一種球磨機(jī)襯板材料及其制備方法
【專利摘要】一種球磨機(jī)襯板材料，其成分及質(zhì)量百分比為：C:0.25~2.0%、Cr:10~15%、Si:0.4~2.0%、Mn:0.4~1.0%、Nb:0.1~2.0%、W:0.1~1.0%、P、S≤0.04%、Al:0.01~0.04%、Ce:0.2~0.3%，余量為Fe。襯板材料的制備方法步驟如下：將廢鋼、鉻鐵放入帶爐蓋的中頻感應(yīng)爐熔煉，鋼水熔煉造渣不少于3次，用硅鐵、錳鐵、鋁脫氧，按所需的鎢和鈮的成分要求加入鎢鐵和鈮鐵，熔煉溫度1580~1620℃；鋼水倒入烘烤溫度不低于800℃的澆包中，鈰加入鋼水包底部；當(dāng)澆包鋼水溫度為1520~1560℃時(shí)，澆入鑄型中，即得到襯板；③退火；淬火；回火，出爐空冷。本發(fā)明提出一種硬度高、耐磨性好的球磨機(jī)襯板材料及其制備方法。
【專利說明】一種球磨機(jī)襯板材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種球磨機(jī)承受沖擊磨損工況時(shí)所用襯板材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 襯板是筒式球磨機(jī)關(guān)鍵部件，消耗量大，電力、冶金、建材、礦山等工況惡劣，在球 磨機(jī)運(yùn)行過程中襯板承受磨料和磨球的沖擊磨損，國內(nèi)各類襯板年需求量約10萬噸。襯板 的失效形式是犁溝、疲勞剝落、硬物料嵌入及斷裂等。要求襯板有高的硬度、高耐磨性和高 強(qiáng)韌性，因此微觀組織上要求獲得強(qiáng)韌性的板條馬氏體基體以及基體上分布均勻的高硬度 碳化物，以抵抗硬質(zhì)磨料(硬度大于Hv900)的切削和嵌入，以及磨球?qū)σr板的沖擊而斷裂。
[0003] CN101045972A 涉及一種襯板材質(zhì)：C:0. 45?0· 55%、Si : 1. 6?2. 0%、Μη:2· 8?3. 3%、 Ρ < 0. 04%、S < 0. 04%。通過控制熱處理方法獲得貝氏體組織，但由于該材質(zhì)中含合金元素 少，碳化物含量低，耐磨性低。
[0004] CN1080327、CN1165203、CN101054652、CN101173343A，提到了一種中碳低合金鋼， 盡管硬度都能達(dá)到HRC50,但由于其中碳化物形成元素少，碳化物含量少，從襯板失效機(jī)理 分析，襯板以切削、剝落、嵌入等形式失效，物料中含大量高硬度物質(zhì)（> Hv900)，在磨球作 用下沖擊襯板時(shí)，由于襯板中碳化物少，對(duì)硬質(zhì)物料的阻隔作用小，硬質(zhì)物料切過或嵌入襯 板，導(dǎo)致襯板磨損速度加快，使用壽命低。
[0005] CN1932066A 涉及一種材質(zhì)：C:0. 15?0· 3%、Cr:5?10%、Ni:0?l. 5%、Μη:0· 5?1. 7%、 Μο:(Γ?· 5%、RE:(T〇. 5%、Ti:(Tl. 0%、Si:(Tl. 6%、Ρ:0· 01 ?0. 04%、S:0. 01~0. 05%。該襯板用于礦山濕式球磨機(jī)工況，該材料應(yīng)用于濕磨工況，鉻 含量低，耐磨性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種硬度高、耐磨性好的球磨機(jī)襯 板材料。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種所述球磨機(jī)襯板材料的制備方法。
[0008] 本發(fā)明通過以下技術(shù)措施得到實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明的球磨機(jī)襯板材料的成分及質(zhì)量百分 比為：C:0. 25?2. 0%、Cr:10?15%、Si:0· 4?2· 0%、Μη:0· 4?1. 0%、Nb:0. 1 ?2. 0%、W:0. 1 ?1. 0%、P、 S < 0· 04%、Α1:0· 01 ?0· 04%、Ce:0. 2?0· 3%，余量為 Fe。
[0009] 球磨機(jī)襯板材料的優(yōu)選成分及質(zhì)量百分比為：C: 1. 3%、Cr: 13%、Si :0. 6%、Mn:0. 6%、 Nb: 1· 2%、W: 0· 7%、P、S 彡 0· 04%、A1: 0· 025%、Ce: 0· 25%，余量為 Fe。
[0010] 碳在本發(fā)明中主要作用是固溶于基體形成馬氏體以及與鉻鐵形成M7c3型碳化物， 與鈮形成NbC。固溶于基體中的碳< 0. 2%易形成低硬度的珠光體，對(duì)碳化物支撐作用小，不 耐磨；固溶于基體中的碳> 0. 3%易形成孿晶馬氏體或?qū)\晶和板條馬氏體混合組織，材料脆 性大，耐磨構(gòu)件易斷裂。因此使基體獲得板條馬氏體及其上分布的高硬度碳化物，需要Cr、 Fe、Nb綜合協(xié)同考慮，碳的選擇范圍0. 25?2. 0%。 toon] 鉻固溶于基體中提高材料淬透性、硬度、強(qiáng)度，提高耐磨性，提高電極電位，提高耐 蝕性。鉻與碳形成M7C3型碳化物，有利于耐磨性的提高，但鉻太高則會(huì)降低材料韌性；太低 淬透性差，耐蝕性低，尤當(dāng)鉻固溶于基體含量低于8%時(shí)，因此鉻含量選擇范圍1(Γ15%。
[0012] 鎢固溶于基體中提高淬透性、熱硬性(水泥、電力行業(yè)用襯板在使用過程中溫度可 達(dá)300°C )，有利于耐磨性的提高，固溶于M7C3型碳化物中，可提高其硬度到HV1800以上，而 一般（Cr，F(xiàn)e) 7C3型碳化物硬度僅在Hvl30(Tl700之間。由于鎢鐵價(jià)格高，考慮成本因素，鎢 選擇范圍0. 1?1. 0%。
[0013] 鈮與碳形成NbC，作為奧氏體和M7C3型碳化物結(jié)晶核心而細(xì)化晶粒和碳化物，同時(shí) 可改善M 7C3型碳化物分布，消除M7C3型碳化物網(wǎng)狀分布狀態(tài)。鈮太低作用不明顯，太高會(huì)消 耗太多的碳，基體有鐵素體產(chǎn)生，鈮太多形成的NbC形狀為多角狀或骨骼狀，從而降低材料 韌性。鈮選擇范圍0. 1~2. 0%，且鈮含量應(yīng)隨著碳含量的增加而增加。
[0014] 錳主要起脫氧凈化鋼水作用。鋁用于脫氧。鈰可進(jìn)一步脫氧而凈化鋼水。硅一 方面用于脫氧凈化鋼水，固溶于基體中的硅可凈化基體，提高馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)，獲得更多馬氏 體，同時(shí)在腐蝕磨損工況可提高耐腐蝕性，但太多的硅會(huì)降低材料韌性。鋼水在從中頻爐倒 入澆包和澆注過程中易產(chǎn)生二次氧化。
[0015] 本發(fā)明所述襯板材料的制備方法步驟如下： ① 將廢鋼、鉻鐵放入帶爐蓋的中頻感應(yīng)爐熔煉，鋼水熔煉造渣不少于3次，用硅鐵、錳 鐵、鋁脫氧，按所需的鎢和鈮的成分要求加入鎢鐵和鈮鐵，熔煉溫度158(T162(TC ;鋼水倒入 烘烤溫度不低于800°C的澆包中，鈰加入鋼水包底部； ② 當(dāng)澆包鋼水溫度為152(Tl560°C時(shí)，澆入鑄型中，即得到襯板； ③ 退火：100(Tl05(rC，保溫4?6h，隨爐冷卻到550°C出爐空冷；淬火：98(Tl020°C，保溫 4h，油冷，油溫不超過120°C ;回火：28(T320°C，保溫6?8h，出爐空冷。
[0016] 由于鑄件在凝固和冷卻過程中，基體成分和組織不均勻，采用擴(kuò)散退火可獲得成 分、組織均勻的珠光體基體，為淬火提供良好的組織基礎(chǔ)。在淬火油冷過程中，油溫太高易 出現(xiàn)非馬氏體組織，耐磨性低；回火目的在于消除淬火所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
[0017] 實(shí)施例1 球磨機(jī)襯板材料的成分及質(zhì)量百分比為：C: 0. 4%、Cr: 12. 5%、Si : 1. 5%、Μη: 0. 6%、 Nb:0. 5%、W:0. 3%、P、S 彡 0· 04%、A1:0. 025%、Ce:0. 25%、余量為 Fe。
[0018] 制備方法：將廢鋼、鉻鐵、石灰和造渣材料加入中頻感應(yīng)爐中，當(dāng)材料熔畢，扒渣， 造新渣加入硅鐵、錳鐵預(yù)脫氧，取爐前樣分析成分。根據(jù)爐前樣分析結(jié)果調(diào)整成分，扒渣、造 新渣，用鋁脫氧，按所需的鎢和鈮的成分要求加入鎢鐵和鈮鐵，在1620°c保溫20分鐘，將澆 包烤至不低于800°C，包底加入粒度：T5mm的鈰，鋼水倒入澆包中靜置，溫度降到1550°C時(shí) 澆入鑄型中，即獲得襯板鑄件。
[0019] 退火：1000°C，保溫5h，隨爐冷卻到500°C出爐；淬火：1000°C，保溫4h，油冷；回 火：290°C，保溫7h，出爐空冷。
[0020] 經(jīng)測(cè)定：沖擊韌性a k為50J/cm2,硬度為HRC48,與濕磨工況常用的高錳鋼材質(zhì)相 t匕，在沖擊功2J時(shí)動(dòng)態(tài)沖擊磨損條件下相比，其耐磨性是高錳鋼的2倍。
[0021] 實(shí)施例2 球磨機(jī)襯板材料的成分及質(zhì)量百分比為：c: 1. 3%、Cr: 13%、Si:0. 6%、Mn:0. 6%、Nb: 1. 2%、
【權(quán)利要求】
1. 一種球磨機(jī)襯板材料，其特征在于成分及質(zhì)量百分比為：c:0. 25~2. 0%、Cr:l(Tl5%、 Si : 0· 4?2· 0%、Μη: 0· 4?1· 0%、Nb: 0·廣2· 0%、W: 0· 1?1· 0%、P、S 彡 0· 04%、A1: 0· 01?0· 04%、 Ce:0. 2?0· 3%，余量為 Fe。
2. 根據(jù)權(quán)利要求所述的球磨機(jī)襯板材料，其特征在于成分及質(zhì)量百分比為：C:1. 3%、 Cr:13%、Si:0. 6%、Μη:0· 6%、Nb:l. 2%、W:0. 7%、P、S 彡 0· 04%、Α1:0· 025%、Ce:0. 25%，余量為 Fe〇
3. 權(quán)利要求1所述的球磨機(jī)襯板材料的制備方法，其特征在于步驟如下： ① 將廢鋼、鉻鐵放入帶爐蓋的中頻感應(yīng)爐熔煉，鋼水熔煉造渣不少于3次，用硅鐵、錳 鐵、鋁脫氧，按所需的鎢和鈮的成分要求加入鎢鐵和鈮鐵，熔煉溫度158(T162(TC ;鋼水倒入 烘烤溫度不低于800°C的澆包中，鈰加入鋼水包底部； ② 當(dāng)澆包鋼水溫度為152(Tl560°C時(shí)，澆入鑄型中，即得到襯板； ③ 退火：100(Tl05(rC，保溫4?6h，隨爐冷卻到550°C出爐空冷；淬火：98(Tl020°C，保溫 4h，油冷，油溫不超過120°C ;回火：28(T320°C，保溫6?8h，出爐空冷。
【文檔編號(hào)】C22C38/26GK104060178SQ201410285162
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】鄭開宏, 王海艷, 王秀連, 王娟, 徐靜, 李繼林 申請(qǐng)人:廣東省工業(yè)技術(shù)研究院(廣州有色金屬研究院)