專利名稱：一種大型球磨機襯板及其熱處理方法
技術領域：
本發明為各類球磨機襯板及其制造方法，特別涉及一種大型球磨機襯板及其熱處 理方法，屬于物料研磨技術領域。
背景技術：
球磨機是一種應用廣泛的粉碎機械，是冶金礦山、水泥建材、電力、化肥、煤炭、化 工等行業物料粉碎的主要設備之一，襯板是球磨機和進出料端蓋的保護板，它除了承受研 磨體(磨球、磨棒和磨段)與物料的沖擊和磨損之外，還有提升研磨體的作用。隨著物料粉磨 技術的快速發展，球磨機趨于大型化，襯板工作條件日益苛刻，對襯板材料的性能提出了更 高的要求，提高其耐磨性是國內外普遍關注的重點研究課題。目前廣泛使用的襯板材料主要有三大類①高錳鋼；②合金耐磨鋼；③高鉻鑄 鐵。高錳鋼是1882年由英國人哈德菲爾德發明的一種韌性極好、具有較好耐磨性的 材料，它屬于Fe — C 一 Mn三元合金。這種鋼的鑄態組織為奧氏體加碳化物，水韌處理后， 可以獲得單相奧氏體組織，它具有較高的耐沖擊性能和加工硬化能力。ZGMnl3是著名的國 際通用奧氏體高錳鋼，用該鋼制造的襯板服役時在強大壓力作用下，表層將迅速產生加工 硬化，其加工硬化能力比其它鋼種高5飛倍，且馬氏體和ε相沿滑移面易發生晶格畸變，形 成耐磨的表面層，而其內層仍保持沖擊韌性好的奧氏體組織。加工硬化后表面硬度可以由 ΗΒ200上升到ΗΒ500，這一特性使其被廣泛用做礦山、建材、冶金、能源、鐵路等機械中的耐 磨件。在襯板材料的發展過程中，早期以高錳鋼為主流。高錳鋼雖具良好的韌塑性，但作為 磨機襯板材質，存在以下不足(1)磨機在工作過程中不能充分發揮高錳鋼襯板的加工硬 化能力，表現為不耐磨；(2)屈服強度低，在使用過程中極易產生塑性變形，致使磨機襯板 因螺栓拉斷而脫落；(3)無法與硬度高、耐磨性好的高鉻鑄鐵磨球匹配使用。近年來，由于 低合金鋼和白口鑄鐵性能不斷提高，對其研究和實踐有了很大的進步，所以在制作球磨機 襯板等零件時，國外己逐漸采用其它材料代替高錳鋼。合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素 (如鉻、鎳、鋁、釩、鈦、銅、鎢、鋁、鈷、鈮和其它元素等)，有的還含有某些非金屬元素(如硼、 氮等)的鋼。根據鋼中合金元素含量的多少，又可分為低合金鋼，中合金鋼和高合金鋼。抗 磨低合金鋼按照含碳量可分為低碳(0. 18 — 0. 30%)，中碳(0. 3 — 0. 50%)和高碳(0. 50 — 1. 0%)三類。低合金耐磨鋼的合金總量在5%以下，中合金鋼的合金含量在5% - 10%之間， 與其它耐磨鑄鋼相比，具有更好的耐磨性與韌性的綜合性能。70年代起，美、加、澳等國相 繼將用于處理低、中合金鋼的各種淬火(+回火)工藝推廣到包括襯板在內的各類破、粉碎 設備中。我國的一些耐磨鋼中還加入了稀土和硼等元素，提高了鋼的淬透性，改善了鋼的組 織、機械性能和耐磨性，應用于球磨機襯板，其使用壽命比高錳鋼襯板略高。低合金馬氏體 耐磨鋼還存在韌性不足的弱點，所以其多用于受沖擊力較小的工況下，它還存在淬透性和 淬硬性低的不足，耐磨性較差。
在鉻系鑄鐵中高鉻鑄鐵是抗磨性能最好的一種抗磨材料，主要是因為具有高的硬 度，較好的韌性，高的抗磨損能力和抗腐蝕能力，被稱為第三代耐磨材料。高鉻鑄鐵的含鉻 量在12 - 28%之間，含碳量在2. 4 — 3. 6%之間，其耐磨性取決于碳和合金元素的含量、基 體組織及碳化物的種類以及形態分布等。高鉻鑄鐵的顯微組織是由初生奧氏體或其轉變產 物和共晶組織所組成。其共晶碳化物為六角形桿狀及板條狀的M7C3型碳化物，呈斷網狀分 布，顯微硬度高達Hvl300 - 1800，且韌性和耐磨性也較高。通常含鉻量在12% — 20%的高 鉻白口鑄鐵選擇高硬度而具有一定韌性的馬氏體為主要基體。但是，高鉻白口鑄鐵存在合 金元素含量高、生產成本高以及高溫熱處理易變形和開裂的不足，普通白口鑄鐵和低合金 白口鑄鐵碳化物硬度低，碳化物呈連續狀分布，脆性大，使用中易剝落甚至開裂。因此，開發 生產工藝簡單、成本低、強韌性高、淬透性與淬硬性好且無污染的大型球磨機襯板材料，取 代目前廣泛使用的普通鋼鐵耐磨材料，無疑具有十分重要的意義。為了提高球磨機襯板的耐磨性能，中國發明專利CN1039985公開了雙金屬復合澆 注球磨機襯板工藝方法，采用高鉻鑄鐵和優質碳鋼雙金屬復合鑄造成球磨機襯板。該發明 屬于雙金屬復合鑄造球磨機襯板的生產工藝新方法，解決了 Φ 3m以上大型球磨機襯板使 用最佳耐磨材料——高鉻鑄鐵的斷裂問題，這種襯板同時具有高的整體韌性和耐磨性。但 存在制造工藝復雜，廢品率高，結合層質量差等不足。中國發明專利CN101690906A公開了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制成:C0. 4-0. 6%, SiO. 5-0. 8%, MnO. 8-1. 4%, Cr3. 0-5. 5%, MoO. 30-0.5 %，NiO. 1-0. 2 %，A10. 2-0. 4 %，NbO. 05-0.08 %，TiO. 05-0. 08 %，
0.008-0. 015%,P^O. 05%,S^O. 05%，余量為鐵和不可避免的雜質。該發明通過對化學 成分進行合理的設計，使得該發明具有強度高，韌性好，耐磨能力強的特點，使產品的硬度 和韌性達到統一。該襯板含有鎳、鉬等昂貴合金元素，成本高，且碳含量高，脆性較大，制作 大型球磨機襯板，安全性差。中國發明專利CN101664708公開了一種新型球磨機磁性襯板，包括基體、耐磨襯 板、復合磁極組和粘接劑，基體內壁上設置耐磨襯板，耐磨襯板內設有空腔，復合磁極組通 過粘接劑粘接在耐磨襯板的空腔內，復合磁極組沿球磨機筒體軸向方向為同極性排列，沿 球磨機筒體圓周方向為N、S交替排列，耐磨襯板采用特殊的ZG80Mnl5Cr4鑄造，復合磁極組 由高性能鐵氧體材料和高性能合金磁鋼組成，粘接劑采用美國福世藍新型材料制成。該發 明襯板成本高，且粘接劑依賴進口，不利于在大型球磨機上推廣使用。中國發明專利CN101623746也公開了一種防止球磨機襯板斷裂的方法，適合于對 已有球磨機的襯板改造，目的是提高球磨機襯板屈服極限；該發明采用含有Cr、Mo等金屬 元素的高錳鋼材料，如ZGMnl3Cr2Mo、ZG32Mn9SiCr2MoRe或ZGMn9Cr2ReSi ；通過消失模鑄 造方法制成球磨機端襯板、筒體襯板和格子襯板，對鑄造成型后的襯板在安裝使用前還需 要進行熱處理先將襯板入爐加熱到200°C 300°C，保溫1 2小時，然后按速度為40°C 500C /小時升溫到650°C 680 V ；保溫4. 5 5小時；再按60V 70°C /小時繼續升溫 到1060°C 1090°C，保溫3. 0 4. 0小時；將襯板從爐中取出，放入水中進行水韌處理，放 入回火爐中，按速度為40°C 50°C /小時加熱到300 350°C，保溫6 8小時，然后以
1.5 2. 5min/mm速度冷卻；襯板回火入爐溫度控制在150°C以下。該發明基體仍是奧氏 體，在球磨機中使用不易產生明顯的加工硬化，使用壽命較短。
中國發明專利CN101054652還公開了一種球磨機襯板化學成分(重量百分比) 為C 0. 6-0. 8%,Si 0. 3-0. 8%,Mn 0. 3-0. 8%,Cr 2. 0-4. 5%,Ni 0. 2-2. 0%,Mo 0. 1-0. 8
< 0. 04%,P < 0. 04%、余量為Fe。其制造工藝是將球磨機襯板加熱到860-960°C, 保溫2-3小時，然后淬入水中冷卻，使其溫度快速下降，在工件表面溫度下降至580-680°C 時，從水中取出，再在強制對流的空氣中空冷至室溫，之后進行480-520°C回火，自然冷卻即 得成品。該發明的球磨機襯板碳含量高，水淬時極易出現裂紋。中國發明專利CN1932066還公開了低碳高合金球磨機襯板鋼及其制造方法，其特 征是所述襯板鋼按重量百分比的合金成分為c:0. 15 0. 30%、Cr :5.0 10.0%、Ni :0 1. 5%,Mn 0. 5 1. 7%,Mo 0 1. 5%、RE 0 0. 8%,Ti 0 1. 0%,Si 0 1. 6%,P 0. 01 0. 045%, S 0. 01 0. 045% ；其他金屬和非金屬元素總量不超過3% ；余量為Fe。 該發明在濕式磨礦機襯板的工作環境下具有很好的耐磨性，但含有鎳、鉬等昂貴合金元素， 成本高。中國發明專利CN1923372還公開了一種用于球磨機的復合耐磨襯板的制造工藝， 具體步驟如下拉制納米結構金屬絲、處理金屬絲、確定束緊外管尺寸、固定金屬絲、切割復 合管、加工襯板框架、焊接羅栓套、放置復合管、平鋪焊接，即加工制造成襯板框架與復合管 及隔板緊密結合的復合耐磨襯板。本發明的優點是本發明充分發揮了納米結構金屬材料 的高韌性、高強度、高耐磨和低價格等各種優點，解決了普通合金襯板要消耗大量有色金屬 的問題，并且使用壽命比普通材質襯板提高一個數量級。該發明工藝復雜，在大型球磨機上 使用安全性差。中國發明專利CN101173343還公開了一種高強度耐磨鑄鋼襯板及其制造方 法，襯板其化學成分是(重量 ％) :0· 25-0. 45 C, 1. 0-1. 8 Si, 1. 0-2. 0 Μη,Ο. 8-1. 5 Cr, 0. 003-0. 008 Β，0. 02-0. 08 Α1，0. 04-0. 15 Ti，0. 02-0. 10 La，0. 02-0. 10 Ce，0.02-0. 08 Ba, 0. 02-0. 10 Ca,其余為Fe和不可避免的微量雜質，其中3. 5 < Si+Mn+Cr < 4. 5，0. 05 < La+Ce < 0. 18。該發明襯板利用電爐便可生產，采用砂型鑄造，襯板抗拉強度高，達到 1450-1600MPa,硬度達到50-55HRC，具有良好的耐磨性，沖擊韌性達到65-80J/cm2，使用中 不斷裂，不剝落，使用性能明顯優于Mnl3高錳鋼襯板，生產工藝簡單，以鋼屑為主要原料， 因而生產成本低。但是，該發明襯板淬透性較低，不宜制造大型球磨機襯板。中國發明專利1109106還公開了一種貝氏體球墨鑄鐵球磨機襯板，該發明襯板 的成分為3. 4 3. 8%C、2. 5 3. 5%Si、l. 5 2. 5%Mn、P ≤0. 1%、S ≤ 0. 03%,0. 03 0. 08%Mg、0. 02 0. 07%Re，余為Fe。該發明襯板用下列熱處理工藝以獲得貝氏體為主的組 織。82(T920°C保溫2、小時，然后在PH值為9 14，比重為1. (Tl. 8范圍內的鈉鹽或鉀鹽水 溶液中淬火。該發明襯板脆性較大，制造大型球磨機襯板安全性差。
發明內容
本發明的目的在于提供一種大型球磨機襯板及其熱處理方法，其生產工藝簡便、 成本低廉、性能可靠，用其生產的襯板使用安全且使用壽命長。本發明的目的是這樣實現的一種大型球磨機襯板及其熱處理方法，該襯板的化 學組成成分質量百分數為0. 26 0. 35C，3. 5 4. 2Cr，2. 8 3. 2Mn, 1. 2 1. 5Si，0. 002 0. 005B, 0. 05 0. 10Ti，0. 04 0. 08Zr，0. 15 0. 25V，0. 30 0. 40Nb，0. 05 0. 10Ba，0. 02 0. 06Ca，0. 08 0. 12RE，0 0. 03S，0 0. 04P，余量為 Fe。本發明襯板用電爐熔煉，其制造工藝步驟是
1)首先將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入錳鐵和硅鐵，升溫至156(T160(TC 時，加入鋁脫氧，然后依次加入鈦鐵、鈮鐵、釩鐵和硅鈣鋇合金，爐前調整成分合格后，將鋼 水溫度升至160(Tl62(rC，扒渣后出爐；
2)將硼鐵合金和硅鋯合金破碎至粒度為3、mm的小塊，用薄鋼片包裹嚴實，待出鋼 40^60%時，將包裹好的硼鐵合金和硅鋯合金隨鋼水沖入澆包；
3)將稀土硅鐵合金破碎至粒度為纊12mm的小塊，經16(T200°C烘干后，置于澆包底部， 用包內沖入法對鋼水進行稀土變質處理；
4)采用粘土砂鑄造、消失模鑄造和冷硬樹脂砂型鑄造三種方法中的任一方法澆注襯 板，鋼水澆注溫度為152(Tl560°C ；
5)澆注纊10h后開箱空冷襯板，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺；
6)襯板在非加工狀態下直接進行淬火熱處理，將鑄態襯板加熱至88(T95(TC，保溫3飛 h后，在溫度低于80°C的淬火油中冷卻廣2 h，淬火油與襯板的質量比> 10:1，最后將襯板 加熱至20(T23(TC，保溫6 IOh后，空氣冷卻至室溫，襯板即可直接裝機使用。本發明是在中碳中鉻合金鑄鋼中，加入錳元素，提高襯板淬透性，另外，加入微量 硼元素既有利于改善鑄鋼襯板淬透性，還有利于獲得部分貝氏體組織，提高襯板強韌性和 耐磨性。在此基礎上，加入微量鈦、鋯、鈮、釩、鋇、鈣和稀土等元素，進一步細化凝固組織，提 高襯板的強韌性和耐磨性。淬火熱處理后，可以獲得馬氏體-貝氏體_奧氏體復合組織，且 基體組織中均勻分布細小的NbC顆粒，確保襯板具有優異的使用性能。合金材質的性能是由金相組織決定的，而一定的組織取決于化學成分及熱處理工 藝，本發明化學成分是這樣確定的
碳鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊韌性降低。碳含量過低時， 鑄鋼的鑄造性能差，含碳量過高，鑄造好熱處理過程中易開裂。因此，球磨機耐磨襯板中合 適的碳加入量為0. 26、. 35%。鉻鉻能顯著提高鋼的強度、硬度、淬透性和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。在球 磨機耐磨襯板中加入鉻大部分進入基體，提高基體淬透性，少量鉻可以形成細小的Cr23C6S 碳化物，均勻分布于基體，有利于襯板耐磨性的提高，合適的鉻加入量為3. 5^4. 2%。錳在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0. 3(Γ0. 50%。錳是 擴大奧氏體區的元素，可以明顯提高鋼的淬透性，本發明加入較多的錳元素是為了在淬火 組織中獲得部分高韌性的奧氏體和貝氏體組織，錳含量過高，淬火組織中殘留奧氏體過多， 不利于改善襯板的耐磨性，合適的錳加入量為2. 8^3. 2%。硅在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，鎮靜鋼一般含有0. 15 - 0. 30%的 硅。硅在鋼中形成固溶體，可以起到固溶強化的作用，有利于提高鋼的強度，但硅固溶于基 體后，降低基體塑性，且硅降低淬透性，容易促使形成珠光體，影響材料耐磨性，合適的硅加 入量為1. 2^1. 5%ο硼鋼中加入微量的硼就可改善鋼的淬透性和致密性，提高強度。另外，在鋼中 錳含量較高的情況下，加入微量硼，易促進淬火組織中出現強韌性好的貝氏體組織，但硼 含量過高，易發生硼脆現象，大幅度降低鑄鋼韌性，影響襯板的安全使用，合適的硼含量是0. 002 0. 005%。鈦鈦能使鋼的內部組織致密，細化晶粒，提高鑄鋼襯板的強韌性和耐磨性， 鈦加入量過多，易出現粗大的TiC顆粒，反而降低鋼的強度和韌性，合適的鈦含量為
0. 05、. 10%O鋯鋯是強碳化物形成元素，加入鑄鋼中，易形成高熔點彌散分布的ZrC顆粒，ZrC 可作為初生δ相的結晶核心，促進晶粒的明顯細化，合適的加入量為0.04、. 08%。釩鋼中加入適量的釩可細化晶粒，提高強度和韌性，釩固溶于基體，可明顯提高 基體強度，改善鑄鋼耐磨性。但釩的價格較高，合適的加入量宜控制在0. 15~0. 25%。鈮鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有 所下降。在耐磨鑄鋼襯板中加入適量鈮，還可以形成大量細小的NbC顆粒均勻分布于基體 上，有利于提高鑄鋼襯板的硬度和耐磨性，合適的鈮加入量是0. 3(Γ0. 40%。鈣鈣與氧有很大的親合力，鈣的脫氧能力很強，鈣對鋼水有很好的除氣效果。鈣 還對鑄鋼中夾雜物的變質具有顯著作用，加入適量鈣可將合金鑄鋼襯板中的長條狀硫化 物夾雜轉變為球狀的CaS或(Ca，Mn) S夾雜，適量鈣還顯著降低硫在晶界的偏聚，鈣對 降低合金鑄鋼襯板脆性和提高合金鑄鋼襯板鑄造時抗熱裂性是十分有益的。但加入過多 的鈣將使合金鑄鋼襯板中夾雜物增多，對合金鑄鋼襯板韌性的提高不利，合適的鈣含量為
0. 02、. 06%ο鋇鋇是很好的脫氧劑，加入耐磨鑄鋼中，可凈化鋼液，提高耐磨鑄鋼襯板的強度 和韌性，確保襯板安全使用，合適的加入量為0. 05、. 10%。稀土稀土對耐磨鑄鋼襯板具有脫硫、除氣的作用，使鋼中硫化物夾雜減少，使鋼 的沖擊韌性提高。同時稀土與液態金屬反應生成的細小粒子，具有加速凝固的形核作用。表 面活性稀土元素在流動的晶體表面形成吸附原子薄膜，降低流動離子的速度。另外稀土的 熔點低，原子半徑大，在耐磨鑄鋼襯板凝固過程中是強成分過冷元素，由于其平衡常數Ktl遠 小于1，在凝固過程中將發生嚴重偏析，通過溶質再分配而富集在初生奧氏體生長前沿的熔 體中，造成較大的成分過冷，有利于奧氏體枝晶的多次分枝及枝晶間距的減小。稀土元素這 些特殊性能細化耐磨鑄鋼襯板的鑄態晶粒，限制樹枝晶偏析，改善耐磨鑄鋼襯板的強韌性。 稀土加入量過多，易出現夾雜物，合適的稀土加入量為0. 08、. 12%。硫和磷不可避免的微量雜質是原料中帶入的，其中有硫和磷，均是有害元素，為 了保證襯板的強度、韌性和耐磨性，將磷含量控制在0. 04%以下，硫含量控制在0. 03%以下。本發明與現有技術相比，具有以下優點
1)本發明耐磨鑄鋼襯板淬透性好，淬硬層深度大于120mm ；
2)本發明耐磨鑄鋼襯板基體組織是馬氏體_貝氏體-奧氏體復合組織，其中貝氏體體 積分數達到28 35%，奧氏體體積分數達到12 15%，其余是板條馬氏體，具有良好的強韌性 和優異的耐磨性；
3)本發明耐磨鑄鋼襯板基體組織上均勻分布著顆粒尺寸細小的Cr23C6和NbC顆粒，可 明顯改善襯板耐磨性；
4)本發明耐磨鑄鋼襯板不含價格昂貴的鉬、鎳等合金元素，生產成本低廉；
本發明耐磨鑄鋼襯板強度和硬度高，其中硬度大于52 HRC，抗拉強度大于1500 Mpa，韌 性和耐磨性好，其中〃ku大于30 J/cm2。在大型球磨機上使用，其使用壽命比ZGMnl3Cr2襯板提高22(Γ245%，而生產成本僅提高2(Γ25%。使用本發明襯板可提高球磨機作業率，減輕 工人勞動強度，降低物料研磨成本，具有顯著的經濟和社會效益。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳述 實施例1
一種大型球磨機襯板及其熱處理方法，該襯板的化學組成成分質量百分數為0. 27%C， 4. 18%Cr,2. 97%Mn,1. 23%Si,0. 004%B,0. 09%Ti,0.05%Zr, 0. 24%V, 0.3%Nb, 0. 07%Ba, 0. 03%Ca，0. 11%RE，0. 021%S，0. 037%P，余量為 Fe。用1000公斤中頻感應電爐熔煉耐磨鑄鋼襯板材料，其熔煉、鑄造和熱處理工藝過 程如下
1)首先將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入錳鐵和硅鐵，升溫至1563°C時，加 入鋁脫氧，然后依次加入鈦鐵、鈮鐵、釩鐵和硅鈣鋇合金，爐前調整成分合格后，將鋼水溫度 升至1606 °C，扒渣后出爐；
2)將硼鐵合金和硅鋯合金破碎至粒度為5mm的小塊，用薄鋼片包裹嚴實，出鋼40%時， 將包裹好的硼鐵合金和硅鋯合金隨鋼水沖入澆包；
3)將稀土硅鐵合金破碎至粒度為8mm的小塊，經160°C烘干后，置于澆包底部，用包內 沖入法對鋼水進行稀土變質處理；
4)采用消失模鑄造方法澆注襯板，鋼水澆注溫度1558°C；
5)澆注8h后開箱空冷襯板，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺；
6)襯板在非加工狀態下直接進行淬火熱處理，將鑄態襯板加熱至950°C，保溫3h后， 在溫度低于80°C的淬火油中冷卻2 h，淬火油與襯板的質量比> 10:1。最后加熱至200°C， 保溫IOh后，空氣冷卻至室溫，襯板可直接裝機使用。采用本發明實施例1生產的襯板其力學性能如下硬度/HRC為52. 4、抗拉強度/ Mpa 為 1530、沖擊韌度 a ku(J/cm2)為 35. 7。實施例2
一種大型球磨機襯板及其熱處理方法，該襯板的化學組成成分質量百分數為0. 3%C， 3. 8%Cr,3. 20%Mn, 1. 49%Si,0. 002%B,0. 05%Ti,0. 04%Zr,0. 17%V,0. 39%Nb, 0. 06%Ba, 0. 06%Ca,0. 10%RE,0. 026%S,0. 033%P，余量為 Fe。用1500公斤中頻感應電爐熔煉耐磨鑄鋼襯板材料，其熔煉、鑄造和熱處理工藝過 程如下
1)首先將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入錳鐵和硅鐵，升溫至1595°C時，加 入鋁脫氧，然后依次加入鈦鐵、鈮鐵、釩鐵和硅鈣鋇合金，爐前調整成分合格后，將鋼水溫度 升至1518°C，扒渣后出爐；
2)將硼鐵合金和硅鋯合金破碎至粒度為4mm的小塊，用薄鋼片包裹嚴實，出鋼60%時， 將包裹好的硼鐵合金和硅鋯合金隨鋼水沖入澆包；
3)將稀土硅鐵合金破碎至粒度為9mm的小塊，經200°C烘干后，置于澆包底部，用包內 沖入法對鋼水進行稀土變質處理；
4)采用粘土砂鑄造方法澆注襯板，鋼水澆注溫度1548°C；5)澆注10h后開箱空冷襯板，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺；
6)襯板在非加工狀態下直接進行淬火熱處理，將鑄態襯板加熱至880°C，保溫5h后， 在溫度低于80°C的淬火油中冷卻1 h，淬火油與襯板的質量比> 10:1。最后加熱至230°C， 保溫6 h后，空氣冷卻至室溫，襯板可直接裝機使用。采用本發明實施例2生產的襯板其力學性能如下硬度/HRC為53. 1、抗拉強度/ Mpa 為 1545、沖擊韌度 a ku(J/cm2)為 34. 9。實施例3
一種大型球磨機襯板及其熱處理方法，該襯板的化學組成成分質量百分數為0. 35%C， 3.51%Cr,2. 84%Mn,1. 36%Si，0. 005%B,0. 08%Ti,0. 08%Zr,0. 21%V,0. 36%Nb, 0.09%Ba, 0. 05%Ca，0. 08%RE，0. 025%S，0. 038%P，余量為 Fe。用1500公斤中頻感應電爐熔煉耐磨鑄鋼襯板材料，其熔煉、鑄造和熱處理工藝過 程如下
1)首先將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入錳鐵和硅鐵，升溫至1577°C時，加 入鋁脫氧，然后依次加入鈦鐵、鈮鐵、釩鐵和硅鈣鋇合金，爐前調整成分合格后，將鋼水溫度 升至1612°C，扒渣后出爐;
2)將硼鐵合金和硅鋯合金破碎至粒度為8mm的小塊，用薄鋼片包裹嚴實，出鋼53%時， 將包裹好的硼鐵合金和硅鋯合金隨鋼水沖入澆包；
3)將稀土硅鐵合金破碎至粒度為12mm的小塊，經180°C烘干后，置于澆包底部，用包內 沖入法對鋼水進行稀土變質處理；
4)采用冷硬樹脂砂型鑄造方法澆注襯板，鋼水澆注溫度1527°C；
5)澆注9h后開箱空冷襯板，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺；
6)襯板在非加工狀態下直接進行淬火熱處理，將鑄態襯板加熱至920°C，保溫4h后， 在溫度低于80°C的淬火油中冷卻1.5 h，淬火油與襯板的質量比> 10:1。最后加熱至 2200C，保溫8 h后，空氣冷卻至室溫，襯板可直接裝機使用。采用本發明實施例3生產的襯板其力學性能如下硬度/HRC為53. 6、抗拉強度/ Mpa 為 1580、沖擊韌度 a ku(J/cm2)為 32. 6。本發明耐磨鑄鋼襯板具有強度和硬度高、淬透性好、淬硬層深和韌性好等特點，且 耐磨鑄鋼襯板基體組織上均勻分布著顆粒尺寸細小的Cr23C6和NbC顆粒，可明顯改善襯板 耐磨性。本發明襯板已成功試用于Φ2.8πι、Φ3.2πι和Φ 3. 6m大型球磨機上，用于研磨鐵礦 石，襯板使用安全、可靠，使用中無剝落和斷裂現象出現，使用壽命比ZGMnl3Cr2襯板提高 2209^245%，而生產成本僅提高209Γ25%。使用本發明襯板可提高球磨機作業率，減輕工人勞 動強度，降低物料研磨成本，具有顯著的經濟和社會效益。
權利要求
一種大型球磨機襯板及其熱處理方法，其特征在于該襯板的化學組成成分質量百分數為0.26~0.35C，3.5~4.2Cr，2.8~3.2Mn，1.2~1.5Si，0.002~0.005B，0.05~0.10Ti，0.04~0.08Zr， 0.15~0.25V， 0.30~0.40Nb， 0.05~0.10Ba，0.02~0.06Ca，0.08~0.12RE，0~0.03S，0~0.04P，余量為Fe。
1.根據權利要求1所說的大型球磨機襯板及其熱處理方法，其特征在于該襯板用電 爐生產，其工藝步驟是1)首先將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入錳鐵和硅鐵， 升溫至156(T160(TC時，加入鋁脫氧，然后依次加入鈦鐵、鈮鐵、釩鐵和硅鈣鋇合金，爐前調 整成分合格后，將鋼水溫度升至160(Tl62(rC，扒渣后出爐；2)將硼鐵合金和硅鋯合金破碎 至粒度為3 8mm的小塊，用薄鋼片包裹嚴實，待出鋼4(Γ60%時，將包裹好的硼鐵合金和硅鋯 合金隨鋼水沖入澆包；3)將稀土硅鐵合金破碎至粒度為纊12mm的小塊，經16(T20(TC烘干 后，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行稀土變質處理；4)采用粘土砂鑄造、消失模鑄 造和冷硬樹脂砂型鑄造三種方法中的任一方法澆注襯板，鋼水澆注溫度為152(T156(TC ；5) 澆注纊10 h后開箱空冷襯板，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺；6)襯板在非加工狀態下 直接進行淬火熱處理，將鑄態襯板加熱至88(T95(TC，保溫3 5h后，在溫度低于80°C的淬火 油中冷卻廣2 h，淬火油與襯板的質量比彡10:1，最后將襯板加熱至20(T23(TC，保溫6 10h 后，空氣冷卻至室溫，襯板即可直接裝機使用。
全文摘要
本發明為一種大型球磨機襯板及其熱處理方法，其化學組成成分的質量百分數是0.26~0.35C，3.5~4.2Cr，2.8~3.2Mn，1.2~1.5Si，0.002~0.005B，0.05~0.10Ti，0.04~0.08Zr，0.15~0.25V，0.30~0.40Nb，0.05~0.10Ba，0.02~0.06Ca，0.08~0.12RE，0~0.03S，0~0.04P，余量Fe。本發明襯板經熔煉、鑄造后，采用油冷淬火，并在200~230℃進行回火處理。本發明襯板強度和硬度高，韌性、耐磨性好，具有較低的成本和較好的使用效果。
文檔編號C22C38/32GK101988174SQ20101057382
公開日2011年3月23日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者尹恩生, 田玉鐵, 符寒光 申請人:寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司