高碳中鉻中錳多元合金鋼球磨機襯板及熱處理工藝的制作方法
【專利說明】高碳中鉻中錳多元合金鋼球磨機襯板及熱處理工藝
[0001] 本發明屬于鋼鐵冶金行業中的耐磨金屬材料技術領域，尤其涉及一種高碳中鉻中 錳多元合金鋼球磨機襯板及熱處理工藝。
【背景技術】
[0002] 在尋求高質量、高耐磨的球磨機襯板在礦山選礦生產上是較為引人注目的研宄的 課題。目前，國內外在研宄耐磨球磨機襯板的視線從高錳鋼轉向了合金鋼，高錳鋼應用在磨 球磨機襯板上的使用壽命與合金鋼對比，使用壽命較低的事實已得到了事實的驗證。其原 因是高錳鋼沒有在高沖擊狀態下使用，應用在球磨機上在不能形成硬質層的條件，硬度較 低，HB只有200左右。而現使用的球磨機鋼球的洛氏硬度多在45 - 48左右。硬度相差一 倍。與原來的Mn13Cr2為例，在選礦球磨機上的使用壽命僅近四個月水平。另外合金鋼，如 專利號"93105874. 0的一種低合金球磨機耐磨襯板及制造工藝"和"200810123415的一種 耐磨鋼中碳合金襯板"等中低合金鋼通過淬火硬度達到可HRC50或以上的硬度，在球磨機上 的耐磨性比高錳鋼提高了兩倍水平，都取得了很好的耐磨效果。就襯板在球磨機這個特定 的使用環境而言，具有關研宄表明：不是襯板硬度越高就越耐磨，其耐磨性不是與硬度成線 性正比，是在一定的耐磨性、抗腐蝕性等性能的基礎上，襯板的硬度小于鋼球硬度的（HRC) 5 - 10時，耐磨性最佳，硬度偏高或偏低都達不到理想的效果。上述專利及有關試驗都證明 和認可了"鉻"元素在提高硬度和抗耐磨性能的作用，但它們只主要發揮了一個鉻的硬度作 用，而且硬度偏高，耐磨性和抗腐蝕性等不足。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種硬度理想而且更有很高的耐磨性，使用壽命是高錳鋼 襯板的4 一 5倍的高碳中鉻中錳多元合金鋼球磨機襯板及熱處理工藝。
[0004] 本發明的目的是通過下述技術方案來實現的： 本發明的一種高碳中鉻中錳多元合金鋼球磨機襯板，其特征在于：該碳中鉻中錳多 元合金鋼球磨機襯板包括的化學成分組成按重量百分數為：C :0. 7~1. 5%，Cr :1. 8~ 2. 5%，Ni : 5 ~0? 8%，Mn :1. 0 ~1. 6%，Si :0? 2 ~0? 5%，Mo :0? 4 ~0? 9%，Cu :0? 4 ~ 1%，V:0.05 ~0.1%，Ti:0.03 ~0.06%，B:0.002 ~0.005，P<0.03%，S< 0.025%， 其余為Fe。
[0005]優選化學成分的依據和理由： (1)碳（C)是形成碳化物組織，可提高鋼的硬度及耐磨性。碳是形成碳化物組織，可提高 鋼的硬度和耐磨性。含碳量越高，鋼的強度、硬度越高，但韌性也會降低；反之鋼的韌性高， 其強度和硬度會降低。在本材料選取中，結合球磨機的運行環境和特點，在保證足夠沖擊韌 性而不產生碎裂的前提下，優先的是耐磨性能，結合本襯板其它的成分與碳的作用和影響， 選取為0. 7~1. 5%。
[0006] (2)鎳（Ni)可提高鋼的硬度及耐磨性是非碳化物形成元素，能固溶在a Fe中起固 溶強化作用。Ni能提高鋼的淬透性和減少介質中的腐蝕作用，促使基體鈍化，有效降低腐蝕 磨損的速度。跟據本發明的材料的性質優選為0. 5~0. 8%，取下限為宜。
[0007] (3)鉻（Cr)起固溶強化、細化晶粒等作用外，Cr能形成碳化物，與碳親合力最強， 更能在最終組織中形成彌散分布的硬質合金碳化物，提高鋼的初始硬度，有效的增加耐磨 性能。通過多年試驗Cr在2. 0%左右作用明顯。結合本材質優選為1. 8~2. 5%。
[0008] (4)鉬（Mo)主要提高鋼的淬透性，改善碳化物的形態和分布，本發明也因為其它的 成分決定了風冷和空冷的方式進行的熱處理。跟據用量功效，優選為0.4~0.9%。考慮 生產成本可取下限為宜。
[0009] (5)錳(Mn)在本成分中的作用是有效提高鋼強度。在本成分中錳的含量在1.0~ 1. 6%之間。
[0010] (6)銅（Cu)主要起的是作用是在濕磨環境中的抗腐蝕作用，含量應為0.4~1%。
[0011] (7)硼（B):含量很低，幾乎不增加生產成本，但其對材料的淬透性起到顯著作用， 因在本襯板用風冷處理，可保證襯板的內外硬度均勻硼控制在〇. 002~0. 005%范圍內，值 得注意的是絕不能超過0. 007%。
[0012] (8)釩、鈦（V、Ti)在本成分中除細化鋼的組織和晶粒外，更重要的還有提高沖擊韌 性會起到相當的作用，在用量上要比常規合金鋼的用量要略高一些。v:0. 05~0.1%，Ti: 0. 03 ~0. 06%。
[0013] 本發明的一種高碳中鉻中錳多元合金鋼球磨機襯板的熱處理工藝，其特征在于： 按照權利要求1給出的化學組分范圍進行配料-冶煉-鑄造襯板，將鑄造后的襯板放入處 理爐中進行熱篩，其熱處理工藝包括下列步驟： a、 第一次加熱及風霧冷：將襯板從室溫以小于100°C /小時的升溫速度加至600°C~ 610°C，保溫2~3小時；然后繼續升溫至890°C~910°C，保溫5~6小時；然后出爐， 用空壓機或軸流風機進行風霧冷，風機送風量8000~10000 m3/小時之間、全風壓為 1000-2000Pa，調節水管水量形成風霧狀，均勻送風冷卻2~3小時，至室溫； b、 第二次加熱及空冷：將風冷后的襯板從室溫以小于100°C /小時的升溫速度加至 570°C~600°C，保溫8~9小時；然后出爐，空冷； c、 第三次加熱隨爐冷卻：將空冷后的襯板送至室溫熱處理爐內加熱至250°C~260°C， 保溫4~5小時后在爐中自然冷卻，完成了整個熱處理工藝。
[0014] 風霧冷裝置的設置及熱處理的作用：風霧冷卻裝置是通過用空壓機或軸流風 機，送風量在8000~10000 m3/小時、全風壓為1000~3000Pa之間即能滿足要求。如果 是用空壓機送風需要制作送風管道系統，即：在總風管上接出有多排直徑32mm或40mm，每 根管上設有間距為100~150mm、在管壁上設直徑3~5mm的出風孔，并在總管道與多排細 管接頭之間上接一個直徑16~26mm的水管，送風時以水管在2~4 m3/小時流量(此流量 約是通用自來水水量的1/3左右）之間，調節水量直至從細管中噴出霧狀的風霧；如果是用 軸流風機送風是在風機旁引出一個為直徑16~26mm的水管，水管出口設在風機排風口中 央位置即可，送風后調節水管在2~4 m3/小時之間，送出的風為風霧。第一次熱處理的作 用是將襯板加熱到高于形成奧氏體組織溫度的60~80°C的溫度時，通過保溫達到組織均 衡后，通過此方式處理即可達到快速冷卻至室溫，形成主要為馬氏體及少量滲碳體。第二次 處理主要是通過在此溫度將上述組織形成回火索氏體組織并初步達到需要的硬度指標。第 三次處理主要是消除以上處理時的溫度應力和組織應力，并一部分形成了均衡的回火索氏 體和貝氏體組織，這次回火后比第二次熱處理的布氏硬度高HB 8~15,達到HB390~450， 抗拉強度：1400~1600MPa，最后達到襯板在球磨機上需要的硬度和強度指標，達到高耐磨 的目的。
[0015]
【具體實施方式】： 下面結合實施例說明本發明的【具體實施方式】。
[0016] 實施例：下面是對本發明的實施事例，僅是對本發明最佳實施方式的描述，并不對 在本發明范圍的有任何限制。
[0017] ( 1)表1為各實施例化學成分表； 表1為各實施例主要化學成分表（Wt%)
【主權項】
1. 一種高碳中鉻中錳多元合金鋼球磨機襯板，其特征在于：該碳中鉻中錳多元合金 鋼球磨機襯板包括的化學成分組成按重量百分數為：C :0. 7~1. 5%，Cr :1. 8~2. 5%， Ni::0.5~0.8%，Mn:L0~1.6%，Si:0.2~0.5%，Mo :0.4~0.9%，Cu:0.4~l%， V :0? 05 ~0? 1%，Ti :0? 03 ~0? 06%，B :0? 002 ~0? 005, P 彡 0? 03%，S 彡 0? 025%，其余 為Fe。
2. -種高碳中鉻中錳多元合金鋼球磨機襯板的熱處理工藝，其特征在于：按照權利要 求1給出的化學組分范圍進行配料-冶煉-鑄造襯板，將鑄造后的襯板放入處理爐中進行 熱篩，其熱處理工藝包括下列步驟： a、 第一次加熱及風霧冷：將襯板從室溫以小于100°C /小時的升溫速度加至600°C~ 610 °C，保溫2~3小時；然后繼續升溫至890 °C~910 °C，保溫5~6小時；然后出爐， 用空壓機或軸流風機進行風霧冷，風機送風量8000~10000 m3/小時之間、全風壓為 1000-2000Pa，調節水管水量形成風霧狀，均勻送風冷卻2~3小時，至室溫； b、 第二次加熱及空冷：將風冷后的襯板從室溫以小于100°C /小時的升溫速度加至 570°C~600°C，保溫8~9小時；然后出爐，空冷； c、 第三次加熱隨爐冷卻：將空冷后的襯板送至室溫熱處理爐內加熱至250°C~260°C， 保溫4~5小時后在爐中自然冷卻，完成了整個熱處理工藝。
【專利摘要】本發明涉及一種高碳中鉻中錳多元合金鋼球磨機襯板及熱處理工藝。該碳中鉻中錳多元合金鋼球磨機襯板包括的化學成分組成按重量百分數為：C：0.7～1.5％，Cr：1.8～2.5％，Ni：0.5～0.8％，Mn：1.0～1.6％，Si：0.2～0.5％，Mo：0.4～0.9％，Cu：0.4～1％，V：0.05～ 0.1％，Ti：0.03～0.06％，B：0.002～0.005，P≤0.03％，S≤0.025％，其余為Fe。按所述化學成分含量配鋼，然后鑄造該襯板，經熱處理后，能達到以上所述的良好的機械性能和良好的耐磨及抗腐蝕性能，布氏硬度在390－450之間，沖擊韌性（無缺口）在110－150J/cm2，襯板使用壽命達一年半。
【IPC分類】C22C38-58, C21D1-18, C22C38-54, C21D6-00
【公開號】CN104745965
【申請號】CN201510094179
【發明人】韓建國, 黃金鳳, 陳蔭祚, 李輝
【申請人】鞍鋼集團礦業公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月4日