本发明涉及耐磨材料
技术领域：
，具体涉及一种破碎机用耐磨合金钢衬板及其制备方法。
背景技术：
破碎机衬板一般采用高锰钢材质，颚式破碎机的工作机构是由动颚和定颚构成的工作腔组成，圆锥破碎机的工作机构由动锥和定锥构成的工作腔组成；衬板承受巨大的破碎力和物料的摩擦作用，容易磨坏，因此各矿山越来越重视衬板的使用情况。使用情况直接关系到破碎机的工作效率和生产成本，因此，降低破碎机的衬板成本，延长破碎机衬板的使用寿命就显得尤为重要。对比破碎机衬板的使用情况可以从设计、选材、装配以及使用过程中的改进等方面考虑，但其使用情况最终以其使用处理矿量或者使用寿命来评判。在我国，每年消耗的破碎机衬板量巨大，但是现有的破碎机衬板一般采取高锰钢和高铬铸铁，其存在耐磨性差、使用寿命较短等问题。因此开发一种耐磨性好、抗冲韧性高的破碎机用合金钢衬板，具有很好的经济意义。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种破碎机用耐磨合金钢衬板及其制备方法，制备得到的合金钢衬板具有优异的耐磨性、冲击韧性，且强度高，耐腐蚀性好，具有优异的综合性能，使用寿命长。为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种破碎机用耐磨合金钢衬板，所述衬板的化学组成成分重量百分比为：c0.85-1.3％、si0.7-1.05％、mn10.5-12％、cr1.1-1.9％、zr0.08-0.2％、re0.05-0.12％、nb0.05-0.09％、re0.02-0.08％、p≤0.04％、s≤0.04％，余量为fe。优选地，所述衬板的化学组成成分重量百分比为：c1.1％、si0.98％、mn11.3％、cr1.6％、zr0.13％、re0.08％、nb0.08％、re0.068％、p≤0.04％、s≤0.04％，余量为fe。优选地，所述re为ce、y、la中的一种。本发明破碎机用耐磨合金钢衬板的制备方法，包括以下步骤：(1)将废钢、生铁、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1220-1250℃，再依次加入硅铁、锰铁、铬铁、铌铁、金属铼，调节钢水温度为1580-1620℃，洒入金属锆微粉；之后对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；(2)将稀土re和孕育剂置于钢包底部，注入钢水，孕育完成后，用喷枪将除渣剂均匀散布在钢水表面，搅拌后静置、扒渣处理；(3)将钢水浇注到预热至360-410℃的衬板树脂砂模中，浇注温度为1470-1520℃，将合金钢衬板自然冷却至室温后脱模；并将脱模后的合金钢衬板进行修边、精磨；(4)将所得合金钢衬板置于淬火炉中升温至1060-1080℃，保温1-1.5h，然后以1-1.8℃/min的速度降温至920-950℃，保温50-80min；出炉后采用内喷外淋式水淬；然后将淬火所得的合金钢衬置于回火炉中，升温至到200-220℃，保温4.5-6h，随炉冷却至室温；(5)将经过热处理所得的合金钢衬板进行喷丸处理。优选地，所述金属锆微粉的粒径为20-45μm。优选地，所述孕育剂中各元素成分的质量百分比为：si40-50％、ca2-3％、mn：6-8％，ba1.5-2.5％，re0.3-0.5％，余量为fe。优选地，所述孕育剂的加入量为钢水质量的1.0-1.4％。优选地，步骤(4)中，内喷外淋式水淬时，淬火前，冷却水水温为16-21℃，冷却完毕水温≤45℃。本发明的有益效果是：本发明中，碳、硅、锰、铬含量配比合理，在此基础上，加入的锆可脱气、净化、细化晶粒，对渗碳体球化有很好的促进作用，并可阻止奥氏体在高温下晶粒的长大，并有效增强淬透性，使合金钢的耐磨性、冲击韧性得到明显增强。本发明添加少量的铌，可细化晶粒，均化组织，弥散细化珠光体组织，使珠光片层的间距减小。加入的铼对合金钢的硬度、耐磨性、耐腐蚀性具有一定的改善作用。加入适量的铌，使合金钢衬板的硬度得到明显提高，显微硬度得到改善，抗拉强度、冲击韧性、耐腐蚀性均得到较大提高，特别是其磨损性能，加入0.22-0.035％铌的合金钢衬板与不加铌的合金钢衬板，其耐磨度可提高35％左右。加入适量的的稀土元素，固溶稀土改善了合金钢珠光体形貌，并可细化奥氏体晶粒以及珠光体片层结构，是合金钢衬板的组织和性能得到显著改善。在制备合金钢衬板过程中，合理设置各步骤，将锆以微粉形式加入至钢液中，可脱气、净化、细化晶粒的效果较普通的加入方式更佳。在热处理时，先将其升温至1060-1080℃，保温后以一定速度降温至920-950℃，之后结合喷淋式水淬，可使合金钢衬板在水淬时不会产生裂纹，结构更加稳定，组织内部无缺陷。本发明中各元素配置合理，并通过优化的制备方法，可使制备得到的合金钢衬板具有优异的耐磨性、冲击韧性，且强度高，耐腐蚀性好，具有优异的综合性能，生产成本也较低。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：一种破碎机用耐磨合金钢衬板，其化学组成成分重量百分比为：c1.1％、si0.98％、mn11.3％、cr1.6％、zr0.13％、re0.08％、nb0.08％、ce0.068％、p≤0.04％、s≤0.04％，余量为fe。破碎机用耐磨合金钢衬板的制备方法，包括以下步骤：(1)将废钢、生铁、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1230℃，再依次加入硅铁、锰铁、铬铁、铌铁、金属铼，调节钢水温度为1605℃，洒入金属锆微粉(粒径为20-45μm)；之后对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；(2)将稀土ce和钢水质量1.25％的孕育剂置于钢包底部，注入钢水，孕育完成后，用喷枪将除渣剂均匀散布在钢水表面，搅拌后静置、扒渣处理；孕育剂中各元素成分的质量百分比为：si45％、ca2.3％、mn7.5％，ba2％，re0.4％，余量为fe；(3)将钢水浇注到预热至400℃的衬板树脂砂模中，浇注温度为1490℃，将合金钢衬板自然冷却至室温后脱模；并将脱模后的合金钢衬板进行修边、精磨；(4)将所得合金钢衬板置于淬火炉中升温至1070℃，保温1.5h，然后以1.5℃/min的速度降温至930℃，保温60min；出炉后采用内喷外淋式水淬，淬火前，冷却水水温为18℃，冷却完毕水温≤45℃；然后将淬火所得的合金钢衬置于回火炉中，升温至到215℃，保温5h，随炉冷却至室温；(5)将经过热处理所得的合金钢衬板进行喷丸处理。实施例2：一种破碎机用耐磨合金钢衬板，其化学组成成分重量百分比为：c1.3％、si0.9％、mn10.5％、cr1.6％、zr0.08％、re0.12％、nb0.085％、ce0.02％、p≤0.04％、s≤0.04％，余量为fe。破碎机用耐磨合金钢衬板的制备方法，包括以下步骤：(1)将废钢、生铁、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1240℃，再依次加入硅铁、锰铁、铬铁、铌铁、金属铼，调节钢水温度为1620℃，洒入金属锆微粉(粒径为20-45μm)；之后对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；(2)将稀土ce和钢水质量1.4％的孕育剂置于钢包底部，注入钢水，孕育完成后，用喷枪将除渣剂均匀散布在钢水表面，搅拌后静置、扒渣处理；孕育剂中各元素成分的质量百分比为：si50％、ca2％、mn6.5％，ba2.2％，re0.45％，余量为fe。(3)将钢水浇注到预热至410℃的衬板树脂砂模中，浇注温度为1500℃，将合金钢衬板自然冷却至室温后脱模；并将脱模后的合金钢衬板进行修边、精磨；(4)将所得合金钢衬板置于淬火炉中升温至1080℃，保温1.5h，然后以1.5℃/min的速度降温至950℃，保温60min；出炉后采用内喷外淋式水淬，淬火前，冷却水水温为20℃，冷却完毕水温≤45℃；然后将淬火所得的合金钢衬置于回火炉中，升温至到220℃，保温5.5h，随炉冷却至室温；(5)将经过热处理所得的合金钢衬板进行喷丸处理。实施例3：一种破碎机用耐磨合金钢衬板，其化学组成成分重量百分比为：c1.15％、si1.05％、mn11.2％、cr1.9％、zr0.15％、re0.05％、nb0.09％、y0.045％、p≤0.04％、s≤0.04％，余量为fe。破碎机用耐磨合金钢衬板的制备方法，包括以下步骤：(1)将废钢、生铁、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1220℃，再依次加入硅铁、锰铁、铬铁、铌铁、金属铼，调节钢水温度为1580℃，洒入金属锆微粉(粒径为20-45μm)；之后对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；(2)将稀土y和钢水质量1.1％的孕育剂置于钢包底部，注入钢水，孕育完成后，用喷枪将除渣剂均匀散布在钢水表面，搅拌后静置、扒渣处理；孕育剂中各元素成分的质量百分比为：si45％、ca3％、mn8％，ba1.5％，re0.5％，余量为fe。(3)将钢水浇注到预热至360℃的衬板树脂砂模中，浇注温度为1520℃，将合金钢衬板自然冷却至室温后脱模；并将脱模后的合金钢衬板进行修边、精磨；(4)将所得合金钢衬板置于淬火炉中升温至1060℃，保温1h，然后以1℃/min的速度降温至920℃，保温50min；出炉后采用内喷外淋式水淬，淬火前，冷却水水温为16℃，冷却完毕水温≤45℃；然后将淬火所得的合金钢衬置于回火炉中，升温至到200℃，保温6h，随炉冷却至室温；(5)将经过热处理所得的合金钢衬板进行喷丸处理。实施例4：一种破碎机用耐磨合金钢衬板，其化学组成成分重量百分比为：c0.85％、si0.7％、mn12％、cr1.1％、zr0.2％、re0.08％、nb0.05％、la0.08％、p≤0.04％、s≤0.04％，余量为fe。破碎机用耐磨合金钢衬板的制备方法，包括以下步骤：(1)将废钢、生铁、石焦油增碳剂加入中频感应炉中，升温至1250℃，再依次加入硅铁、锰铁、铬铁、铌铁、金属铼，调节钢水温度为1610℃，洒入金属锆微粉(粒径为20-45μm)；之后对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；(2)将稀土la和钢水质量1.0％的孕育剂置于钢包底部，注入钢水，孕育完成后，用喷枪将除渣剂均匀散布在钢水表面，搅拌后静置、扒渣处理；孕育剂中各元素成分的质量百分比为：si40％、ca2.6％、mn6％，ba2.5％，re0.3％，，余量为fe。(3)将钢水浇注到预热至395℃的衬板树脂砂模中，浇注温度为1470℃，将合金钢衬板自然冷却至室温后脱模；并将脱模后的合金钢衬板进行修边、精磨；(4)将所得合金钢衬板置于淬火炉中升温至1075℃，保温1.5h，然后以1.8℃/min的速度降温至930℃，保温80min；出炉后采用内喷外淋式水淬，淬火前，冷却水水温为21℃，冷却完毕水温≤45℃；然后将淬火所得的合金钢衬置于回火炉中，升温至到220℃，保温4.5h，随炉冷却至室温；(5)将经过热处理所得的合金钢衬板进行喷丸处理。实施例5：一种破碎机用耐磨合金钢衬板，其化学组成成分重量百分比为：c1.15％、si0.95％、mn11.2％、cr1.6％、zr0.12％、re0.12％、nb0.05％、ce0.05％、p≤0.04％、s≤0.04％，余量为fe。破碎机用耐磨合金钢衬板的制备方法同实施例1。实施例6：一种破碎机用耐磨合金钢衬板，其化学组成成分重量百分比为：c1.0％、si0.86％、mn10.9％、cr1.4％、zr0.16％、re0.08％、nb0.076％、y0.05％、p≤0.04％、s≤0.04％，余量为fe。破碎机用耐磨合金钢衬板的制备方法同实施例2。性能测试：将本发明实施例1-6所得产品进行性能测试，数据结果如表1所示：表1：硬度/hrc冲击韧性/(j/cm2)抗拉强度/mpa实施例11382351120实施例21322261106实施例31332321121实施例41282291115实施例51312301102实施例61372341118由表1可知，本发明制备得到的合金钢衬板的硬度高，冲击韧性、强度高。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12