一種中鉻合金襯板及其製作方法與流程

2023-05-06 21:18:01

本發明涉及一種合金襯板及其製作方法，尤其涉及一種中鉻合金襯板及其製作方法，屬於機械製造技術領域。

背景技術：

球磨機是物料被破碎之後，再進行粉碎的關鍵設備，廣泛地被應用於電廠、水泥、 礦山、化工、耐火材料等行業，球磨機內部壁面上安裝的襯板是保證球磨機長期平穩運行的關鍵部件，主要作用是保護球磨機內部壁面不被研磨體和物料所磨損，同時，襯板不僅需要能夠承受研磨體和物料的衝擊和磨損外，還要有提升研磨體的作用，隨著物料粉磨技術的快速發展，球磨機趨予大型化，對襯板材料的性能也提出了更高的要求，提高其耐磨性是研究的重點；目前國內大型球磨機的襯板選材多數採用高錳鋼，但從使用情況來看，其實際使用壽命短、易破碎、成本高，且在使用過程中高錳鋼襯板塑變抗力較低，容易變形，造成襯板之間相互咬合，維修拆卸困難，從而影響球磨機運轉，因此，為了延長襯板使用壽命,提高大型球磨機運轉效率，改善企業經濟效益，急需研究一種既耐磨又可靠的襯板材料。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本發明提供一種中鉻合金襯板，具有硬度高、韌性好、耐磨性好、耐衝擊性好的特性，其組織性能完全超過傳統合金耐磨襯板，且本發明還同時公開了該種中鉻合金襯板的製作方法，生產成本低、製作方法簡單，製得的中鉻合金襯板使用壽命長，提高了大型球磨機運轉效率，企業的經濟效益也得到了進一步增長。

本發明所採用的技術方案為：

一種中鉻合金襯板，所含化學元素成分及其重量百分比為：鉻6.2—6.8%、碳1.15—1.55%、錳0.7—0.95%、鋁0.45—0.55%、矽0.75—0.8%、鎂0.3—0.45%、鈣0.1—0.3%、鉬0.8—0.9%、硼0.003—0.005%、錸0.065—0.075%，餘量為鐵。

作為本發明一種中鉻合金襯板的進一步優選，該中鉻合金襯板所含化學元素成分及其重量百分比優選為：鉻6.5%、碳1.4%、錳0.9%、鋁0.5%、矽0.8%、鎂0.4%、鈣0.2%、鉬0.85%、硼0.004%、錸0.07%，餘量為鐵。

一種中鉻合金襯板的製作方法，包括以下步驟：

（1）熔煉：將清潔乾燥的廢鋼和生鐵按1:1.5的比例加入煉爐中進行加熱熔化，鐵水溫度升至1480—1520℃時清除渣質，然後依次加入已經預熱的鉻鐵、錳鐵、矽鐵，在鐵水溫度達到 1550—1560℃時再次清除渣質，然後依次加入已經預熱的碳、鋁、鎂、鈣、鉬，每種成分加入的時間間隔為5分鐘，待其全部熔化後加入硼鐵，在鐵水溫度達到1590℃時，加入錸並停止加熱；

（2）澆註：待鐵水溫度降至1530℃以下時，將鐵水澆入襯板鋼錠模內；

（3）熱處理：當襯板鑄件表面溫度不超過650℃時，將襯板鑄件從襯板鋼錠模內脫模並放入熱處理爐裡，熱處理爐內溫度升至850℃，然後保溫2.5小時，再降溫至580℃，保溫1小時，淬火處理後再在280℃下回火2-3小時，然後加熱至 680℃，保溫3-4小時，最後加熱至945℃，保溫7.5小時，再空冷至室溫即可。

作為一種中鉻合金襯板的製作方法的進一步優選，在步驟（1）所述的加入硼鐵之前還包括清除渣質的步驟。

作為一種中鉻合金襯板的製作方法的進一步優選，在步驟（2）所述的澆注之前還包括對煉爐中鐵水化學元素成分進行快速熱分析的步驟，煉爐中鐵水化學元素成分合格則澆注，不合格則調整煉爐中鐵水化學元素成分至合格再澆注；鐵水化學元素成分爐前快速熱分析技術是以鑄鐵組織形成過程的凝固溫度曲線為被測對象，由計算機對凝固溫度曲線迸行解析，從而計算出鐵水的碳當量（CE％）、碳含量（C％）和矽含量（Si％）等指標的鑄鐵爐前快速分析技術，測量精度可達到CE|O.1O％、C|0.05％、Si|0.l0％，被廣泛用於鑄鐵生產的在線測量。

作為一種中鉻合金襯板的製作方法的進一步優選，步驟（2）所述的將鐵水澆入襯板鋼錠模內的過程為先慢澆注，然後快澆注，最後緩慢澆注。

作為一種中鉻合金襯板的製作方法的進一步優選，步驟 (2) 所述的澆注採用底注法將鐵水澆入襯板鋼錠模內；該澆注方法充型平穩，衝擊力小，鐵水氧化少。

化學元素成分中的碳和鉻的主要作用是保證襯板鑄件中碳化物數量和形態，碳與鐵和錳形成穩定的化合物，通過熱處理提高其硬度和耐磨性，碳與其他元素產生協同作用，提高了襯板鑄件的綜合性能；鉻提高襯板鑄件整體的強度和硬度，具有良好的耐腐蝕性和抗氧化性能，阻止石墨化，提高淬透性；錳是強化元素，融入鐵素體，強化基體，能夠細化組織，提高襯板鑄件的強度和硬度，以及耐磨性；矽是脫氧元素，由於矽和氧很容易化合成二氧化矽，所以矽鐵常用於煉鋼時的脫氧劑，同時由於二氧化矽生成時放出大量的熱，在脫氧的同時，對提高鐵水溫度也是有利的；硼是一種與氧和氮親和力較強的元素，在鐵水中易生成氧化硼及氮化硼等硼化合物後而失去應有的作用，因此為防止硼的氧化和氮化，保證硼加入後的吸收率得到提高，再加入硼之前先後加入已經預熱的碳、鋁、鎂、鈣、鉬的措施進行深度脫氧，使硼的作用得以發揮；碳、鋁、鎂、鈣具有較強的脫氧、脫硫、增碳能力，對改變襯板鑄件中夾物形態分布，細化晶粒，改善襯板鑄件的機械性能，提高襯板鑄件的質量具有重要作用；鉬使襯板鑄件的強度和硬度增加，形變硬化性能增強，從而改善抗磨能力；錸能改善襯板鑄件的韌性和耐磨性，加入錸進行變質處理，使襯板鑄件的晶粒細化，夾雜物均勻彌散分布，形貌以球形為主，減弱夾雜物對襯板鑄件的割裂作用。

本發明的有益效果在於：重新設定中鉻合金襯板所含的化學元素成分及其重量百分比，並針對性的調整了熔煉、澆注以及熱處理工藝，顯著提高所製得的中鉻合金襯板的耐磨性，且所製得的中鉻合金襯板在提高耐磨性的同時還提高了其韌性，滿足大型球磨機襯板的抗衝擊性，具有硬度高、韌性好、耐磨性好、耐衝擊性好的特性，其組織性能完全超過傳統合金耐磨襯板，生產成本低、製作方法簡單，製得的中鉻合金襯板使用壽命長，有效節約了能源，減少了企業更換襯板的頻率，降低了勞動強度，提高了大型球磨機運轉效率，企業的經濟效益也得到了進一步增長。

具體實施方式：

下面結合實施例對本發明做具體的介紹。

實施例一

一種中鉻合金襯板，所含化學元素成分及其重量百分比為：鉻6.2%、碳1.15%、錳0.7%、鋁0.45%、矽0.75%、鎂0.3%、鈣0.1%、鉬0.8%、硼0.003%、錸0.065%，餘量為鐵；製作上述中鉻合金襯板的方法，包括以下步驟：

（1）熔煉：將清潔乾燥的廢鋼和生鐵按1:1.5的比例加入煉爐中進行加熱熔化，鐵水溫度升至1480℃時清除渣質，然後依次加入已經預熱的鉻鐵、錳鐵、矽鐵，在鐵水溫度達到1550℃時再次清除渣質，然後依次加入已經預熱的碳、鋁、鎂、鈣、鉬，每種成分加入的時間間隔為5分鐘，待其全部熔化後，清除渣質，加入硼鐵，在鐵水溫度達到1590℃時，加入錸並停止加熱；對煉爐中鐵水化學元素成分進行快速熱分析，煉爐中鐵水化學元素成分合格則澆注，不合格則調整煉爐中鐵水化學元素成分至合格再澆注；

（2）澆註：待鐵水溫度降至1530℃以下時，將鐵水澆入襯板鋼錠模內，澆注過程為先慢澆注，然後快澆注，最後緩慢澆注；且本實施例中的澆注採用底注法將鐵水澆入襯板鋼錠模內；該澆注方法充型平穩，衝擊力小，鐵水氧化少；

（3）熱處理：當襯板鑄件表面溫度不超過650℃時，將襯板鑄件從襯板鋼錠模內脫模並放入熱處理爐裡，熱處理爐內溫度升至850℃，然後保溫2.5小時，再降溫至580℃，保溫1小時，淬火處理後再在280℃下回火2小時，然後加熱至 680℃，保溫3小時，最後加熱至945℃，保溫7.5小時，再空冷至室溫即得到中鉻合金襯板。

實施例二

一種中鉻合金襯板，所含化學元素成分及其重量百分比為：鉻6.8%、碳1.55%、錳0.95%、鋁0.55%、矽0.8%、鎂0.45%、鈣0.3%、鉬0.9%、硼0.005%、錸0.075%，餘量為鐵；製作上述中鉻合金襯板的方法，包括以下步驟：

（1）熔煉：將清潔乾燥的廢鋼和生鐵按1:1.5的比例加入煉爐中進行加熱熔化，鐵水溫度升至1520℃時清除渣質，然後依次加入已經預熱的鉻鐵、錳鐵、矽鐵，在鐵水溫度達到1560℃時再次清除渣質，然後依次加入已經預熱的碳、鋁、鎂、鈣、鉬，每種成分加入的時間間隔為5分鐘，待其全部熔化後，清除渣質，加入硼鐵，在鐵水溫度達到1590℃時，加入錸並停止加熱；對煉爐中鐵水化學元素成分進行快速熱分析，煉爐中鐵水化學元素成分合格則澆注，不合格則調整煉爐中鐵水化學元素成分至合格再澆注；

（2）澆註：待鐵水溫度降至1530℃以下時，將鐵水澆入襯板鋼錠模內，澆注過程為先慢澆注，然後快澆注，最後緩慢澆注；且本實施例中的澆注採用底注法將鐵水澆入襯板鋼錠模內；該澆注方法充型平穩，衝擊力小，鐵水氧化少；

（3）熱處理：當襯板鑄件表面溫度不超過650℃時，將襯板鑄件從襯板鋼錠模內脫模並放入熱處理爐裡，熱處理爐內溫度升至850℃，然後保溫2.5小時，再降溫至580℃，保溫1小時，淬火處理後再在280℃下回火3小時，然後加熱至 680℃，保溫4小時，最後加熱至945℃，保溫7.5小時，再空冷至室溫即得到中鉻合金襯板。

實施例三

一種中鉻合金襯板，所含化學元素成分及其重量百分比為：鉻6.5%、碳1.4%、錳0.9%、鋁0.5%、矽0.8%、鎂0.4%、鈣0.2%、鉬0.85%、硼0.004%、錸0.07%，餘量為鐵；製作上述中鉻合金襯板的方法，包括以下步驟：

（1）熔煉：將清潔乾燥的廢鋼和生鐵按1:1.5的比例加入煉爐中進行加熱熔化，鐵水溫度升至1500℃時清除渣質，然後依次加入已經預熱的鉻鐵、錳鐵、矽鐵，在鐵水溫度達到1550℃時再次清除渣質，然後依次加入已經預熱的碳、鋁、鎂、鈣、鉬，每種成分加入的時間間隔為5分鐘，待其全部熔化後，清除渣質，加入硼鐵，在鐵水溫度達到1590℃時，加入錸並停止加熱；對煉爐中鐵水化學元素成分進行快速熱分析，煉爐中鐵水化學元素成分合格則澆注，不合格則調整煉爐中鐵水化學元素成分至合格再澆注；

（2）澆註：待鐵水溫度降至1530℃以下時，將鐵水澆入襯板鋼錠模內，澆注過程為先慢澆注，然後快澆注，最後緩慢澆注；且本實施例中的澆注採用底注法將鐵水澆入襯板鋼錠模內；該澆注方法充型平穩，衝擊力小，鐵水氧化少；

（3）熱處理：當襯板鑄件表面溫度不超過650℃時，將襯板鑄件從襯板鋼錠模內脫模並放入熱處理爐裡，熱處理爐內溫度升至850℃，然後保溫2.5小時，再降溫至580℃，保溫1小時，淬火處理後再在280℃下回火2.5小時，然後加熱至 680℃，保溫3.5小時，最後加熱至945℃，保溫7.5小時，再空冷至室溫即得到中鉻合金襯板。

實施例一至三所製得的中鉻合金襯板與現有高錳鋼襯板的各項性能對比如表1所示：

表1

根據表1可知，本發明所製得的中鉻合金襯板的各項性能明顯好於現有高錳鋼襯板，具有硬度高、韌性好、耐磨性好、耐衝擊性好的特性，使用壽命長。

本發明重新設定中鉻合金襯板所含的化學元素成分及其重量百分比，並針對性的調整了熔煉、澆注以及熱處理工藝，顯著提高所製得的中鉻合金襯板的耐磨性，且所製得的中鉻合金襯板在提高耐磨性的同時還提高了其韌性，滿足大型球磨機襯板的抗衝擊性，具有硬度高、韌性好、耐磨性好、耐衝擊性好的特性，其組織性能完全超過傳統合金耐磨襯板，生產成本低、製作方法簡單，製得的中鉻合金襯板使用壽命長，有效節約了能源，減少了企業更換襯板的頻率，降低了勞動強度，提高了大型球磨機運轉效率，企業的經濟效益也得到了進一步增長。

以上所述僅是本發明專利的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明專利原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明專利的保護範圍。