組合自固無螺栓中鉻合金襯板的製作方法

2023-06-14 00:15:46 1

專利名稱：：組合自固無螺栓中鉻合金襯板的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種襯板，尤其是涉及一種組合自固無螺栓中鉻合金襯板。
背景技術：
：球磨機是礦山、水泥、火電廠、冶金、化工等行業中主要粉碎研磨設備，而襯板是球磨機主要易損部件，由於磨機運轉時，襯板要受到介質和物料的衝擊、磨剝和礦漿腐蝕等作用，形成了襯板衝擊磨損、疲勞磨損、剪切磨損、磨料磨損和化學腐蝕等，使襯板成為企業生產的一項主要成本支出。比如，在很多水泥廠，高錳鋼襯板在一段磨機中使用壽命僅為l年。由於定期的停機更換襯板，無疑降低了磨機作業率，既影響生產能力，也消耗了寶貴的社會資源。為了提高耐磨性能，人們發明了高鉻鑄鐵襯板和硬鎳合金鑄鐵襯板等高硬度襯板。它們通過添加其他合金元素以及適當的熱處理，可以獲得不同的基體組織，以滿足各種不同工況對抗磨材料提出的性能要求。雖然這些產品的耐磨性能較高，但仍存在硬度和韌性不相匹配、襯板在使用後期極易出現斷裂失效現象，造成使用費用高、使用周期較短等問題依然嚴重。中國專利(申請號89201378.8)公開了一種組合自固型高鉻鑄鐵球磨機襯板，該襯板通過鉚板固定在球磨機筒體中，由於該襯板無螺孔，在安裝過程中也不需要螺栓，因此襯板的抗衝擊力得以大幅提高。但在長期的使用過程中，人們發現該自固型襯板雖然號稱高鉻襯板，但其的化學成分設計比較落後，導致材料的耐磨性能、韌性仍然較低(其10X10X55mm無缺口試樣的衝擊值《7.3J/cm2)，因此沒有跟上時代前進的步伐。
發明內容本發明的目的是提供一種具有優良的綜合力學性能的組合自固無螺栓中鉻合金襯板，以解決現有合金襯板存在硬度和韌性不相匹配、使用費用高、使用周期較短等技術問題。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的組合自固無螺栓中鉻合金襯板由下列成分按質量百分比製成C0.4-0.6%，SiO.5-0.8%，MnO.8-1.4%，Cr3.0-5.5%，Mo0.30-0.5%，NiO.1-0.2%，A10.2-0.4%，Nb0.05-0.08%，Ti0.05-0.08%，0.008-0.015%，P《0.05%，S《0.05%，餘量為鐵和不可避免的雜質。在本發明化學成分中，碳元素是強間隙同溶強化元素，可提高強度。襯板中的C含量在0.4-0.6X之間，可增加鋼組織中碳化物量，獲得點球狀或短杆狀碳化物形狀。既保證良好的抗磨性能。又不至於影響襯板的韌性。鉻的作用是提高材料的淬透性。但Cr含量不能太高，本發明襯板中的Cr含量控制在3.0-6.0%內，既能提高襯板的提高淬硬度、又不會對材料的韌性造成影響。錳元素能很好地提高材料的淬透性，並能推遲奧氏體冷卻時鐵素體的析出，有效地起到對鐵素體固溶強化和細化晶粒作用。當襯板中的含錳量在0.8-1.4%時，襯板可保持較高的韌性。矽元素可以提高襯板的強度和抗疲勞性能。使襯板具有良好的抗磨能力和抗裂紋擴展能力。矽、錳與鋁元素起著聯合脫氧作用，可從熔化的金屬中以分離氧化和分離汽化作用帶走氧，並且當襯板中Si的含量控制在0.5-0.8X時，可增強襯板抗張強度。而適當含量的A1還可調整襯板晶粒度，降低了鋼的脆性轉變溫度，促進形成細晶粒鋼，使襯板韌性得以提高。鎳元素可以增加高鉻鑄鐵的淬透性，抑制奧氏體基體向珠光體的轉變，促進馬氏體基的形成。在產品中加入0.30-0.5%的鉬元素，可提高了襯板的淬透性，並通過降低珠光體轉變溫度來提高襯板的強度和硬度。此外，本發明還加入鈮、鈦等微合金元素，當襯板中的Nb元素在0.05-0.08X之間時，可以使晶粒細化，並且Nb的碳化物以NbC質點析出來阻止再結晶和晶粒長大，從而得到的襯板具有更高屈服強度的室溫組織。並且Nb與Mn、Mo元素協同作用，可以進一步提高襯板的沉澱強化效果。可使材料在硬度方面特別是衝擊韌性明顯提高。襯板中添加0.05-0.08X的Ti，Ti的氮化物可以可以有效地抑制先共析鐵素體的形成，使襯板獲得細小、均勻的針狀鐵素體組織，以增強襯板的韌性。並且TiN固定了襯板中的自由氮，就可以增強了Nb對奧氏體調節和相轉變的影響，得到更多的貝氏體組織，當襯板中的硼在0.008-0.015%時，可使襯板具有高的淬透性，並且Mo、B複合作用使過冷奧氏體向鐵素體的等溫轉變曲線進一步右移，使貝氏體轉變開始線明顯突出，促進更多貝氏體的形成。硫、磷作為雜質元素，應控制在合理範圍內。本發明通過加入碳化物形成元素Cr、Mo、Mn、B和非碳化物形成元素Si，充分發揮多元合金元素的綜合作用，使襯板能在空氣中淬硬，獲得馬氏體+貝氏體+碳化物組織，有效地提高了襯板鋼的耐磨性能和韌性。綜上所述，本發明通過對化學成分進行合理的設計，使得本發明具有強度高，韌性好，耐磨能力強的特點，使產品的硬度和韌性達到完美統一。在生產試驗中的使用表明，該襯板耐磨損率低、可讓球磨機產能提高10%，磨礦成本降低25%，使用壽命是普通高錳鋼的2-3倍。圖1是本發明的工藝流程圖。具體實施例方式下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例l:按本發明配比準備好各化學組分，先將低P、S鋼坯、鉻金屬放入中頻感應爐內熔化成鐵水，升溫至158(TC時，撥渣，按本發明配比將配置好的其它合金元素加入爐內，繼續升溫至165(TC時，得到合金鋼水，將合金鋼水到入金屬型內，澆注速度應做到先慢，後快，再慢，空冷後得到襯板；將襯板加熱至96(TC，保溫2小時，然後對襯板進行噴霧冷卻，再將襯板送入步進式電阻爐內於50(TC回火，保溫2小時後取出襯板自然冷卻，即得到本發明中鉻合金襯板。該襯板的化學成分為(Wt^):C0.4%，Si0.5%，Mnl.2%，Cr4.7%，Mo0.4%，Ni0.15%，A10.3%，Nb0.06%，Ti0.06%，0.01%，P0.02%，S0.03%，餘量為鐵和不可避免的雜質。實施例2:按本發明配比準備好各化學組分，先將低P、S鋼坯、鉻金屬放入中頻感應爐內熔化成鐵水，升溫至158(TC時，撥渣，按本發明配比將配置好的其它合金元素加入爐內，繼續升溫至165(TC時，得到合金鋼水，將合金鋼水到入金屬型內，澆注速度應做到先慢，後快，再慢，空冷後得到襯板；將襯板加熱至96(TC，保溫2小時，然後對襯板進行噴霧冷卻，再將襯板送入步進式電阻爐內於50(TC回火，保溫2小時後取出襯板自然冷卻，即得到本發明中鉻合金襯板。該襯板的化學成分為(Wt%):C0.6%，Si0.8%，Mn0.8%，Cr5.5%，Mo0.3%，Ni0.1%，A10.2%，Nb0.05%，Ti0.05%，0.008%，P0.03%，S0.02%，餘量為鐵和不可避免的雜質。實施例3:按本發明配比準備好各化學組分，先將低P、S鋼坯、鉻金屬放入中頻感應爐內熔化成鐵水，升溫至158(TC時，撥渣，按本發明配比將配置好的其它合金元素加入爐內，繼續升溫至165(TC時，得到合金鋼水，將合金鋼水到入金屬型內，澆注速度應做到先慢，後快，再慢，空冷後得到襯板；將襯板加熱至96(TC，保溫2小時，然後對襯板進行噴霧冷卻，再將襯板送入步進式電阻爐內於50(TC回火，保溫2小時後取出襯板自然冷卻，即得到本發明中鉻合金襯板。該襯板的化學成分為(Wt%):C0.53%，Si0.7%，Mnl.4%，Cr3.5%，Mo0.5%，Ni0.2%，A10.4%，Nb0.08%，Ti0.08%，0.015%，P0.02%，S0.02%，餘量為鐵和不可避免的雜質。為了驗證本發明的效果，對實施例l、2、3製備的中鉻合金襯板進行各項物理性能試驗。1.機械性能試驗將實施例1-3得到的中鉻合金襯板分別製作成10mmX10mmX55mm和014X160mm試樣，硬度試樣和顯微組織試樣均從實施例1得到的中鉻合金襯板上截取。其中衝擊韌性試驗在HY(BC)-5J擺鍾式衝擊試驗機上進行；抗彎強度實驗在上海衡翼HY-1080彎曲強度試驗機上進行；材料硬度用HR-150A洛氏硬度計檢測。通過試驗，得到以下結果各試樣的硬度HRC=5560、衝擊韌性ak二2535J/cm2、抗彎強度=1200Mpa1500MPa。試樣金相組織見圖1，可見試驗鋼的組織為馬氏體+貝氏體+碳化物。2.磨料磨損試驗試驗材料實施例1製作成10mmX10mmX55mm試樣。試驗機MLD-10動載磨粒磨損試驗機。試驗方法預磨1000轉；正式磨損(1)磨損500轉後稱重；((2)再磨損1000轉後稱重；(3)再磨損2000轉後稱重。5tableseeoriginaldocumentpage6權利要求一種組合自固無螺栓中鉻合金襯板，其特徵是由下列成分按質量百分比製成C0.4-0.6％，Si0.5-0.8％，Mn0.8-1.4％，Cr3.0-5.5％，Mo0.30-0.5％，Ni0.1-0.2％，Al0.2-0.4％，Nb0.05-0.08％，Ti0.05-0.08％，0.008-0.015％，P≤0.05％，S≤0.05％，餘量為鐵和不可避免的雜質。全文摘要一種組合自固無螺栓中鉻合金襯板，由下列成分按質量百分比製成C0.4-0.6％，Si0.5-0.8％，Mn0.8-1.4％，Cr3.0-5.5％，Mo0.30-0.5％，Ni0.1-0.2％，Al0.2-0.4％，Nb0.05-0.08％，Ti0.05-0.08％，0.008-0.015％，P≤0.05％，S≤0.05％，餘量為鐵和不可避免的雜質。本發明通過對化學成分進行合理的設計，使得本發明具有強度高，韌性好，耐磨能力強的特點，使產品的硬度和韌性達到完美統一。在生產試驗中的使用表明，該襯板耐磨損率低、可讓球磨機產能提高10％，磨礦成本降低25％，使用壽命是普通高錳鋼的2-3倍。文檔編號B02C17/22GK101690906SQ20091006346公開日2010年4月7日申請日期2009年8月6日優先權日2009年8月6日發明者劉玉松申請人:仙桃市先達鑄造有限公司