碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板及其制备方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
本发明涉及冶炼技术领域，具体地讲是一种碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板及其制备方法。
[0002]【背景技术】:
中速磨具有生产效率高，密封性能好诸多使用优越性，近年来，在火电、煤化工、煤制油及水泥建材等行业得到广泛应用。中速磨筒体内衬板承受物料磨粒磨损冲刷作用大，磨损严重，在服役中、早期易发生脱落、磨塌现象。更换衬板不仅消耗大量金属材料，而且停产维修占用的时间影响正常生产。目前，采用材料一般为16Mn钢卷衬板，焊接性能好，但因其硬度低，耐磨性差，使用寿命短；也有在16Mn钢卷板面上粘贴马赛克陶瓷块制成的复合衬板，硬度明显增高，但因粘贴技术问题，使用中易发生马赛克陶瓷块脱落现象，在物料持续冲刷作用下，其脱落面积不断扩大，导致在使用中、早期提前失效；还有应用中碳低合金钢衬板，热处理后硬度HRC为45~53，在安装焊接时易产生裂纹，综合力学性能和工艺性能都存在不足，使用寿命有待进一步提闻。
[0003]
【发明内容】
:
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板。
[0004]本发明的另一目的是提供一种碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板的制备方法。
[0005]本发明主要解决现有的16Mn钢卷衬板硬度低，耐磨性差，使用寿命短及现有的中碳低合金钢衬板，在安装焊接时易产生裂纹，综合力学性能低和工艺性能存在不足等问题。
[0006]本发明的技术方案是:碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板，由复合材料和衬板安装止口组成；其特殊之处在于，所述的复合材料由两层材料复合组成，外层材料为高铬铸铁，内层材料为碳化钨陶瓷颗粒。
[0007]进一步的，所述的外层的高铬铸铁的成分按重量百分比为C:2.30%~2.70%, Si:0.60%?1.00%, Mn:1.50%~2.20%, Cr:14.0%~16.0%, Mo:0.50%, Cu:0.80%, S 彡 0.06%,P彡0.10%，余为铁。
[0008]进一步的，所述的内层的碳化钨陶瓷颗粒的成分按重量百分比为:碳化钨:30.0%~40.0%, C:3.00%~3.20%, Cr:12.0%~14.0%, Si:0.50%~0.80%, Mn:1.30%~2.00%, Mo:0.30%, Cu:0.50%, S 彡 0.06%, P 彡 0.10%，余为铁。
[0009]本发明的碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板的制备方法，其特殊之处在于，包括如下工艺步骤:
a衬板泡沫模型制作:聚苯乙烯泡沫密度为0.018g/cm3~0.020 g/cm3,经电阻丝切割成衬板泡沫模型；
b碳化钨颗粒涂剂制作、涂敷与烘烤:
碳化鹤颗粒涂剂制作:
材料重量百分比组成:粒度40~60目的碳化钨50%，粒度40~60目的高碳铬铁40%，硼砂和碳酸钠:3%，余量为聚苯乙烯珠粒，粒度为60~80目；
将上述粒状材料混合均匀后，加入5%粒状材料重量的醇基溶液，搅拌为糊状涂剂；涂敷与烘烤:将碳化钨颗粒糊状涂剂涂敷在衬板泡沫模型内壁，其厚度为6mm~8mm，烘烤干燥，烘烤温度为59°C，保温时间为8h ；c耐火涂料制备、涂刷与烘烤:
耐火涂料制备:耐火涂料组分按重量百分比为:粒度200目的镁砂粉75%，粉状纤维素4%，白乳胶6%，余为自来水；按比例称重的涂料组分在球磨机内搅拌2h后，出料待用；涂刷与烘烤:耐火涂料采用手工涂刷，衬板泡沫模型耐火涂料层厚度，碳化钨颗粒涂剂部位为1mm，其余部位为2mm，每次涂刷的耐火涂料在58°C ~60°C内烘烤，保温时间4h，然后再涂刷下次涂料；d衬板模型装箱:
将耐火涂料层已干燥的衬板泡沫模型置于底抽式真空砂箱内，组装浇注系统，内浇道截面尺寸:30mmX45mm,直烧道截面尺寸:45mmX45mm ;填充干燥型砂，装满型砂的砂箱振动lmin，其上覆盖塑料薄膜，等待浇注；e高铬铸铁熔炼与浇注:
按照复合耐磨衬板的外层材料成分进行配料，在中频炉内熔炼，脱氧处理；铁液出炉温度为 14600C -14800C ；
采用底注式铁水包浇注，铁水浇注温度为1430°C ~1450°C，浇注时，砂箱内的真空负压度为-0.05MPa—0.06MPa,保持 5min 后调为-0.03MPa—0.035MPa,保持 15min 后，泄压；f衬板铸件出箱与清理:
复合耐磨衬板浇注完毕后在砂箱内保温6h，然后出箱空冷；铸件冷至室温状态清除浇注系统，并进行表面质量的初检；g衬板铸件热处理与终检:
淬火工艺:950°C ±10°C X 1.5h空冷，回火工艺:260°C ±10°C X3h空冷；检测碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板端面硬度和外表质量。
[0010]本发明所述的碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板及其制备方法与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步:
1、采用碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合材料制备中速磨筒体衬板，其截面硬度由外(HRC > 58)向内(HV ^ 2000)逐渐增高，抗磨损能力相应增加；同时，衬板中碳化钨颗粒和Cr7C3金属碳化物突出于金属基体，有利于减缓金属基体磨损，提高衬板耐磨性；在磨碎煤粉条件下，其使用寿命是其他衬板的2倍以上，设备运行效率大幅度提高，高效低耗优越性明显；
2、在真空负压下浇注，可提高铁液向碳化钨颗粒间隙的铸渗能力，所形成碳化钨陶瓷颗粒层无孔洞、致密，结合面为冶金结合，结合强度高，在使用中不会开裂、脱落，比其他粘结方式复合材料衬板牢固可靠和安全；
3、碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板为止口式结构，安装采用搭接和紧固机械组装方式，不需要焊接，拆装操作简单且高效，可极大地降低设备维修费用；
4、依托外层高铬铸铁基体材料(HRC^ 58)与其铸渗形成的碳化钨陶瓷颗粒(HV ^ 2000)复合衬板的高硬度特性，进一步增强衬板抗磨粒磨损冲刷能力，有效地提高其使用寿命，能更好地发挥高效低耗设备优越性。
[0011]【附图说明】:
图1是本发明的碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板结构示意图；
图2是消失模铸造复合耐磨衬板模型结构示意图。
[0012]其中:
I高铬铸铁，2碳化钨陶瓷颗粒，3衬板安装止口，4衬板泡沫模型，5衬板内层碳化钨颗粒涂剂涂层，6直浇道，7内浇道。
[0013]【具体实施方式】:
为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本发明；所举实施例仅用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。
[0014]实施例1，参见图1、2，外层材料为高铬铸铁I，其成分按重量百分比为:C:2.30%、Si:0.60%、Mn:1.50%、Cr: 14.0%、Mo:0.50%、Cu:0.80%、S 彡 0.06%、P 彡 0.10%、余为铁；
内层材料为碳化钨陶瓷颗粒2，其成分按重量百分比为:碳化钨:30.0%、C:3.00%、Cr:12.0%、Si:0.50%、Mn: 1.30%、Mo:0.30%、Cu:0.50%、S 彡 0.06%、P 彡 0.10%、余为铁；
由外层高铬铸铁I和内层碳化钨陶瓷颗粒2复合成复合材料，采用搭接和紧固机械组装方式安装衬板安装止口 3，形成本发明的碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板。
[0015]具体制备方法如下:
O衬板泡沫模型制作:采用电阻丝切割聚苯乙烯泡沫，聚苯乙烯泡沫密度为0.018g/cm3,制成衬板泡沫模型4 ；
2)碳化钨颗粒涂剂制作、涂敷与烘烤:
a、涂剂的配制:按重量百分比为:碳化钨:50%，粒度40目；高碳铬铁:40%，粒度40目；硼砂和碳酸钠:3%;余为聚苯乙烯珠粒，粒度60目；先将上述比例材料混合均匀后，再加入上述粒状材料重量5%醇基溶液，搅拌为糊状涂剂；
b、涂敷与烘烤:先将碳化钨颗粒涂剂涂敷在衬板泡沫模型4内壁，形成衬板内层碳化钨颗粒涂剂涂层5，厚度为6mm，再将其烘烤干燥，烘烤温度为59°C，保温时间为8h ；
3)耐火涂料制备、涂刷与烘烤:
a、耐火涂料制备:耐火涂料组分按重量百分比为:镁砂粉:75%，粒度200目；粉状纤维素:4% ;白乳胶:6% ;余为自来水；按比例称重的涂料组分在球磨机内搅拌2h后，出料待用；
b、涂刷与烘烤:耐火涂料采用手工涂刷，衬板模型涂料层厚度:碳化钨颗粒涂剂部位为1mm，其余部位为2mm ;每次涂刷的涂料应在58°C烘烤，保温时间4h，然后再涂刷下次涂料；
4)衬板模型装箱:将衬板泡沫模型(耐火涂料层已干燥)置于底抽式真空砂箱内，组装烧注系统，内烧道6截面尺寸为30mmX45mm ;直烧道7截面尺寸为45mmX45mm ;填充干燥型砂，采用石英砂，装满型砂的砂箱应振动lmin，其上覆盖塑料薄膜，等待浇注；
5)高铬铸铁熔炼与浇注:按照复合耐磨衬板的外层材料成分进行配料，在中频炉内熔炼，脱氧处理；铁液出炉温度为1460°C ；
采用底注式铁水包浇注，铁水浇注温度为1430 °C，浇注时，砂箱内的真空负压度为-0.05MPa,保持5min后调为-0.03MPa,保持15min后，泄压；
6)衬板铸件出箱与清理:复合耐磨衬板浇注完毕后在砂箱内保温6h，然后出箱空冷；铸件冷至室温状态清除浇注系统，并进行表面质量的初检；
7)衬板铸件热处理与终检:淬火工艺:950 V ± 10°C X 1.5h空冷；回火工艺:260°C ±10°C X 3h空冷；检查碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板端面硬度和外表质量。
[0016]实施例2，参见图1、2，外层材料为高铬铸铁I，其成分按重量百分比为:C:2.40%、Si:0.70%、Mn:1.60%、Cr: 15.0%、Mo:0.50%、Cu:0.80%、S 彡 0.06%、P 彡 0.10%、余为铁；
内层材料为碳化钨陶瓷颗粒2，其成分按重量百分比为:碳化钨:34.0%、C:3.10%、Cr:12.2%、Si:0.60%、Mn: 1.40%、Mo:0.30%、Cu:0.50%、S 彡 0.06%、P 彡 0.10%、余为铁；
由外层高铬铸铁I和内层碳化钨陶瓷颗粒2复合成复合材料，采用搭接和紧固机械组装方式安装衬板安装止口 3，形成本发明的碳化钨陶瓷颗粒/高铬铸铁复合耐磨衬板。
[0017]具体制备方法如下:
O衬板泡沫模型制作:采用电阻丝切割聚苯乙烯泡沫，聚苯乙烯泡沫密度为0.018g/cm3,制成衬板泡沫模型4 ；
2)碳化钨颗粒涂剂制作、涂敷与烘烤:
a、涂剂的配制:按重量百分比为:碳化钨:50%，粒度45目；高碳铬铁:40%，粒度45目；硼砂和碳酸钠:3%;余为聚苯乙烯珠粒，粒度70目；先将上述比例材料混合均匀后，再加入上述粒状材料重量5%醇基溶液，搅拌为糊状涂剂；
b、涂敷与烘烤:先将碳化钨颗粒涂剂涂敷在衬板泡沫模型4内壁，形成衬板内层碳化钨颗粒涂剂涂层5，厚度为6.5mm，再将其烘烤干燥，烘烤温度为59°C，保温时间为8h ；
3)耐火涂料制备、涂刷与烘烤:
a、耐火涂料制备:耐火涂料组分按重量百分比为:镁砂粉:75%，粒度200目；粉状纤维素:4% ;白乳胶:6% ;余为自来水；按比例称重的涂料组分在球磨机内搅拌2h后，出料待用；
b、涂刷与烘烤:耐火涂料采用手工涂刷，衬板模型涂料层厚度:碳化钨颗粒涂剂部位为1mm，其余部位为2mm ;每次涂刷的涂料应在59°C烘烤，保温时间4h，然后再