雙金屬復合式耐磨襯板及制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明雙金屬復合式耐磨襯板及制作方法，涉及機械技術領域;特別涉及燃煤火 電站的機械部件技術領域;具體涉及雙金屬復合式耐磨襯板及制作方法技術領域。
【背景技術】
[0002] 就燃煤火電站鍋爐所使用的球磨機而言，按筒體的長度和直徑之比分類為:①.短 磨機;②.中長磨機;③長磨機。球磨機的筒體是主要工作部件之一，被研磨的物料是在筒體 內受到研磨體的沖擊和研磨作用而研磨成細粉末的。固定在磨煤機筒體及端部內壁上且起 研磨作用的關鍵部件就是襯板。襯板按其結構分類有:A.平襯板、B.壓條襯板、C.凸棱襯板、 D.波型襯板、E.階梯襯板、F.半球型襯板、G.小波紋襯板、Η.分級襯板、I.端蓋襯板;J.溝槽 襯板;Κ.圓角方型襯板等。剛出現的磨煤機時是沒有襯板的，但在實際磨料中，人們發現這 種磨煤機的筒體及端蓋很快就被磨穿，所以開始研究在其內表面安裝襯墊保護筒體及端 蓋，這就產生了磨礦機襯板。襯板作用是:保護筒體，使筒體免受鋼球和物料的直接沖擊和 摩擦，另外，利用不同結構形式的襯板可調整球磨機的帶球高度和各倉內物料的運動狀態， 提高磨煤機制粉細度及出粉產量。襯板的工作原理是：當球磨機旋轉時，球磨機筒體和固定 在內壁上的襯板及襯板上的鋼球物料與球磨機一起旋轉并帶到一定高度，由于其自身的重 力作用，像拋射體一樣落下，將筒體內的物料擊碎，完成磨粉作業。同時襯板與鋼球物料之 間還存在滾動和滑動的摩擦，也對物料起到研磨粉碎作用。襯板是磨煤機中的主要磨損件， 襯板的磨損對磨煤出力有很大的影響，襯板磨損嚴重時，磨煤機出力會大幅度降低。目前我 國常用的磨煤機金屬襯板材料主要有以下4大類：（1)高錳鋼襯板:初始硬度僅為ΗΒ 179~ 229,經檢測，磨損后的硬度也只有ΗΒ 240~350;這說明在使用過程中（特別是在中小型 磨機上)并沒有得到充分的加工硬化效應，沒能充分發揮其抗沖擊的耐磨性能；同時，它的 屈服強度低，容易產生塑性變形，使襯板凸起，嚴重時會拉斷安裝螺栓，使拆卸困難。（2) 中、高碳合金鋼襯板：由于高錳鋼用作磨機襯板有它的局限性，因此各種中、高碳鋼應運而 生;從化學成分來講，這類鋼中均含有一定量的Cr和Mo，有的還含有較高的Si和Μη， 經熱處理后其組織可為回火馬氏體或珠光體及少量碳化物;ak為30~40 J/ cm2，HRC為 50~55,珠光體鋼的耐磨性稍差，但它在鑄造或使用過程中產生的裂紋傾向性小;它含合金 元素少、成本低，與白口鐵比韌性好，與高錳鋼比，初始硬度高、強度高、生產適應性強，但耐 磨性不高。（3)高鉻鑄鐵(鋼)襯板:此類鑄鐵(鋼)是在白口鐵中加入12%~30%的Cr及一 定量的Mo而形成的；沖擊韌性ak為6~12 J/cm2，HRC為50~60,要在感應爐或電爐中熔 煉，經奧氏體化后可以油淬且應盡快回火;其韌性及抗裂紋傾向都比高錳鋼及中、高碳合金 差，但耐磨性卻提高，在實際應用中只適用于襯板形狀小型化。（4)低鉻鑄鐵(鋼)襯板:含 Cr 2%左右及少量的Mo、Cu等元素，ak為4~6 J/ cm2，HRC為55~60,韌性及耐磨性 雖比高鉻鑄鐵差，但它可用沖天爐熔煉，故適用于小型磨機的細倉襯板。
[0003]由于尚猛鋼襯板，中、尚碳合金鋼襯板，低絡鑄鐵(鋼)襯板及尚絡鑄鐵（鋼)襯板 這些已有公知技術及現狀存在著在生產應用中硬度低、沖擊韌性小、耐磨性差、鋼材消耗量 大、生產成本高等一系列不足、缺陷與弊端，基于發明人的專業知識與工作經驗及對事業的 不懈追求，發明人在認真調查、分析、了解、總結、研究已有公知技術及現狀基礎上，特采取 "雙金屬復合"關鍵技術，研制成功了 "雙金屬復合式耐磨襯板"新產品及"雙金屬復合式耐 磨襯板制作方法"的新方法。有效的解決了已有公知技術與現狀存在的不足、缺陷與弊端。
【發明內容】
[0004] 本發明采取"雙金屬復合"關鍵技術，雙金屬復合式耐磨襯板其中間鋼板的一面與 含有變質復合劑的高鉻鑄鐵鑄件、中間鋼板的另一面與碳鋼鑄件均以澆鑄方式連接。雙金 屬復合式耐磨襯板的制作方法為:將含有變質復合劑的高鉻鑄鐵熔漿對襯板鑄造模型中的 高鉻鐵鑄件模型、碳鋼熔漿對襯板鑄造模型中的碳鋼鑄件模型同時實施澆鑄制作的毛坯鑄 件整理成鑄件，鑄件經空冷淬火制成淬火鑄件，淬火鑄件經回火制成雙金屬復合式耐磨襯 板。
[0005] 通過本發明達到的目的是:①、采取"雙金屬復合"關鍵技術，提供了 "雙金屬復合 式耐磨襯板"新產品及"雙金屬復合式耐磨襯板制作方法"的新方法。②、本發明在原來的高 鉻鑄鐵已有成分基礎上，添加了多種微量合金元素，重新確定化學成分分配結構，改善和提 高了抗磨材料的綜合性能。li、本發明合理優化了襯板的厚度，減輕了襯板的重量，增加了 鋼球物料的研磨面積。@、本發明改變了襯板研磨面的形狀，由原來的波浪形改為鋸齒形且 確定了鋸齒的高度，使襯板帶球的高度更趨合理。_、本發明由單一材料的襯板結構改為雙 液雙金屬復合襯板結構，研究確定并解決了高鉻鑄鐵與復合材料的澆鑄工藝。本發明增 加了變質復合劑，研究確定并解決了高鉻鑄鐵鑄造性能較差、熱導率低、塑性差、收縮量大 的問題。?、本發明將鑄鋼和鑄鐵的特點相結合，研究確定并解決了鑄件的補縮問題。本發 明作到了嚴格控制雙金屬復合襯板熱處理工藝曲線，使材質組織結構實現了細化，達到了 更為合適的硬度和沖擊韌性的目的。||)、本發明襯板的結構簡單巧妙、襯板的制作方法科學 合理、襯板的使用效果穩定可靠、襯板易于制作成本低。垣)、本發明解決了已有公知技術與 現狀存在的不足、缺陷與弊端。⑩、本發明的研制成功，有效提高到了本行業的技術水平，可 廣泛推廣應用。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供的技術方案為： 一種雙金屬復合式耐磨襯板，由中間鋼板、高鉻鐵鑄件、碳鋼鑄件構成； 所述雙金屬復合式耐磨襯板，其中間鋼板的一面與由含有變質復合劑的高鉻鑄鐵熔漿 凝固后構成的高鉻鑄鐵鑄件、中間鋼板的另一面與由碳鋼熔漿凝固后構成的碳鋼鑄件均以 澆鑄的方式相連接。
[0007] 所述的雙金屬復合式耐磨襯板，所述中間鋼板、碳鋼鑄件均為設置有螺栓孔的板 狀結構，所述高鉻鐵鑄件為設置有螺栓沉孔且設置有鋸齒形凸齒的板狀結構。
[0008] -種雙金屬復合式耐磨襯板的制作方法，其制作步驟如下： @、襯板鑄造模型制作:在中間鋼板的一面用消失模冷膠粘接由聚苯乙烯泡沫板制作 的高鉻鐵鑄件模型、且在中間鋼板的另一面用消失模冷膠粘接由聚苯乙烯泡沫板制作的碳 鋼鑄件模型，所述高鉻鐵鑄件模型、中間鋼板、碳鋼鑄件模型共同構成襯板模型;在襯板模 型表面涂刷3遍以上厚度為1.5-2.5毫米的消失模涂料后置于40-50°C條件下烘干;將烘干 后的襯板模型置于沙箱中用沙填埋振實、覆蓋塑料膜后再加一層沙壓實，在澆道口處做好 澆盆口，從而制作成襯板鑄造模型待用； M]、高鉻鑄鐵熔漿熔煉：以熔煉1000重量份高鉻鑄鐵熔漿為基礎，先將碳含量小于 2.0%的622.7重量份廢鋼、鉬含量為55.2%的18.1重量份鉬鐵裝入中頻爐的爐底，中頻爐 以800KW/h功率對爐底中的所述廢鋼及鉬鐵進行熔化后，再裝入鉻含量為58.13%的250重 量份高碳鉻鐵、鉻含量為55%的80重量份低碳鉻鐵、鎳含量為100%的10重量份鎳板，待所 述高碳鉻鐵、低碳鉻鐵、鎳板也完全熔化并對中頻爐內的溫度升至1480°C后，再加入錳含量 為75.47%的9.3重量份中碳錳鐵、銅含量為99.7 %的9.91重量份銅，并使所述中碳錳鐵及 銅熔化，出爐前加入2重量份的鋁塊進行脫氧除渣，從而熔煉成高鉻鑄鐵熔漿，控制所述高 鉻鑄鐵熔漿的出爐溫度為1520-1560°C待用； ⑨、碳鋼熔漿熔煉：以熔煉700重量份碳鋼熔漿為基礎，先將碳含量小于2.0%的666重 量份廢鋼裝入中頻爐中進行恪化后，再加入猛含量為75.47 %的4重量份中碳猛鐵、碳含量 為4.24%的30重量份球12鑄造用生鐵，待所述中碳錳鐵、球12鑄造用生鐵也完全熔化并對 中頻爐內的溫度升至1500°C后，加入1.4重量份的鋁塊進行脫氧除渣，從而熔煉成碳鋼熔漿 待用； @、澆鑄：澆鑄前5分鐘便開始連續對裝有所述襯板鑄造模型的砂箱抽真空且維持 0.04-0.06MPa的負壓，在待裝高鉻鑄鐵熔漿的澆包中放入鈦含量65-75 %的3.5重量份鈦 鐵、鈮含量70-80%的2重量份鈮鐵、硼含量19-21 %的1.5重量份硼鐵、硅含量41.31 %的2.5 重量份稀土硅，所述鈦鐵、鈮鐵、硼鐵、稀土硅共同構成變質復合劑，再將所述高鉻鑄鐵熔漿 倒入該澆包中停留1-2分鐘，待放有所述變質復合劑的高鉻鑄鐵熔漿溫度為1400-1450°C狀 態下，對所述襯板鑄造模型中的高鉻鐵鑄件模型實施澆注，同時以碳鋼熔漿溫度為1400-1450°C狀態下對所述襯板鑄造模型中的碳鋼鑄件模型實施澆鑄，從而構成所述高鉻鑄鐵熔 漿與碳鋼熔漿的雙液同時澆鑄，雙液同時澆注后繼續維持0.04-0.06MPa的負壓10分鐘，含 有所述變質復合劑的高鉻鑄鐵熔漿凝固后便為高鉻鐵鑄件，所述碳鋼熔漿凝固后便為碳鋼 鑄件，1小時后倒箱便制作成毛坯鑄件； ⑤ 、整理:待毛坯鑄件冷卻至100°C_150°C時去除澆道并打磨干凈便制作成鑄件； ⑥ 、空冷淬火:對鑄件以每小時60°C_80°C的速度加熱升溫至650°C時保溫1小時，然后 以每小時100°C_120°C的速度加熱升溫至850°C時保溫15分鐘，再以每小時100°C_120°C的 速度加熱升溫至l〇50°C時保溫3-6小時，然后用強風冷卻至室溫便制作成淬火鑄件；