CN114959431A - 一种大型半自磨机衬板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型半自磨机衬板及其制造方法。该衬板成分0.24‑0.37%C、0.5‑1.0%Si、0.5‑1.0%Mn、1‑1.25%Cr、0.3‑0.4%Mo、1.0‑1.4%Ni、≤0.015%P、≤0.015%S。其制造方法包括：1）中频炉纯净料和还原渣熔炼，出钢前，加入还原渣升温，高温钢渣混出。若钢水P≥0.015%，用海绵铁或氧化铁皮脱磷。2）采用包内变质和随流变质处理，变质剂为FeV、FeTi、稀土硼按1:1:1组成的复合变质剂。3）出钢静置包底吹入氩气精炼。4）铁砂壳型工艺，砂箱为空壁随形砂箱，覆盖保温层，浇注前空壁通入冷却水。5）挡滤渣浇注，凝固后，放空冷却水。6）浇冒口去除。7）预备热处理为正火，最终热处理为淬火+低温回火，淬火液温度≤35℃。本发明获得的大型衬板，硬度HB420‑490，冲击韧性≥33 J/cm²，达到了韧性与耐磨性的统一。

Description

一种大型半自磨机衬板及其制造方法

技术领域

本发明应用于耐磨件铸造行业，涉及大型湿式半自磨机的耐磨衬板，具体是一种高韧性耐磨衬板及其铸造生产方法。

背景技术

大型湿式半自磨机的耐磨衬板属于耐磨材料行业的大型铸件，在安全的前提下，首先保证其具有高冲击韧性，在此基础上，提高耐磨性以提高其使用寿命。国内多采用高锰钢（Mn18Cr2）水韧处理或铬钼合金钢低温回火处理，或者采用复合而成。公告号CN210146140U公开了一种用于球磨机的高抗磨衬板，包括低碳钢背层、高碳钢过渡层和高铬钼铸铁面层，以达到塑性和韧性好的效果，避免断裂或者磨穿现象，提高寿命。公布号CN114480954A公开了一种三体式复合铸造抗磨衬板，包括中低碳钢背层、铁素体球铁过渡层和高铬钼抗磨白口铸铁面层，各层之间的贴附性好，收缩率平缓过渡，结合紧密，热处理后，三体式复合铸造抗磨衬板具有更好的力学性能。公布号CN110983327A公开了一种激光熔覆WC耐磨涂层的新型半自磨衬板的制作工艺，在CrMo合金钢半自磨衬板上对易磨损部位进行熔覆WC耐磨涂层处理，熔覆涂层组织主要由碳化物和过饱和固溶体超细铸态组织组成，其中球形碳化钧陶瓷具备超高硬度，均匀分布于韧性较好的粘结相上，对磨损起到了阻碍作用，能有效提高了半自磨衬板的耐磨损性能。

公布号CN114250418A公开了一种用于直径12.2m半自磨机的铬钼钢衬板提升条镶嵌硬质合金及其铸造方法，该铬钼钢衬板提升条镶嵌硬质合金由衬板基体和硬质合金组成；衬板基体重量百分比成分是：C为0.60～0.80％、Cr为1.8～2.2％、Mo为0.3～0.6％、Si为0.3～0.8％、Mn为0.6～0.8％、Ni为0.5～1.0％、V为0.1～0.2％、Nb为0.01～0.03％、Re为0.005～0.015％、S≤0.025％、P≤0.025％，余量为Fe；硬质合金为WC合金棒。结合热处理方法，制备得到的铬钼钢衬板提升条镶嵌硬质合金，硬度为350HBW，冲击功为45J，抗拉强度达到1500MPa，屈服强度达到1100MPa，断裂伸长率达到8％，断面收缩率达到14％，其提升条部位硬度达到400HBW。通过Cr、Mn元素的加入能够增加钢的淬透性，与碳结合形成高硬度的碳化物，提高钢的耐磨性。Mo能够抑制珠光体的转变，促进贝氏体的转变。V、Nb元素的加入使显微组织进一步得到细化的同时提高其回火稳定性，抑制碳化物粗化，增强弥散强化作用。RE的添加能够净化钢质，提高钢水的品质，使该衬板同时具备良好的强韧性。

公布号CN113235005A公开了一种半自磨机用铸造贝氏体钢、其制备方法及半自磨机铸造贝氏体钢衬板，铸造贝氏体钢质量百分比的化学成份：C 0.4～1.0％，Si 1.0～2.0％，Mn 0.5～1.5％，Cr 1.0～2.0％，Mo0.2～0.8％，Cu 0.3～0.8％，Ni 0.3～1.5％，Al0～0.08％，P≤0.03％，S≤0.025％，其余为Fe；利用两步等温淬火工艺得到贝氏体相间奥氏体基体，奥氏体含量15～25％，该铸造贝氏体钢具有高强度、高韧性及高耐磨的性能，硬度45～48HRC，无缺口冲击韧性不低于150J/cm²。在Φ7.0×3.5m的半自磨机上使用，比原橡胶复合悍达板耐磨性提高33％。公布号CN111996433A公开了一种铬钼合金钢衬板及其生产工艺，衬板化学成分重量百份数比为，C8-12%、Si4-8%、Mn6-12%、Cr8-10%、Mo2-6%、V6-10%、Ti1-2%、Bi2-4%、Sb1-3%、Re3-6%、Nb2-5%、P2-6%、S1-3%、Fe30-100%、Ai2-4%，奥氏体组织中弥散分布着稳定岛状、粒状碳化物硬质点，提高衬板的加工硬化能力和硬化效果。衬板材料合金化能够细化晶粒，在淬火回火处理后生成马氏体和高硬碳化物，再通过经过热处理，得到组织以贝氏体为主，并含有马氏体和残余奥氏体，使衬板具有高硬度，高韧性，抗冲击，抗疲劳变形，耐磨性好的优点。公布号CN108817320A公开了一种碳铬钼镍合金钢衬板的制造方法，采用消失模铸造，浇注前，用乙炔氧气燃烧掉泡沫模型，负压真空浇注，凝固成型为衬板铸件，然后920℃正火、980℃淬火、300℃回火，热处理后衬板组织为马氏体+弥散碳化物(FeCr)₇C₃+少量残余奥氏体，硬度HRC≥46，冲击韧性ak≥30J/cm²。公布号CN104762549A公开了一种铬钼钛合金衬板材质，重量百分比成分为Cr6-8%、Si0.4-0.8%、Mn1.0-2.0%、Mo0.5-0.8%、Ti0.024-0.036、C2.0-2.6%、S≤0.04%、P0.04%、稀土硅0.024-0.05，余量为Fe。热处理后硬度HRC≥52-55、冲击韧性≥10J/cm²、冲击疲劳寿命次数≥100000、破碎率无、使用寿命≥5年。公布号CN104264057A公开了一种球磨机铬钼合金衬板及其制备工艺，成分为0.65-0.75%C、0.3-0.65%Si、0.55-1.0%Mn、1.8-2.5%Cr、0.25-0.3%Mo、0.05-0.2%Ni、0.25-0.5%Cu、0.05-0.5%RE（La、Ce)、≤0.03%S、≤0.03%P，油淬高温回火后，抗拉强度≥1250Mpa，硬度HB356-389，屈服强度≥1133Mpa，延伸率大于7.3%，断面收缩率14-16%。公布号CN102534389A公开了一种磨机铬-钼钢衬板及其生产工艺，成分与性能与上述衬板类似，成分C0.65-0.75、Si0.3-0.65、Mn0.55-1.0、Cr1.8-2.5、Mo0.25-0.30、S≤0.03、P≤0.03，其余Fe，油淬高温回火后，抗拉强度1220Mpa，硬度HB330-380，屈服强度1120Mpa，延伸率7.0%，断面收缩率为14%。

公布号CN110512150A公开了一种基于铬钼合金钢的抗冲击耐磨衬板，包括重量比为3:1的甲组分与乙组分，甲组分重量比成分：Cr1.1-1.3%、Mo0.7-0.9%、C0.2-0.6%、Al0.1-0.3%、Mn0.4-0.6%、V0.15-0.35%、Co0.25-0.45%、Re0.3-0.5%、Ni0.1-0.5%、Cu0.45-0.65%、TI0.05-0.15%、Si0.15-0.55%，余量为Fe；乙组分重量比成分：P1.25-1.45%、S1.2-1.4%、B1.25-1.45%、Nb0.9-1.1%、稀土1.5-1.7%，余量为石墨粉。外层的防护层重量比成分：聚氨酯3.5-5.5%、聚苯乙烯4-8%、氢氧化铝粉3-5%、抗氧剂2-4%、硫酸钡1-3%、滑石粉7-9%，余量为二氧化硅。

公布号CN110042308A公开了一种磨机用无碳合金衬板，重量百分比成份为，纳米级高纯铁粉0.5～1.0％，硅0.1～0.5％，锰1.0～5.0％，磷1.0～5.0％，余量为纯铁，加工过程有配料、中频炉密闭熔炼、等离子体二次熔炼、渗渡磷元素，加工过程中做值处理。本衬板无贵重及稀有金属元素钨(W)、钴(Co)、钼(Mo)、镍(Ni)、铜(Cu)等，无碳(C)、硫(S)等杂质及无对人体有害元素，将磷元素渗渡入合金衬板内部，使无碳合金衬板内柔外刚，其表面硬度HRC≥56～69，冲击疲劳寿命次数≥155；破碎率无。

上述解决衬板韧性与耐磨性统一的思路主要分为两个方面，一是两种性能不同的材料复合，将韧性材料和耐磨性材料复合在一起，形成满足要求的衬板；二是从材料合金化和热处理出发，获得耐磨和韧性相应的组织。一般情况下，复合材料虽然两种材料的性能优异，但一体性差，也就是说，两种材料无法完美做到利用对方的优势补充自己的不足，所以，复合材料的使用寿命一直不理想。对于合金化单金属而言，从热处理后组织角度无法达到韧性和耐磨性相互矛盾性能的统一。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种大型半自磨机衬板及其制造方法，从钢水净化、细晶凝固角度提高韧性，从热处理组相协同角度提高耐磨性，从而获得高韧性与高耐磨性的统一。

本发明所采用的技术方案是：大型半自磨机衬板采用中低碳CrNiMo合金，成分重量百分比为：0.24-0.37%C、0.5-1.0%Si、0.5-1.0%Mn、1-1.25%Cr、0.3-0.4%Mo、1.0-1.4%Ni、≤0.015%P、≤0.015%S。大型半自磨机衬板的制造方法包括如下步骤：1）中频炉纯净料和还原渣熔炼：入炉料采用优质废钢，合金化采用低硫磷含量或工业纯合金，合金化完成后，出钢前，加入石灰、铝矾土、萤石、脱氧剂造还原渣，快速升温，钢水温度不低于1710℃时钢渣混出出钢；在钢水升温过程中，搅动的钢水不得露出还原渣。2）变质处理采用浇注包包内变质处理和随流变质处理：包内变质处理采用FeV和FeTi的粒料、稀土硼铁块按重量比1:1:1组成的复合变质剂，粒度2-5mm；随流变质剂粒度不大于1mm，配比同包内复合变质剂，用量为变质剂总量的20-25%；变质剂总量为钢水重量的0.2-0.3%。3）浇注包底吹氩精炼：出钢完至扒还原渣静置的时间内，包底吹入氩气或氮气等惰性气体，搅动还原渣，钢水不露出还原渣，惰性气体吹入时间45-60秒，扒出还原渣，覆盖保护渣。4）铁砂壳型造型：造型采用铁砂壳型工艺，砂箱采用空壁随形砂箱，壳型由定位底板在砂箱定位，震动添加铁砂，铁砂厚度100-150mm，砂箱外覆盖保温层，浇注前空壁通入冷却水。5）挡滤渣浇注：浇注时，浇注包挡渣，直浇道陶瓷过滤网滤渣，浇注凝固后，放空空壁内的冷却水，开箱铸件温度不高于300℃。6）浇冒口去除：浇冒口的去除不得动火。7）热处理：预备热处理采用正火，正火后打磨铸件，打磨不得使铸件发红；最终热处理为淬火+低温回火，淬火时，淬火液温度不得超过35℃，淬火后出水铸件温度不得超过60℃，铸件厚大截面处不得超过120-170℃；淬火处理完15min内入炉进行低温回火处理，回火温度180-200℃。

进一步，所述步骤1）中，若熔化后废钢P≥0.015%，则采用海绵铁或氧化铁皮脱磷。在钢水温度1600-1620℃时，加入废钢重量的2.5-5%海绵铁（或1-2.5%氧化铁皮）、2-4%石灰、0.5-1%萤石，熔化造氧化渣脱磷，钢渣反应20-30min后，扒渣。

进一步，所述步骤1）中还原渣中脱氧剂采用SiCa粉或硅铝钡钙锰复合脱氧剂时，还原渣物料配比为石灰：铝矾土：萤石：SiCa粉（或硅铝钡钙锰）=1.2～1.5：1：0.4～1：0.1～0.3，脱氧剂使用FeSi粉时，还原渣物料配比为石灰：铝矾土：萤石：SiCa粉=1.3～1.6：1：0.4～1：0.2～0.5，还原渣物料总量为钢水重量的2-5%。

进一步，所述步骤4）采用负压消失模工艺替代，所述步骤5）采用震动浇注替代；砂箱负压不大于-0.06Mpa，浇注前5-10秒开始震动，震动频率150-200Hz，浇注后8-10分钟停止震动，关闭负压，36h后开箱。

进一步，所述步骤5）中，低温浇注有利于细晶化，挡滤渣浇注钢水浇注温度不高于1580℃，浇注完1.5min左右钢水凝固，放空冷却水，24小时以上开箱。

进一步，所述步骤7）中，预备热处理正火加热温度980±5℃；所述最终热处理为950±5℃淬火液淬火，淬火处理完15min内入炉低温回火处理，回火温度180-200℃，回火时间不小于3h。

本发明的有益效果是：本发明获得的半自磨机衬板，表层下5mm硬度HB420-490，屈服强度≥1660Mpa，抗拉强度≥1740 Mpa，延伸率≥9%，冲击韧性≥33 J/cm²，达到了高韧性与高耐磨性的统一。

附图说明

图1为铁砂壳型造型砂箱结构示意图；

1-衬板空腔、2-铁砂、3-砂箱、4-冷却水、5-壳型、6-保温层、7-定位底板。

具体实施方式

实施例1。

本实施例大型半自磨机衬板的制造方法包括中频炉熔炼、浇注包钢水处理、铸造细晶成型、铸件清理、热处理等工序。

1）中频炉熔炼。

本实施例衬板采用中低碳CrNiMo合金，熔炼设备为500Kg中频炉，碱性炉衬。中低碳CrNiMo合金成分重量百分比为：0.24-0.37%C、0.5-1.0%Si、0.5-1.0%Mn、1-1.25%Cr、0.3-0.4%Mo、1.0-1.4%Ni、≤0.015%P、≤0.015%S。

中频炉内加入400Kg废钢熔化，熔化后，在钢水温度1600-1620℃时，加入10-20Kg海绵铁（占废钢重量的2.5-5%）、8-16Kg石灰（占废钢重量的2-4%）、2-4Kg萤石（占废钢重量的0.5-1%），熔化造氧化渣脱磷。海绵铁中含有大量的铁的氧化物，可为脱磷渣提供氧化环境。海绵铁也可以采用轧制氧化铁皮替代，采用氧化铁皮时，加入量为废钢重量的1-2.5%。钢渣反应20-30min后，扒渣，氧化渣必须扒出干净，防止回磷。扒干净氧化渣后，取样，升温，向炉内加入石灰、铝矾土、萤石、脱氧剂等，造还原渣脱硫脱氧。还原渣可有效去除氧化物和硫化物的夹杂物，石灰用于提高还原渣的碱度，铝矾土用于降低石灰的熔点，萤石熔点较低，起到助熔作用。萤石熔化，促进石灰和铝矾土之间结合，降低还原渣的熔点。在加入上述物料的同时，加入SiCa粉、FeSi粉、铝丝或硅铝钡钙锰复合脱氧剂，用SiO₂形成SiO₂-Al₂O₃-CaO低熔点三元系还原渣，，以促进钢渣液面反应，促进还原过程的顺利进行，铝丝只是作为辅助还原剂，不作为主要还原剂。还原脱氧脱硫的钢水温度不低于1640℃。采用SiCa粉或硅铝钡钙锰复合脱氧剂作为还原剂，还原渣物料配比为石灰：铝矾土：萤石：SiCa粉（或硅铝钡钙锰）=1.2～1.5：1：0.2～0.5：0.1～0.3，使用FeSi粉为还原剂的还原渣物料配比为石灰：铝矾土：萤石：SiCa粉=1.3～1.6：1：0.2～0.5：0.2～0.5，还原渣物料总量为钢水重量的2-5%，在还原保温过程中，电磁搅拌钢水，钢水以不露出还原渣为限，搅动的钢水增加与还原渣的接触界面，促进脱硫脱氧反应。上述石灰中CaO含量不低于85%，铝矾土中Al₂O₃含量不低于80%，萤石为二级以上。

还原渣发绿后，加入低硫磷含量或工业纯合金进行合金化，调整钢水成分。如低硫磷含量的硅铁和钼铁，以及高纯生铁、镍板、单体铬、高纯锰等工业纯合金。此处低硫磷含量是指合金中P≤0.015%、S≤0.015%。通常情况下，夹杂物是合金钢的裂纹源，合金钢的破坏大多是从夹杂物开始的，然后裂纹扩展至合金钢的整个断面，形成失效破坏。本实施例采用低硫磷入炉料、氧化渣脱磷、还原渣脱硫脱氧的目的是为了减少钢水中的夹杂物含量，避免夹杂物对冲击韧性的不利影响。

2）浇注包钢水处理。

中频炉熔炼成分合格后，可快速出钢，将钢水和还原渣同时倾倒入浇注包中，实现钢渣混出，在出钢过程中，增加钢渣接触界面，增加还原反应。

出钢前，在浇注包包底放入已经烘烤好的复合变质剂，该复合变质剂为FeV和FeTi的粒料、稀土硼铁块，三者的重量比为1:1:1，粒度2-5mm，总量为钢水重量的0.2-0.3%。FeV和FeTi既起到变质作用，还起到微合金化作用，稀土硼铁块既起到脱氧去夹杂作用，还起到变质作用。钢水倾倒入浇注包时，钢水与上述材料充分混合，进行变质处理。出钢完后，立即通过包底透气塞向包内通入氩气或氮气惰性气体，搅拌钢水。在钢水静置的时间内，惰性气体搅拌钢水，钢水内的夹杂物与钢水表面的还原渣充分接触，然后与还原渣粘附在一起，从而实现钢水的净化，底吹惰性气体压力以钢水不露出还原渣为限。钢水静置后，关闭惰性气体，扒掉浇注包内的还原渣，撒入保护渣覆盖钢水液面。在惰性气体吹入钢水的搅拌过程中，气泡有利于吸附钢水中的气体，将钢水中的部分气体从钢水中带出，进而降低了钢水中的[O][N][H]等气体含量。底吹惰性气体的时间大约为45秒-1分钟，覆盖保护渣后快速吊运到浇注工位。

钢水的净化处理有利于提高合金钢的纯净度，减少夹杂物和气体含量，提高冲击韧性。变质处理有利于增加碳化物的形核核心，起到细化碳化物、改善碳化物形态，提高冲击韧性的作用。通常情况下，夹杂物是合金钢的裂纹源，合金钢的破坏大多是从夹杂物开始的，然后裂纹扩展至合金钢的整个断面，形成失效破坏。本实施例采用低硫磷入炉料、氧化渣脱磷、还原渣脱硫脱氧的目的是为了减少钢水中的夹杂物含量，避免夹杂物对冲击韧性的不利影响。

3）铸造细晶成型。

变质和净化处理后的钢水吊运到浇注工位，浇注时，用挡渣装置挡住浇注包钢水表面的保护渣，避免进入浇注系统。本实施例衬板成型工艺采用铁砂壳型，壳型采用覆膜砂金属模具成型，与浇注系统组装后埋入铁砂中，震动添加铁砂，使得铁砂密实。采用铁砂造型的目的在于利用铁砂的良好的传热能力，使得金属液快速冷却，产生较大的温度梯度和过冷度，增加形核率，起到细化铸态晶粒的作用。由于衬板较大，浇注重量约380kg，由于铁砂比的比例较大，为避免铁砂蓄热造成冷却能力下降，砂箱采用空壁随形砂箱，造型后结构如附图1所示。形成衬板空腔1的壳型5定位定位底板7上，定位底板7放置在砂箱3底部，由定位底板7限定了壳型5距离砂箱3内壁的尺寸。衬板厚度40-60mm，四周铁砂2厚度基本一致，在100-150mm范围内。砂箱3内壁和外壁之间为中空，形成空壁，浇注前在空壁中通入冷却水4，用干砂或保温棉将砂箱包裹，形成保温层6。利用冷却水提高铁砂的冷却能力，随形砂箱使得形成衬板的钢水均匀快速凝固和冷却，有利于冒口的设计和补缩，同时可减小铁砂用量，提高造型效率。

钢水浇注温度不高于1580℃，衬板凝固成型后，大约浇注完1.5min，关停冷却水，将砂箱空壁内的冷却水放空，这样，砂箱的空壁形成热阻，铁砂蓄热后与保温层一起，降低了铁砂和铸件的温度梯度和散热速度，有利于减小铸件温差应力，防止铸造裂纹。浇注后24小时以上开箱，开箱铸件温度不高于300℃。

在直浇道上，使用陶瓷过滤网，过滤浇注钢水，防止外来夹杂物或保护渣进入铸件。

4）铸件清理。

铸件开箱后，浇冒口的去除使用气锤砸掉，不得动火。

5）热处理。

衬板热处理分两次进行，先是正火预备热处理，然后进行淬火+低温回火最终热处理。

正火处理加热温度980±5℃，正火处理后方可进行铸件打磨操作，表面打磨不得使铸件发红，避免微裂纹对后续最终热处理的不利影响。

尺寸和表面质量达到要求后，进行最终热处理，950±5℃淬火液冷却，淬火入水时，水温不得超过35℃，淬火后出水铸件温度不得超过60℃，铸件厚大截面处不得超过120-170℃。淬火液温度高，会影响逐渐的淬透深度和淬火冷却效果，在连续淬火操作时，必须使得淬火液循环冷却。出水铸件温度高会影响淬火马氏体的含量和硬度，出水温度不得高于低温回火温度，以保证淬透层内全部马实体化。淬火处理完15min内及时入炉进行低温回火处理，防止产生淬火裂纹。回火温度180-200℃，回火时间不小于3h，获得韧性较好的回火马氏体。

实施例2。

本实施例与实施例1相比，主要是细晶成型工艺的区别，本实施例采用负压消失模震动浇注，一箱一件。消失模造型完成的砂箱吊到震动浇注台上，浇注前2-5min启动真空泵，砂箱负压不大于-0.06Mpa，浇注前5-10秒启动震动浇注台，震动频率150-200Hz，震动力不小于砂箱重量的2倍，振幅不大于1mm。钢水浇注温度不低于1570℃，快速浇注钢水封闭直浇道，浇注后8-10分钟左右，金属液全部凝固，停止震动，关闭负压，36h后开箱。

浇注过程中的震动加速金属液的流动，提升了金属液凝固补缩能力，铸件的致密度提升，减少铸件缩松。同时，震动使得铸态树枝晶断裂，增加形核率，使得树枝晶细化，提高冲击韧性。与实施例1相比，震动使得细晶效果增加。在实施例1中，由于衬板尺寸较大，铁砂给予壳型的压力较大，所以必须增加壳型厚度以抵抗铁砂的侧压力，经晶粒度检测实施例1的极冷效果不如震动浇注细化晶粒效果理想。该实施例得到的半自磨机衬板，与实施例1相比，冲击韧性略有提高，冲击韧性≥34J/cm²。

由于消失模铸造工艺流程较长，与壳型造型相比，造型前需要白模块制作、粘接、烘烤、上涂料、涂层烘烤、粘接浇注系统等流程，生产组织和生产准备时间较长，而且浇注操作复杂，需要多人配合，关键是消失模铸件的表面质量远不如壳型，经试验对比后，没有采用该工艺方案。

实施例3。

实施例1采用炉内造渣的熔炼工艺，废钢熔炼采用氧化渣脱磷，还原渣实现脱硫脱氧，可有效去除钢水中的磷化物、硫化物和氧化物夹杂物，起到纯净钢水的作用。但是，中频炉炉内造渣侵蚀炉衬，尤其是高温还原渣脱硫脱氧时，炉衬侵蚀严重，大大降低了炉衬的使用寿命。碱性炉衬易产生裂纹，极冷产生较多的小裂纹，缓冷则产生大裂纹，每次开炉前均要仔细检查炉衬，采取补救措施，以避免穿炉风险，给生产组织和安排造成较多的麻烦，而且炉衬检查和补救又受到员工责任心和能力的制约。

本实施例与实施例1的区别在于：严格控制入炉料的磷含量，采用优质废钢熔炼，合金化依然采用低硫磷含量或工业纯合金，当P含量满足要求时，不使用海绵铁或氧化铁皮造氧化渣脱磷；2）增加还原渣中的萤石配比和缩短还原渣在炉内的时间。萤石增加量为实施例1的一倍以上，以降低还原渣的熔点，快速熔化还原渣。在合金化完成后，出钢前，加入石灰、铝矾土、萤石、脱氧剂，快速升温，钢水高温出钢，钢渣混出，出钢温度不低于1710℃，充分利用出钢和静置包底吹氩气或氮气的时间脱硫脱氧去夹杂；3）浇注包底吹惰性气体时，人工搅动还原渣，促进钢渣界面反应。底吹惰性气体压力和时间同实施例1。4）增加随流变质处理。浇注包高温出钢，变质剂变质处理效果不如实施例1，增加浇注随流变质处理的工艺，增强变质处理效果。与实施例1相比，变质剂总量不变，只是随流变质剂采用细颗粒或粉料，粒度不大于1mm，用量占变质剂总量的20-25%；4）中频炉可采用中性炉衬，避免了炉衬裂纹，杜绝了穿炉事故，为生产合理安排和组织打下基础。

本实施例与实施例1相比，还原渣在炉内的时间短，对炉衬的侵蚀不严重，利用高温出钢和包内静置的时间去除夹杂，得到的性能与实施例1基本一致。

经过多个实验方案对比，最终确定如下衬板制造方法的工艺原则，并将该工艺扩展到其他类似材质的产品：

1）中频炉纯净料和还原渣熔炼。入炉料采用优质废钢，合金化采用低硫磷含量或工业纯合金，低硫磷含量是指合金中P≤0.015%、S≤0.015%。合金化完成后，出钢前，加入石灰、铝矾土、萤石、脱氧剂造还原渣，快速升温，钢水高温出钢，钢渣混出，出钢温度不低于1710℃。脱氧剂采用SiCa粉或硅铝钡钙锰复合脱氧剂时，还原渣物料配比为石灰：铝矾土：萤石：SiCa粉（或硅铝钡钙锰）=1.2～1.5：1：0.4～1：0.1～0.3，使用FeSi粉为还原剂的还原渣物料配比为石灰：铝矾土：萤石：SiCa粉=1.3～1.6：1：0.4～1：0.2～0.5，还原渣物料总量为钢水重量的2-5%。在钢水升温过程中，搅动的钢水不得露出还原渣。

2）若废钢熔化后，P≥0.015%，则需要采用海绵铁或氧化铁皮脱磷。在钢水温度1600-1620℃时，加入废钢重量的2.5-5%海绵铁（或1-2.5%氧化铁皮）、2-4%石灰、0.5-1%萤石，熔化造氧化渣脱磷，钢渣反应20-30min后，扒渣。

3）变质处理采用浇注包包内变质处理和随流变质处理。包内变质处理采用FeV和FeTi的粒料、稀土硼铁块按重量比1:1:1组成的复合变质剂，粒度2-5mm。随流变质剂粒度不大于1mm，配比同包内复合变质剂，用量为变质剂总量的20-25%。变质剂总量为钢水重量的0.2-0.3%。

4）浇注包底吹氩精炼。出钢完至扒还原渣静置的时间内，包底吹入惰性气体，搅动还原渣，压力以钢水不露出还原渣为限，时间45-60秒，扒出还原渣，覆盖保护渣。

5）铁砂壳型造型。造型采用铁砂壳型工艺，砂箱采用空壁随形砂箱，壳型由定位底板定位，震动添加铁砂，铁砂厚度100-150mm，砂箱外覆盖保温层，浇注前空壁通入冷却水。

6）挡滤渣浇注。浇注时，浇注包挡渣，直浇道陶瓷过滤网滤渣，浇注凝固后，放空空壁内的冷却水，开箱铸件温度不高于300℃。

7）浇冒口去除。浇冒口的去除不得动火。

8）热处理。预备热处理正火后打磨铸件，打磨不得使铸件发红。最终热处理为淬火+低温回火。淬火采用淬火液冷却，淬火入水时，水温不得超过35℃，淬火后出水铸件温度不得超过60℃，铸件厚大截面处不得超过120-170℃。淬火处理完15min内入炉进行低温回火处理，回火温度180-200℃。

按照上述步骤生产的半自磨机衬板，表层下5mm硬度HB420-490，屈服强度≥1660Mpa，抗拉强度≥1740 Mpa，延伸率≥9%，冲击韧性≥33 J/cm²，达到了高韧性与高耐磨性的统一。

Claims (9)

1.一种大型半自磨机衬板的制造方法，包括如下步骤：

1）中频炉纯净料和还原渣熔炼：入炉料采用优质废钢，合金化采用低硫磷含量或工业纯合金，合金化完成后，出钢前，加入石灰、铝矾土、萤石、脱氧剂造还原渣升温，钢水温度不低于1710℃时钢渣混出出钢；在钢水升温过程中，搅动的钢水不得露出还原渣；

2）变质处理采用浇注包包内变质处理和随流变质处理：包内变质处理采用FeV和FeTi的粒料、稀土硼铁块按重量比1:1:1组成的复合变质剂，粒度2-5mm；随流变质剂粒度不大于1mm，配比同包内复合变质剂，用量为变质剂总量的20-25%；变质剂总量为钢水重量的0.2-0.3%；

3）浇注包底吹氩精炼：出钢完至扒还原渣静置的时间内，包底吹入氩气，搅动还原渣，钢水不露出还原渣，氩气吹入时间45-60秒，扒出还原渣，覆盖保护渣；

4）铁砂壳型造型：造型采用铁砂壳型工艺，砂箱采用空壁随形砂箱，壳型由定位底板在砂箱定位，震动添加铁砂，铁砂厚度100-150mm，砂箱外覆盖保温层，浇注前空壁通入冷却水；

5）挡滤渣浇注：浇注时，浇注包挡渣，直浇道陶瓷过滤网滤渣，浇注凝固后，放空空壁内的冷却水，开箱铸件温度不高于300℃；

6）浇冒口去除：浇冒口的去除不得动火；

7）热处理：预备热处理采用正火，正火后打磨铸件，打磨不得使铸件发红；最终热处理为淬火+低温回火，淬火时，淬火液温度不得超过35℃，淬火后出水铸件温度不得超过60℃，铸件厚大截面处不得超过120-170℃；淬火处理完15min内入炉进行低温回火处理，回火温度180-200℃。

2.根据权利要求1所述的一种大型半自磨机衬板的制造方法，其特征在于：所述步骤1）中，若熔化后废钢P≥0.015%，则采用海绵铁脱磷；在钢水温度1600-1620℃时，加入废钢重量的2.5-5%海绵铁、2-4%石灰、0.5-1%萤石，熔化造氧化渣脱磷，钢渣反应20-30min后，扒渣。

3.根据权利要求2所述的一种大型半自磨机衬板的制造方法，其特征在于：所述海绵铁用氧化铁皮替代，氧化铁皮加入量为废钢重量的1-2.5%。

4.根据权利要求1所述的一种大型半自磨机衬板的制造方法，其特征在于：所述步骤1）还原渣中脱氧剂采用SiCa粉或硅铝钡钙锰复合脱氧剂时，还原渣物料配比为石灰：铝矾土：萤石：SiCa粉（或硅铝钡钙锰）=1.2～1.5：1：0.4～1：0.1～0.3，脱氧剂使用FeSi粉时，还原渣物料配比为石灰：铝矾土：萤石：SiCa粉=1.3～1.6：1：0.4～1：0.2～0.5，还原渣物料总量为钢水重量的2-5%。

5.根据权利要求1所述的一种大型半自磨机衬板的制造方法，其特征在于：所述步骤3）中的氩气用氮气替代。

6.根据权利要求1所述的一种大型半自磨机衬板的制造方法，其特征在于：所述步骤4）采用负压消失模工艺替代，所述步骤5）采用震动浇注替代；砂箱负压不大于-0.06Mpa，浇注前5-10秒开始震动，震动频率150-200Hz，浇注后8-10分钟停止震动，关闭负压，36h后开箱。

7.根据权利要求1所述的一种大型半自磨机衬板的制造方法，其特征在于：所述步骤5）中，挡滤渣浇注钢水浇注温度不高于1580℃，浇注完1.5min放空冷却水，24小时以上开箱。

8.根据权利要求1所述的一种大型半自磨机衬板的制造方法，其特征在于：所述步骤7）中，预备热处理正火加热温度980±5℃；所述最终热处理为950±5℃淬火液淬火，淬火处理完15min内入炉低温回火处理，回火温度180-200℃，回火时间不小于3h。

9.由权利要求1-8任一权利要求所述方法制造的大型半自磨机衬板，采用中低碳CrNiMo合金，成分重量百分比为：0.24-0.37%C、0.5-1.0%Si、0.5-1.0%Mn、1-1.25%Cr、0.3-0.4%Mo、1.0-1.4%Ni、≤0.015%P、≤0.015%S。

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