一种球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，其组分按重量百分比包括：碳2.4-2.8％，铬6-8％，硅0.6-1.0％，锰0.4-0.9％，铜0.5-1％，钼0.3-0.55％，钛0.3-0.5％，钒0.2-0.3％，钇基重稀土0.1-0.3％，硫≤0.04％，磷≤0.04％，其余为铁和其它少量的不可避免的杂质。本发明中，合理控制碳铬的含量，碳量决定共晶碳化物数量，铬量决定共晶碳化物类型，碳和铬是决定高铬合金铸铁基体组织、碳化物结构及性能的主要元素，通过合理控制熔炼工艺，可有效清除铁也中的氧化物、硫化物、硫氧化物、有害气体及高中非金属杂质，本发明衬板的耐磨性能好，强度及冲击韧性高，抗疲劳性能优异。
【专利说明】一种球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板
【技术领域】
[0001] 本发明涉及耐磨衬板【技术领域】，尤其涉及一种球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬 板。
【背景技术】
[0002] 滚筒式球磨机广泛应用在金属矿山、水泥、电力系统等行业。我国直径在五米左右 以上的球磨机衬板，目前仍沿用高锰钢制造。高锰钢作为球磨机衬板，其工况条件不能使其 充分发挥加工硬化的性能，同时高锰钢冲击韧性低，衬板在使用过程中表面易产生塑性变 形，使衬板之间发生咬合，甚至整体变形，将紧固螺栓拉断，造成维修拆卸非常困难。如何制 备一种硬度高，冲击韧性高，抗疲劳性能优异，且耐磨性能优异的球磨机用衬板成为目前需 要解决的技术问题。
【发明内容】
[0003] 本发明提出了一种球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，本发明耐磨性能好，强度 及冲击韧性高，抗疲劳性能优异。
[0004] 本发明提出的一种球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，其组分按重量百分比包 括：碳 2. 4-2. 8%，铬 6-8%，硅 0· 6-1. 0%，锰 0· 4-0. 9%，铜 0· 5-1 %，钥 0· 3-0. 55%，钛 0. 3-0. 5 %，钒 0. 2-0. 3 %，钇基重稀土 0. 1-0. 3 %，硫< 0. 04 %，磷< 0. 04 %，其余为铁和其 它少量的不可避免的杂质；
[0005] 在制备过程中，采用如下步骤制得所述球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板：
[0006] S1、首先将高碳铬铁在中频感应电炉中熔化，继续升温至1450-1480°c，依次加 入废钢、锰铁、铌铁、钥铁、钒铁、稀土合金至形成熔融体；然后加入钛铁、钒铁，待温度升至 1520-1535°C，清除浮渣，然后加入硼铁，搅拌均匀后，加入钇基重金属，搅拌均匀，除渣，静 置5-7min后用浇铸装置将得到的物料浇注到模具中，保温，清除铸件上的余砂，修磨，冷却 成型，其中，高碳铬铁的粒度为50-70mm，锰铁的粒度为20-35mm，硼铁、钛铁、钒铁及铌铁的 粒度均不高于8mm ;
[0007] S2、将冷却成型后的产物装入台车式箱式电炉进行热处理，首先由常温升至 400-430°C，保温 l_2h，升温至 450-480°C，保温 0· 5-lh，升温至 500-540°C，保温 1-1. 5h，力口 热至 620-650°C，保温 0· 5-lh，加热至 660-680°C，保温 l_2h，加热至 700-720°C，保温 0· 5-1 时，迅速淬入淬火油池进行淬火处理，淬火时间为6-20min，冷却到室温得到预处理衬板；
[0008] S3、将得到预处理衬板装进台车式箱式电炉里加热到300-350°C保温l_2h，再加 热到600-700°C保温2-3h，再加热到930-990°C保温2-3h，之后进行空淬至室温，然后装进 箱式电炉里加热到420-480°C保温4-6h，空冷；
[0009] S4、回火至300-500°C，升温速度为20-30°C /h，油淬至室温得到球磨机用高韧性 高硬度抗疲劳衬板。
[0010] 优选地，其组分按重量百分比包括：碳2. 7-2. 8 %，铬6. 5-7 %，硅0. 8-0. 9 %，锰 0· 5-0. 7 %，铜 0· 8-0. 9 %，钥 0· 45-0. 5 %，钛 0· 35-0. 42 %，钒 0· 25-0. 28 %，钇基重稀土 0. 15-0. 2%，硫< 0. 04%，磷< 0. 04%，其余为铁和其它少量的不可避免的杂质。
[0011] 优选地，在S2中，将冷却成型后的产物装入台车式箱式电炉进行热处理，首先由 常温升至420-425°C，保温l_2h，升温至470-485°C，保温0. 5-lh，升温至510-520°C，保温 1-1. 5h，加热至 630-640°C，保温 0· 5-lh，加热至 670-675°C，保温 l_2h，加热至 710-715°C， 保温0. 5-1时，迅速淬入淬火油池进行淬火处理，淬火时间为15-18min，冷却到室温得到预 处理衬板。
[0012] 优选地，在S3中，将得到预处理衬板装进台车式箱式电炉里加热到320-330°C保 温l-2h，再加热到650-680°C保温2-3h，再加热到950-970°C保温2-3h，之后进行空淬至室 温，然后装进箱式电炉里加热到450-460°C保温4-6h，空冷。
[0013] 优选地，在S4中，回火至400-450°C，升温速度为25-28°C /h，油淬至室温得到球磨 机用高韧性高硬度抗疲劳衬板。
[0014] 本发明中，合理控制碳铬的含量，碳量决定共晶碳化物数量，铬量决定共晶碳化物 类型，碳和铬是决定高铬合金铸铁基体组织、碳化物结构及性能的主要元素，钛可与铁液中 的氮形成高熔点的氮化钛，起到外晶作用，钛也是强碳化物形成元素，形成极稳定的碳化 钛，可阻止奥氏体晶粒长大，通过采用钇基重金属进行变质处理，细化奥氏体经理，进一步 细化相变后的组织，使碳化物由粗大的、互相交错的杆簇状，变成彼此独立分布均匀的细 杆，细化共晶碳化物，减少对产品的割裂作用，增强抗疲劳性能，提高产品强度、韧性及耐磨 性能；获得细晶与硅、锰、铜、钥、镍、钒及钇基重稀土配合作用，并控制磷、硫含量低于一定 的数值，可大大改善制品冲击韧性，通过控制原料高碳铬铁、锰铁、硼铁、钛铁、钒铁及铌铁 的粒度处于一定的范围内，可增强物料混合的均匀化，并可有效防止气体带入基液，通过合 理控制熔炼工艺，可有效清除铁也中的氧化物、硫化物、硫氧化物、有害气体及高中非金属 杂质，本发明耐磨性能好，强度及冲击韧性高，抗疲劳性能优异。
【具体实施方式】
[0015] 实施例1
[0016] 本发明提出的一种球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，其组分按重量百分比包 括：碳 2. 65%，铬 7. 2%，硅 0· 85%，锰 0· 7%，铜 0· 9%，钥 0· 52%，钛 0· 45%，钒 0· 2%，钇 基重稀土 0. 2%，硫< 0. 04%，磷< 0. 04%，其余为铁和其它少量的不可避免的杂质；
[0017] 在制备过程中，采用如下步骤制得所述球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板：
[0018] S1、首先将高碳铬铁在中频感应电炉中熔化，继续升温至1470°C，依次加入废钢、 锰铁、铌铁、钥铁、钒铁、稀土合金至形成熔融体；然后加入钛铁、钒铁，待温度升至1530°C， 清除浮渣，然后加入硼铁，搅拌均匀后，加入钇基重金属，搅拌均匀，除渣，静置6min后用浇 铸装置将得到的物料浇注到模具中，保温，清除铸件上的余砂，修磨，冷却成型，其中，高碳 铬铁的粒度为65-68mm，锰铁的粒度为25-30mm，硼铁、钛铁、钒铁及铌铁的粒度均不高于 8mm ；
[0019] S2、将冷却成型后的产物装入台车式箱式电炉进行热处理，首先由常温升至 421°C，保温1. 5h，升温至480°C，保温lh，升温至515°C，保温1. 2h，加热至634°C，保温lh， 加热至672°C，保温1. 5h，加热至713°C，保温0. 5时，迅速淬入淬火油池进行淬火处理，淬火 时间为17min，冷却到室温得到预处理衬板；
[0020] S3、将得到预处理衬板装进台车式箱式电炉里加热到325°C保温1. 5h，再加热到 670°C保温2. 5h，再加热到965°C保温2. 5h，之后进行空淬至室温，然后装进箱式电炉里加 热到455°C保温5h，空冷；
[0021] S4、回火至425°C，升温速度为27°C /h，油淬至室温得到球磨机用高韧性高硬度抗 疲劳衬板。
[0022] 实施例2
[0023] 本发明提出的一种球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，其组分按重量百分比包 括：碳 2. 4%，铬 8%，硅(λ 6%，锰(λ 9%，铜(λ 5%，钥(λ 55%，钛(λ 3%，钒(λ 3%，钇基重稀 土 0. 1 %，硫< 0. 04%，磷< 0. 04%，其余为铁和其它少量的不可避免的杂质；
[0024] 在制备过程中，采用如下步骤制得所述球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板：
[0025] S1、首先将高碳铬铁在中频感应电炉中熔化，继续升温至1480°C，依次加入废钢、 锰铁、铌铁、钥铁、钒铁、稀土合金至形成熔融体；然后加入钛铁、钒铁，待温度升至1520°C， 清除浮渣，然后加入硼铁，搅拌均匀后，加入钇基重金属，搅拌均匀，除渣，静置7min后用浇 铸装置将得到的物料浇注到模具中，保温，清除铸件上的余砂，修磨，冷却成型，其中，高碳 铬铁的粒度为50-70mm，锰铁的粒度为20-35mm，硼铁、钛铁、钒铁及铌铁的粒度均不高于 8mm ；
[0026] S2、将冷却成型后的产物装入台车式箱式电炉进行热处理，首先由常温升至 400°C，保温2h，升温至450°C，保温lh，升温至500°C，保温1. 5h，加热至620°C，保温lh，力口 热至660°C，保温2h，加热至700°C，保温1时，迅速淬入淬火油池进行淬火处理，淬火时间为 6min，冷却到室温得到预处理衬板；
[0027] S3、将得到预处理衬板装进台车式箱式电炉里加热到350°C保温lh，再加热到 700°C保温2h，再加热到990°C保温2h，之后进行空淬至室温，然后装进箱式电炉里加热到 480°C保温4h，空冷；
[0028] S4、回火至500°C，升温速度为20°C /h，油淬至室温得到球磨机用高韧性高硬度抗 疲劳衬板。
[0029] 实施例3
[0030] 本发明提出的一种球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，其组分按重量百分比包 括：碳2. 8 %，铬6 %，硅1. 0 %，锰0. 4%，铜1 %，钥0. 3 %，钛0. 5 %，钒0. 2 %，钇基重稀土 0. 3%，硫< 0. 04%，磷< 0. 04%，其余为铁和其它少量的不可避免的杂质；
[0031] 在制备过程中，采用如下步骤制得所述球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板：
[0032] S1、首先将高碳铬铁在中频感应电炉中熔化，继续升温至1450°C，依次加入废钢、 锰铁、铌铁、钥铁、钒铁、稀土合金至形成熔融体；然后加入钛铁、钒铁，待温度升至1535°C， 清除浮渣，然后加入硼铁，搅拌均匀后，加入钇基重金属，搅拌均匀，除渣，静置5min后用浇 铸装置将得到的物料浇注到模具中，保温，清除铸件上的余砂，修磨，冷却成型，其中，高碳 铬铁的粒度为50-70mm，锰铁的粒度为20-35mm，硼铁、钛铁、钒铁及铌铁的粒度均不高于 8mm ；
[0033] S2、将冷却成型后的产物装入台车式箱式电炉进行热处理，首先由常温升至 430°C，保温lh，升温至480°C，保温0. 5h，升温至540°C，保温lh，加热至650°C，保温0. 5h，
【权利要求】
1. 一种球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，其特征在于，其组分按重量百分比包 括：碳 2. 4-2. 8%，铬 6-8%，硅 0· 6-1. 0%，锰 0· 4-0. 9%，铜 0· 5-1%，钥 0· 3-0. 55%，钛 0. 3-0. 5 %，钒 0. 2-0. 3 %，钇基重稀土 0. 1-0. 3 %，硫< 0. 04 %，磷< 0. 04 %，其余为铁和其 它少量的不可避免的杂质； 在制备过程中，采用如下步骤制得所述球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板： 51、 首先将高碳铬铁在中频感应电炉中熔化，继续升温至1450-1480°C，依次加入 废钢、锰铁、铌铁、钥铁、钒铁、稀土合金至形成熔融体；然后加入钛铁、钒铁，待温度升至 1520-1535°C，清除浮渣，然后加入硼铁，搅拌均匀后，加入钇基重金属，搅拌均匀，除渣，静 置5-7min后用浇铸装置将得到的物料浇注到模具中，保温，清除铸件上的余砂，修磨，冷却 成型，其中，高碳铬铁的粒度为50-70mm，锰铁的粒度为20-35mm，硼铁、钛铁、钒铁及铌铁的 粒度均不高于8mm ; 52、 将冷却成型后的产物装入台车式箱式电炉进行热处理，首先由常温升至 400-430°C，保温 l_2h，升温至 450-480°C，保温 0· 5-lh，升温至 500-540°C，保温 1-1. 5h，力口 热至 620-650°C，保温 0· 5-lh，加热至 660-680°C，保温 l_2h，加热至 700-720°C，保温 0· 5-1 时，迅速淬入淬火油池进行淬火处理，淬火时间为6-20min，冷却到室温得到预处理衬板； 53、 将得到预处理衬板装进台车式箱式电炉里加热到300-350°C保温l_2h，再加热到 600-70(TC保温2-3h，再加热到930-990°C保温2-3h，之后进行空淬至室温，然后装进箱式 电炉里加热到420-480°C保温4-6h，空冷； 54、 回火至300-500°C，升温速度为20-30°C /h，油淬至室温得到球磨机用高韧性高硬 度抗疲劳衬板。
2. 根据权利要求1所述的球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，其特征在于，其组分按 重量百分比包括：碳 2. 7-2. 8 %，铬 6. 5-7 %，硅 0· 8-0. 9 %，锰 0· 5-0. 7 %，铜 0· 8-0. 9 %， 钥 0· 45-0. 5 %，钛 0· 35-0. 42 %，钒 0· 25-0. 28 %，钇基重稀土 0· 15-0. 2 %，硫< 04 %，磷 < 0. 04%，其余为铁和其它少量的不可避免的杂质。
3. 根据权利要求1或2所述的球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，其特征在于，在 S2中，将冷却成型后的产物装入台车式箱式电炉进行热处理，首先由常温升至420-425°C， 保温l-2h，升温至470-485 °C，保温0. 5-lh，升温至510-520 °C，保温1-1. 5h，加热至 630-640°C，保温 0· 5-lh，加热至 670-675°C，保温 l_2h，加热至 710-715°C，保温 0· 5-1 时， 迅速淬入淬火油池进行淬火处理，淬火时间为15-18min，冷却到室温得到预处理衬板。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，其特征在于， 在S3中，将得到预处理衬板装进台车式箱式电炉里加热到320-330°C保温l_2h，再加热到 650-680°C保温2-3h，再加热到950-970°C保温2-3h，之后进行空淬至室温，然后装进箱式 电炉里加热到450-460°C保温4-6h，空冷。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的球磨机用高韧性高硬度抗疲劳衬板，其特征在于， 在S4中，回火至400-450°C，升温速度为25-28°C /h，油淬至室温得到球磨机用高韧性高硬 度抗疲劳衬板。
【文档编号】C22C37/10GK104120331SQ201410374366
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】金太军 申请人:宁国市鑫煌矿冶配件制造有限公司