.03%、Zr 0.2%、Sr 0.2%、Ga 0.1%、Se 0.01%、Bi0.01%、稀土元素0.01%、硼化铝0.02%、S≤0.02%、P≤0.03%、余量为铁。

所述稀土元素为Ce、Gd按质量比3:5混合而成。

一种斗轮机料斗耐冲击衬板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比将组成成分加入到中频感应炉熔炼，然后静置15分钟，得到熔炼液，再将熔炼液浇注成铸件；后依次经过退火、淬火、回火处理，出炉空冷，得到斗轮机料斗耐冲击衬板；所述退火温度为1010℃，保温3小时，随炉冷却到540℃出炉空冷；所述淬火温度为950℃，保温3小时，油冷，油温不超过110℃；所述回火温度230℃，保温2小时，出炉空冷。

实施例2

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，按照重量百分比计的组成成分为：C0.5%、Si 0.4%、Mn 0.9%、Re 0.35%、Ta 0.04%、Zr 0.25%、Sr 0.25%、Ga 0.15%、Se 0.012%、Bi 0.013%、稀土元素0.015%、硼化铝0.025%、S≤0.02%、P≤0.03%、余量为铁。

所述稀土元素为Ce、La按质量比1:2混合而成。

一种斗轮机料斗耐冲击衬板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比将组成成分加入到中频感应炉熔炼，然后静置17分钟，得到熔炼液，再将熔炼液浇注成铸件；后依次经过退火、淬火、回火处理，出炉空冷，得到斗轮机料斗耐冲击衬板；所述退火温度为1020℃，保温3.5小时，随炉冷却到560℃出炉空冷；所述淬火温度为970℃，保温3.3小时，油冷，油温不超过110℃；所述回火温度250℃，保温2.3小时，出炉空冷。

实施例3

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，按照重量百分比计的组成成分为：C0.6%、Si 0.5%、Mn 1%、Re 0.4%、Ta 0.05%、Zr 0.3%、Sr 0.3%、Ga 0.2%、Se 0.01%、Bi0.02%、稀土元素0.02%、硼化铝0.03%、S≤0.02%、P≤0.03%、余量为铁。

所述稀土元素为Ce、Gd、La按质量比1:2:4混合而成。

一种斗轮机料斗耐冲击衬板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比将组成成分加入到中频感应炉熔炼，然后静置20分钟，得到熔炼液，再将熔炼液浇注成铸件；后依次经过退火、淬火、回火处理，出炉空冷，得到斗轮机料斗耐冲击衬板；所述退火温度为1040℃，保温4小时，随炉冷却到570℃出炉空冷；所述淬火温度为970℃，保温3.5小时，油冷，油温不超过110℃；所述回火温度260℃，保温2.5小时，出炉空冷。

实施例4

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，按照重量百分比计的组成成分为：C0.7%、Si 0.5%、Mn 1.1%、Re 0.45%、Ta 0.05%、Zr 0.35%、Sr 0.35%、Ga 0.25%、Se 0.018%、Bi 0.018%、稀土元素0.025%、硼化铝0.035%、S≤0.02%、P≤0.03%、余量为铁；所述稀土元素为Gd、La按质量比3:5混合而成。

一种斗轮机料斗耐冲击衬板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比将组成成分加入到中频感应炉熔炼，然后静置23分钟，得到熔炼液，再将熔炼液浇注成铸件；后依次经过退火、淬火、回火处理，出炉空冷，得到斗轮机料斗耐冲击衬板；所述退火温度为1050℃，保温4.5小时，随炉冷却到590℃出炉空冷；所述淬火温度为990℃，保温3.8小时，油冷，油温不超过110℃；所述回火温度280℃，保温2.8小时，出炉空冷。

实施例5

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，按照重量百分比计的组成成分为：C0.8%、Si 0.6%、Mn 1.2%、Re 0.5%、Ta 0.06%、Zr 0.4%、Sr 0.4%、Ga 0.3%、Se 0.02%、Bi0.02%、稀土元素0.03%、硼化铝0.04%、S≤0.02%、P≤0.03%、余量为铁；所述稀土元素为Ce、Gd、La按质量比1:2:4混合而成。

一种斗轮机料斗耐冲击衬板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比将组成成分加入到中频感应炉熔炼，然后静置25分钟，得到熔炼液，再将熔炼液浇注成铸件；后依次经过退火、淬火、回火处理，出炉空冷，得到斗轮机料斗耐冲击衬板；所述退火温度为1060℃，保温5小时，随炉冷却到600℃出炉空冷；所述淬火温度为1000℃，保温4小时，油冷，油温不超过110℃；所述回火温度290℃，保温3小时，出炉空冷。

对比例1

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其制备方法与配方与实施例1基本相同，不同的是没有添加Re和Ta。

对比例2

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其制备方法与配方与实施例1基本相同，不同的是没有添加Zr。

对比例3

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其制备方法与配方与实施例1基本相同，不同的是没有添加Sr。

对比例4

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其制备方法与配方与实施例1基本相同，不同的是没有添加Ga。

对比例5

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其制备方法与配方与实施例1基本相同，不同的是没有添加Se。

对比例6

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其制备方法与配方与实施例1基本相同，不同的是没有添加Bi。

对比例7

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其制备方法与配方与实施例1基本相同，不同的是没有添加稀土元素。

对比例8

一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其制备方法与配方与实施例1基本相同，不同的是没有添加硼化铝。

将实施例1-5及对比例1-8所制备的斗轮机料斗耐冲击衬板进行性能测试，测试结果及测试方法见表1，所述磨损率的测试时间为20分钟，所述抗拉强度和抗压强度的测试温度为20℃。

表1

从表1可见，本发明实施例公开的斗轮机料斗耐冲击衬板，与对比例相比，机械力学性能和耐磨性更好，这是各成分协同作用的结果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，按照重量百分比计的组成成分为：C 0.4-0.8%、Si 0.3-0.6%、Mn 0.8-1.2%、Re 0.3-0.5%、Ta 0.03-0.06%、Zr 0.2-0.4%、Sr 0.2-0.4%、Ga 0.1-0.3%、Se 0.01-0.02%、Bi 0.01-0.02%、稀土元素0.01-0.03%、硼化铝0.02-0.04%、S≤0.02%、P≤0.03%、余量为铁；所述稀土元素为Ce、Gd、La中的至少两种；

所述斗轮机料斗耐冲击衬板的制备方法，包括如下步骤：按配比将组成成分加入到中频感应炉熔炼，然后静置15-25分钟，得到熔炼液，再将熔炼液浇注成铸件；后依次经过退火、淬火、回火处理，出炉空冷，得到斗轮机料斗耐冲击衬板；

所述退火温度为1010-1060℃，保温3-5小时，随炉冷却到540-600℃出炉空冷；所述淬火温度为950-1000℃，保温3-4小时，油冷，油温不超过110℃；所述回火温度230-290℃，保温2-3小时，出炉空冷。

2.根据权利要求1所述的一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，所述稀土元素为Ce、Gd、La按质量比1:2:4混合而成。

3.根据权利要求1所述的一种斗轮机料斗耐冲击衬板，其特征在于，所述斗轮机料斗耐冲击衬板按照重量百分比计的组成成分为：C 0.6%、Si 0.5%、Mn 1%、Re 0.4%、Ta 0.05%、Zr0.3%、Sr 0.3%、Ga 0.2%、Se 0.01%、Bi 0.02%、稀土元素0.02%、硼化铝0.03%、S≤0.02%、P≤0.03%、余量为铁。