一种带纵向流线锻轧衬板的制备方法与流程

本发明属于衬板制造领域，涉及磨机耐磨衬板的制备方法，该衬板带纵向流线。

背景技术：

常见的半自磨机、自磨机、球磨机等的型号有几十种，直径2～15米，长度3～15米，每20～70块衬板装配成一个磨机筒体。每种半自磨机筒体的直径和长度不同，每个型号磨机有不同尺寸和造型的衬板，但是每个型号的筒体衬板都有安装面和提升面，安装面都是圆弧面。通常，每块衬板长度0.5-2米，厚度0.1-0.4米，宽度0.2-1米。

衬板用于破碎矿石，要求衬板即耐高冲击又得耐划痕磨损。但是，耐磨衬板强度越高，耐磨性高，耐磨衬板的韧性就越低，耐冲击性越差。金属材料物理特性表现，硬度越高韧性相对越低，与衬板的需求相反。

根据工程需求，磨机直径越做越大，需要耐磨衬板既要有高强度，又要有高韧性，与金属材料物理特性相反。

根据衬板分类，铸铁类衬板强度高、韧性差，高锰钢类衬板韧性高、强度低，低合金类衬板鉴于两者中间，但是韧性储备还是不足。

衬板的成型基本上都是铸造成型，易出现疏松和夹杂。

锻造成型分自由锻成型、模锻成型、轧制成型。自由锻成型，机械加工量大。衬板模锻成型需要锻机压力在3万吨以上，才能满足衬板的四角成型。轧制成型由于厚度和形状复杂处于空白阶段。

衬板的使用寿命在2-12个月，存在如下技术矛盾；

1、提高强度耐划痕磨损，但不耐冲击磨损；易断裂；

2、提高韧性，要牺牲部分强度，技术难点在于强韧性的配合不理想，

3、耐磨衬板又属于低附加值产品，价格过高市场很难接受。

发明人在长期使用过程中，发现这类技术至少存在以下技术问题：

铸造类耐磨衬板分铸铁类、高锰钢类、低合金类，使用寿命较短。铸造衬板的原材料以废钢为主，在中频炉里冶炼，对硫、磷、氮、氢、氧等有害元素无法控制达到生产要求，也就是原材料本身质量降低，铸造成型存在衬板缩松、夹渣、皮下气孔等缺陷，这些缺陷影响铸件性能和使用寿命。市场衬板90％以上属于铸造成型。

锻造类衬板分自由锻和模锻类衬板。锻造采用精炼钢解决铸造过程中的缺陷，一方面，自由锻加工量大，将安装面加工成圆弧面的成本高。另一方面，由于衬板四角不带弧度或过度角，长度1～2米，厚度100～400毫米，模锻类衬板需要的锻机压力最少3万吨，加工量极少。自由锻造成型还存在如下技术问题：冒口约占整个钢锭17％，烧损每火在2％左右，切头占到5～12％，常规锻件平均成材率仅60-80％左右。衬板属于低端产品，按锻造产品的价格，很难有市场接受。即使衬板质量相对较高，但是还不理想。

轧制衬板，因衬板的形状各异，厚度太厚、型号又太多，产品需求量较少，所以轧制衬板无法大批量生产。

技术实现要素：

鉴于此，本发明目的在于提供一种强度高、耐磨性高的衬板，该衬板采用模锻成型，并衬板成本大幅降低。

发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种带纵向流线锻轧衬板的制备方法，包括如下步骤：

步骤s1：将铸坯进行敦粗拔长，得到锻坯；

步骤s2：将步骤s1所得锻坯放入第一成型模具内，锻压成型得到具有纵向流纹的初成型衬板；

步骤s3：将步骤s2得到的初成型衬板放入第二成型模具内，锻压成型得到精成型衬板；

步骤s4：将步骤s3得到的精成型衬板根据衬板所需长度切割成型，打孔，最后淬火调质所需衬板的力学性。

优选地，所述步骤s1具体为：按设计要求进行锻造比或轧制比，将铸坯进行敦粗拔长，制成锻坯；所述锻坯的横截面为方形或椭圆形。

优选地，所述锻坯的横截面为方形时，将方锻坯的一角放入第一成型模具内。

优选地，所述锻坯的横截面为椭圆形时，将椭圆锻坯的一长轴端放入第一成型模具内。

优选地，所述锻坯的横截面为方形时，放入第一成型模具内锻坯的一角先倒角处理。

优选地，所述方形锻坯的横截面边长为200-850mm。

优选地，所述椭圆形的锻坯由圆形锻坯锻制得到，所述圆形锻坯锻的直径为200-850mm。

优选地，所述步骤s2具体步骤如下：

步骤s21：将步骤s1所得锻坯放入第一成型模具内，获得提升面成型；

步骤s22：两侧边及安装面成型，获得预设宽度的预成型衬板；

步骤s23：锻压机上锻压成型后的预成型衬板缓慢往出料端延伸，使衬板多余的余料逐步往前后延伸至1-20m，得到具有纵向流纹的初成型衬板。

优选地，所述步骤s3具体步骤如下：

步骤s31：将初成型衬板放入第二成型模具内，将横向达到模锻尺寸，纵向成型为预设厚度；

步骤s32：采用纵向少进快轧模式推进，让衬板逐步前后延伸至1-20m，获得精成型衬板。

优选地，所述第一成型模具包括第一上模板和第一下模板；所述第一下模板上设置有凹槽，所述凹槽底面为弧面或平面，所述凹槽开口宽度宽于底部宽度，所述凹槽的深度50-500mm。

优选地，所述第二形成模具包括第二上模板和第二下模板；第二上模板和第二下模板中一模板上设置有安装面模具面，所述安装面模具面采用波浪弧形面或凹凸弧面或弧形面或平形面面或全部和部分一起使用成型。另一模板上设置有提升面模具面，所述安装面模具面和所述提升面模具面围合构成衬板的上表面、下表面、左斜面、右斜面；所述左斜面与右斜面对称设置，所述左斜面与上表面之间的夹角为92-165°；或所述提升面的模具面为圆弧形状，圆弧高度50-300mm，直径为200-800mm；或者所述提升面的模具面为台阶型，高度50-300mm。

进一步地，所述步骤s2得到初成型衬板后，不执行步骤s3，直接使用车床加工。

进一步地，执行步骤s2时，使用第二成型模具替换第一成型磨具，使用第二成型模具替换第一成型磨具后，不执行步骤s3。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：

a)本发明从先自由锻制坯，再模锻成型，延伸长度。本申请人重新设计先自由锻进行敦粗拔长制成锻坯，放入纵向开口模具锻轧预成型，再放入精成型模具内轧制延伸成型，锻轧出来的衬板流纹底部安装面和提升面形成纵向锻轧流纹，使衬板的高硬度情况下耐高冲击磨损，减轻断裂损害。纵向开口即衬板模具的长度方向开口。

b)本发明一次可以生产出多块带有带纵向金属流纹的锻轧衬板，锻轧衬板的成材率达87.6％以上，精加工余量极少。此工艺生产的锻轧衬板提升面和安装面锻轧流纹呈纵向分布，把锻坯中的有害杂质通过此工艺消除或减轻，有利于提高衬板的耐冲击性性和耐磨性。

c)本发明制备得到的模锻成型衬板，衬板转角充实，解决了模锻成型四角填充不满的缺陷。本发明对设备要求更低，成材率大幅提高，在提高产品性能的条件下大幅降低了成本，提高了衬板的市场竞争力。

d)所述锻坯的横截面为方形，将方锻坯的一角放入第一成型模具内；或者锻坯的横截面为椭圆形，将椭圆锻坯的一长轴端放入第一成型模具内，在模锻成型过程中，锻坯竖向变形量小，材料向衬板长度方向延伸，使衬板具备纵向流纹，增强衬板耐高冲击能力，延长衬板的使用寿命。

e)本发明对设备要求低，用更小的锻机压力就能完成，减少了企业的设备成本。衬板制造企业，在对衬板产品进行品质升级，只需要在原有的锻压机上进行模具改装即可，设备升级成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明带纵向流线锻轧衬板的制备方法的一较佳实施例的工艺流程示意图。

图2是本发明带纵向流线锻轧衬板的制备方法中初成型衬板的制备工艺流程示意图。

图3是本发明带纵向流线锻轧衬板的制备方法中精成型衬板的制备工艺流程示意图。

图4是本发明带纵向流线锻轧衬板的制备方法中自由锻压设备结构示意图。

图5是本发明带纵向流线锻轧衬板的制备方法中初成型衬板锻压设备结构示意图。

图6是本发明带纵向流线锻轧衬板的制备方法中精成型衬板锻压设备结构示意图。

图7是本发明带纵向流线锻轧衬板的制备方法纵向流纹示意图。

图中标记分别为：1方锻坯、2预成型衬板、3精成型衬板、100自由锻压设备、101上平模板、102下平模板、200初成型衬板锻压设备、201第一上模板、202第一下模板、203凹槽，300精成型衬板锻压设备、301第二上模板、311安装面模具面，302第二下模板、312提升面模具面。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进行说明。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。

参见图1至图7。本实施例所描述了带纵向流线锻轧衬板的制备方法，通过该方法制备得到的磨机耐磨衬板，以及磨机耐磨衬板的制备装置。带纵向流线锻轧衬板的制备方法包括选择耐磨蚀钢合金元素步骤，冶炼/轧制/锻造步骤，热处理及冷却步骤，回火步骤，冶炼/轧制/锻造步骤为将铸坯经冶炼、轧制和/或锻造成型为衬板型。耐磨蚀钢合金元素是本申请日之前所有公开的已知合金元素配方。以及，本实施例为详细说明工艺，均为现有工艺，比如热处理工艺、淬火工艺。本发明的目的在于，在同等工艺的条件下，通过本发明模锻工艺，提高衬板的强度和韧性。

具体来说，带纵向流线锻轧衬板的制备方法步骤如下：

步骤s1：将铸坯进行敦粗拔长，得到锻坯。

使用自由锻压设备100，自由锻压设备100包括上平模板101和下平模板102，按设计要求的锻造比或轧制比，将铸坯进行敦粗拔长，制成为300～650mm的方锻坯1。铸坯的长度为计划制备的衬板产品长度的1倍以上。

步骤s2：将步骤s1所得锻坯放入第一成型模具内，锻压成型得到初成型衬板。方锻坯1经初成型衬板锻压设备200锻压为初成型衬板。初成型衬板锻压设备200装配有第一成型模具。有第一成型模具包括第一上模板201和第一下模板202，第一下模板202上设置有凹槽203。所述凹槽203底面为弧面或平面，根据衬板的实际需求进行具体选择。所述凹槽203开口宽度宽于底部宽度。所述方锻坯1的横截面为方形，当然，也可以是椭圆形。所述锻坯的横截面为方形时，将方锻坯的一角放入第一成型模具内，方锻坯的对角面为竖直面，如图5所示。所述锻坯的横截面为椭圆形时，将椭圆锻坯的一长轴端放入第一成型模具内，长轴线所在面为竖直面。所述步骤s2具体步骤如下：

步骤s21：将步骤s1所得锻坯对角放入第一成型模具的凹槽203内，凹槽203用于提升面成型或初成型。提升面为圆弧形状，圆弧高度50-300毫米，底部圆弧的直径为200-1200毫米。提升面也可以是台阶形，对应地，凹槽203选择为台阶形，高度50-300毫米，宽度100-500毫米。

步骤s22：安装面及两侧边成型，获得预设宽度的预成型衬板2。通常，每块成品衬板的长度0.5-2米，厚度0.1-0.4米，宽度0.2-1米。因此，预成型衬板2的宽度，根据成品衬板的实际宽度进行选择。预成型衬板的宽度不能宽于初成型衬板的宽度。初成型衬板的宽度不宽于精成型衬板的宽度。

步骤s23：锻压机上锻压成型后的预成型衬板缓慢往出料端延伸，使衬板多余的余料逐步往前后延伸至第一预设长度，得到具有纵向流纹初成型衬板。第一预设长度为1-20m，其根据铸坯的体积和衬板的尺寸进行计算，它不是一个固定的长度。

步骤s3：将步骤s2得到的初成型衬板放入第二成型模具内，经精成型衬板锻压设备300锻压成型得到精成型衬板3。所述第二形成模具包括第二上模板301和第二下模板302；第二上模板301和第二下模板302中一模板上设置有安装面模具面，另一模板上设置有提升面模具面，所述安装面模具面和所述提升面模具面围合构成衬板的上表面、下表面、左斜面、右斜面。本实施例中，第二上模板301上设置有安装面模具面311，第二下模板302上设置有提升面模具面312。第二下模板302上设置有提升面模具面312，用于形成衬板的完全提升面模具面，即衬板的下表面，参见图7。本实施例中，第二下模板302上设置的提升面模具面312，可以是适用于波形衬板提升面的模具面，也可以是应用于平凸形衬板提升面的模具面。安装面模具面311是衬板安装面的模具面，可以采用弧面、平面、或部分弧面部分平面，也可以在弧面上设置凸条或凹槽。

步骤s31：将初成型衬板放入第二成型模具内，将横向达到模锻尺寸，纵向成型为预设厚度；

步骤s32：采用纵向少进快轧模式推进，让衬板逐步前后延伸至第二预设长度1-20m，获得精成型衬板。

步骤s4：将步骤s3得到的精成型衬板根据衬板所需长度切割成型和打孔。

参见图7，衬板3的提升面为具有凸起的下表面，衬板的安装面为弧形上表面，衬板的左右两面为斜面。通常，20～70块衬板3围合成为一个完整的圆筒体。本实施例制备得到的衬板3，将方锻坯的一角放入第一成型模具内；或者椭圆锻坯的一长轴端放入第一成型模具内，在模锻成型过程中，锻坯竖向变形量小，材料向衬板长度方向延伸，使衬板具备纵向流纹，增强衬板耐高冲击能力，延长衬板的使用寿命。

作为一种次要选择，省略掉步骤s2，所述铸坯经步骤s1得到锻坯，直接将锻坯放入所述第二成型模具内，锻压成型得到精成型衬板。

实施例2

本实施例以10.37米半自磨机锻轧衬板为例，成型采用3150吨锻压机成型。

将合金钢进行冶炼和精炼制成9吨的铸钢坯。

将锻机用常规锻机平行锻压座将连铸钢坯进行两墩两拔的工艺锻造成直径为500mm的圆锻坯，将圆锻坯锻压成椭圆形锻坯。

将锻压机平行锻压座即上平模板和下平模板换成预成型模具锻压座即第一成型模具，将椭圆形锻坯一长轴端放入预成型模具锻压座内锻压，先进行提升面的预成型，再边锻压边收两边的边，再进行安装面成型。

预成型的衬板先按0.7m宽度成型，从锻压机上锻压成型后的衬板缓慢往出料端延伸，让衬板多余的余料逐步往前后延伸生产，再把成型衬板逐步延伸和反复连续延伸修整锻造10米长成型。

把原来预成型的模具锻压座即第一成型模具，换成纵向开放式精成型模具锻压座即第二程序模具，将横向达到模锻成型尺寸，长度先0.7米宽度精成型，采用纵向少进快轧模式推进，成型衬板逐步延伸和反复连续延伸修整，待全部轧制成型10米精成型衬板完成。

将精成型的锻轧衬板进行打孔和部分加工，再将衬板切割成为4个2米长的最终衬板产品要求。

将衬板进行淬火处理达到，硬度hrc35-55，冲击功u型＞50j，金属流纹呈纵向分布。

实施例3

本实施例以10.37米半自磨机锻轧衬板为例，成型采用15000吨锻压机成型。

将合金钢进行冶炼和精炼制成连铸坯，轧制或锻造成边长500mm的四方锻坯，四方锻坯对角倒角。

将锻压机平行锻压座即上平模板和下平模板换成精成型模具锻压座即第二程序模具，将四方倒角的锻坯对角放入预成型模具锻压座内锻压，先0.4米左右宽度带波浪或悬空面的圆弧面的窄上模具逐步往前后延伸往返成型，保证提升面和安装面全部填充到位成型。

换成单块衬板成型长度1140或1203mm的整体带圆弧面的上模具直接压制成型衬板的所需尺寸。从锻压机上锻压成型长度1140或1203mm的锻造单个衬板精成型。

将精成型的锻轧衬板进行打孔，完成一块模锻衬板的生产产品的要求。

将衬板进行淬火处理达到，硬度hrc35-55，冲击功u型＞50j，金属流纹呈纵向分布。

实施例4

本实施例以10.37米半自磨机锻轧衬板为例，成型采用2500吨锻压机成型。

将合金钢进行冶炼和精炼制成9吨的铸钢坯；

将锻机用常规锻机平行锻压座将铸钢坯进行两墩两拔的工艺锻造成边长500mm的四方锻坯，四方锻坯对角倒角。

将锻压机平行锻压座换成预成型模具锻压座，将四方倒角的锻坯对角放入预成型模具锻压座内锻压，先进行提升面的预成型，再边锻压边收两边的边在成型安装面成型。

预成型的衬板先0.3米宽度成型，从锻压机上锻压成型后的衬板缓慢往出料端延升，让衬板多余的余料逐步往前后延伸生产，再把成型衬板逐步延伸和反复连续延伸修整锻造10米长成型。

将成型的锻轧衬板进行用机床进行四周和安装面加工和打孔，最后将衬板切割成为4个2米长的最终衬板产品要求。

将衬板进行淬火处理达到，硬度hrc35-55，冲击功u型＞50j，金属流纹呈纵向分布。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。