高铬铸铁复合衬板及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高铬铸铁复合衬板及其制备方法，属于铸造【技术领域】。其配方比例按重量百分比计为：表层C3.30%-3.60%；Gr15.00%-20.00%；Mn0.80%-1.20%；Si0.60%-0.80%；Mo0.20%-0.30%；Ni0.40%-0.60%；Cu≦1.00%；P≦0.025%；S≦0.030%；其余为Fe；底层C0.40%-0.45%；Mn0.80%-1.20%；Si0.60%-0.80%；其余为Fe；经制模造型、配料熔炼、浇铸、抛丸整理，电控热处理后得到产品高铬复合铸铁衬板。本发明制备的高铬复合铸铁衬板与中合金衬板相比，制造铸件经济价值基本相等，但是铸件综合产效率周期能倍增，而且还能节省合金元素消耗。
【专利说明】高铬铸铁复合衬板及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高铬铸铁复合衬板及其制备方法，属于铸造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]为了科技创新社会发展，注重环境保护建设，促使球磨机械设施不断弃旧更新换代，对于制造业的衬板介质要求产生了理论性变化，其必须适应大功率物理冲击磨削运作。为此，经过多次实践，结合知识创造，本发明提供一种高铬复合铸铁衬板。其装置在磨机筒体中，能更好地与研磨体及物料的冲击和研磨性，从而有效地提高了产出率，并能延长一定的周期功效。
[0003]经相关企业装备使用论证，唯有高铬复合铸铁衬板既有经济性又有实用性，完全能满足用户的根本需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种高铬铸铁复合衬板及其制备方法，以商品经济为导向，利用先进工艺及操作设施，发挥专业技术才干，创造了企业与客户双赢之梦。
[0005]按照本发明提供的技术方案，一种高铬铸铁复合衬板，包括底层和熔合于底层上的表层，配方比例按重量百分比计为:
表层 C 3.30%-3.60% ；Gr 15.00%-20.00% ；Mn 0.80%-l.20% ；Si 0.60%-0.80% ；Mo0.20%-0.30% ；Ni 0.40%-0.60% ；Cu ≦1.00% ；P≦ 0.025% ；S ≦ 0.030% ;其余为 Fe ；
底层 C 0.40%-0.45% ；Mn 0.80%-1.20% ；Si 0.60%-0.80% ;其余为 Fe ；
经制模造型、配料熔炼、浇铸、抛丸整理，电控热处理后得到产品高铬复合铸铁衬板。
[0006]上述配方中各元素的作用如下:
碳:C对于高铬铸钢组织和性能影响较大，它具有硬化能力和提高抗磨性，碳量过高韧性急剧降低，碳量过低又不耐磨，应控制最佳碳含量范围。
[0007]铬:Gr是复合衬板的主要合金元素之一，与钢中碳和铁形成合金渗碳体，能溶入固溶体中强化基体，提高钢的淬透性。
[0008]锰:Mn是强化元素，大部分溶入铁素体，可增加钢中珠光体的数量，大大提高钢的淬透性。
[0009]硅:Si溶于铁素体中，强化作用很大，能显著提高钢的屈服强度、屈强比和硬度，钢的硬度更大，耐磨性更好。
[0010]钥:Mo在合金钢中能有效地细化铸态组织，热处理时能强烈抑制奥氏体向珠光体转变，稳定热处理组织。
[0011]镍:Ni和碳不形成碳化物，可和铁以互溶的形式存在于钢中，有较高的抗腐蚀疲劳性能。
[0012]铜:Cu和碳不形成碳化物，它在铁中的溶解度不大，过高的铜量对耐磨性无益。[0013]所述高铬铸铁复合衬板的制备方法，配方比例按重量份计步骤如下:
(1)制造木模:由模具车间依据图纸及工艺制造木模，经过复核，误差控制在正负数范围内，造型；
(2)箱体的制备:取70-110份石英砂、6-8份水玻璃、3-5份水，装入混砂机进行混制，得到型砂；再用铁质砂箱制造低层砂模及表层砂模，装置砂芯，烘干，校正后合为箱体准备烧铸；
(3)配料熔炼:
a、表层材料的熔炼:一次加料，以废钢料为主要材料，加入Gr、Mo及Ni，升温熔炼成液态；待所述液态升温至1300-140(TC，再次加料，投入Mn、Si和Cu，将再次加入的料也熔炼成液态，待再次加料后的液态温度达1520-1560°C时出炉，得到所述表层浇铸液；料的加入量为按最终表层浇铸液质量百分比计，C 3.30%-3.60%、Gr 15.00%-20.00%、Mo 0.20%-0.30%和 Ni 0.40%-0.60%, Mn 0.80%-1.20%、Si 0.60%-0.80%、Cu ^ 1.00% ；P ^ 0.025% ；S^0.030% ;其余为 Fe ；
b、底层材料的熔炼:以废钢料为主要材料，再加入Mn与Si，使最终的底层浇铸液中各种成分的质量百分比为Mn 0.80%-1.20%、Si 0.60%-0.80%, C 0.40%-0.45%，余为铁；当底层材料的液态温度达1420-1480°C时出炉，得到所述底层浇铸液；
(4)取样校正:采用HV-4B高速碳硫分析仪和MH-800Z直读式光谱仪对步骤(3)熔炼得到的表层浇铸液和底层浇铸液进行取样检验，若有偏差，即使校正处理；
(5)浇铸:取步骤(2)制备的箱体，由底层浇铸帽口浇铸底层浇铸液，表层浇铸帽口浇铸表层浇铸液，冷却定型；对底层浇铸主要以溢出孔为复合面，首先浇铸底层浇铸液，待底层浇铸液温度降至1280-1320°C时，注入表层浇铸液，直至表层浇铸液与表层浇冒口平齐，使底层浇铸液和表层浇铸液在复合面复合；
(6)热处理:对步骤(4)浇铸后的箱体进行热处理，采用程控升温至380-420°C，保温
2-3h ;再升温至400-65(TC，保温4_6h ;再升温至650_95(TC，保温7_9h，然后出炉，空冷至室温，得复合衬板铸造件；
步骤(3)所述废钢料为ZG45废钢料。
[0014]对步骤(6)热处理后的复合衬板铸造件进行抛丸整理，确保产品表面光洁无粘砂，经过整理无缺陷，抽样理化检验达标，打包或装箱，得到成品高铬铸铁复合衬板。
[0015]所述产品高铬铸铁复合衬板表层HRC 60-63，底层HB ^ 250，复合衬板综合冲击值GK ^ 40。
[0016]在市场经济竞争中，为了降低成本，提高衬板使用效率，本发明改革创新了一种铸造用卧式砂模组合箱体。其区别表层与低层，分两层浇铸形成有效共合体。首先浇铸低层，当液态转变为固态过程中，适时浇铸表层，如果控制不当，就容易产生复合区域消失，或导致铸件组织不够致密，这就成为了复合铸造是否成功的关键因素。
[0017]在操作中计量铸件壁厚，应以液态温度1300°C左右和实践相结合，才能使铸造达标。
[0018]本发明的有益效果:本发明制备的高铬复合铸铁衬板与中合金衬板相比，制造铸件经济价值基本相等，但是铸件综合产效率周期能倍增，而且还能节省合金元素消耗。【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1本发明箱体结构示意图。
[0020]附图标记说明:1、箱体；2、铸造件；3、底层浇铸帽口 ；4、表层浇铸帽口 ；5、结合凝固线。
【具体实施方式】
[0021]实施例1
所述高铬铸铁复合衬板的制备方法，包括底层和熔合于底层上的表层，配方比例按重量份计步骤如下:
(1)制造木模:由模具车间依据图纸及工艺制造木模，经过复核，误差控制在正负数范围内，造型；
(2)箱体的制备:取70份石英砂、6份水玻璃、3份水，装入混砂机进行混制，得到型砂；再用铁质砂箱制造低层砂模及表层砂模，装置砂芯，烘干，校正后合为箱体准备浇铸；
如图1所示，:1为箱体，2为铸造件，3为底层浇铸帽口，4为表层浇铸帽口，5为底层浇铸液和表层浇铸液的结合凝固线。
[0022](3)配料熔炼:
a、表层材料的熔炼:一次加料，以废钢料为主要材料，加入Gr、Mo及Ni，升温熔炼成液态；待所述液态升温至1300°C;再次加料，投入Mn、Si和Cu，将再次加入的料也熔炼成液态，待再次加料后的液态温度达1520°C时出炉，得到所述表层浇铸液；料的加入量为按最终表层浇铸液质量百分比计，C 3.30%,Gr 15.00%,Mo 0.20% 和 Ni 0.40%, Mn 0.80%、Si 0.60%、Cu ^ 1.00% ；P ^ 0.025% ；S ^ 0.030% ;其余为 Fe ；
b、底层材料的熔炼:以废钢料为主要材料，再加入Mn与Si，使最终的底层浇铸液中各种成分的质量百分比为Mn 0.80%、Si 0.60%, C 0.40%，余为铁；当底层材料的液态温度达1420°C时出炉，得到所述底层浇铸液；
(4)取样校正:采用HV-4B高速碳硫分析仪和MH-800Z直读式光谱仪对步骤(3)熔炼得到的表层浇铸液和底层浇铸液进行取样检验，若有偏差，即使校正处理；
(5)浇铸:取步骤(2)制备的箱体，由底层浇铸帽口浇铸底层浇铸液，表层浇铸帽口浇铸表层浇铸液，冷却定型；对底层浇铸主要以溢出孔为复合面，首先浇铸底层浇铸液，待底层浇铸液温度降至1280时，注入表层浇铸液，直至表层浇铸液与表层浇冒口平齐，使底层浇铸液和表层浇铸液在复合面复合；
(6)热处理:对步骤(4)浇铸后的箱体进行热处理，采用程控升温至380°C，保温2h，升温至650°C，保温4h，升温至950°C，保温7h，出炉，空冷却处理，得到复合衬板铸造件；
(7)抛丸整理:对步骤(6)热处理后的铸造件进行抛丸整理，确保产品表面光洁无粘砂，经过整理无缺陷，抽样理化检验达标，指派专业人员钢筋打包或装箱，得到成品高铬铸铁复合衬板。
[0023]步骤(3)所述废钢料为ZG45废钢料。
[0024]所述产品高铬铸铁复合衬板表层HRC 60-63，底层HB 3 250，复合衬板综合冲击值GK ^ 40。
[0025]实施例2所述高铬铸铁复合衬板的制备方法，包括底层和熔合于底层上的表层，配方比例按重量份计步骤如下:
(1)制造木模:由模具车间依据图纸及工艺制造木模，经过复核，误差控制在正负数范围内，造型；
(2)箱体的制备:取110份石英砂、8份水玻璃、5份水，装入混砂机进行混制，得到型砂；再用铁质砂箱制造低层砂模及表层砂模，装置砂芯，烘干，校正后合为箱体准备浇铸；
(3)配料熔炼:
a、表层材料的熔炼:一次加料，以废钢料为主要材料，加入Gr、Mo及Ni，升温熔炼成液态；待所述液态升温至1400°C，再次加料，投入Mn、Si和Cu，将再次加入的料也熔炼成液态，待再次加料后的液态温度达1560°C时出炉，得到所述表层浇铸液；料的加入量为按最终表层浇铸液质量百分比计，C 3.60%、Gr20.00%、Mo 0.30% 和 Ni 0.60%, Mn 1.20%、Si 0.80%、Cu ^ 1.00% ；P ^ 0.025% ；S ^ 0.030% ;其余为 Fe ；
b、底层材料的熔炼:以废钢料为主要材料，再加入Mn与Si，使最终的底层浇铸液中各种成分的质量百分比为Mn 1.20%、Si 0.80%, C 0.45%，余为铁；当底层材料的液态温度达1480°C时出炉，得到所述底层浇铸液；
(4)取样校正:采用HV-4B高速碳硫分析仪和MH-800Z直读式光谱仪对步骤(3)熔炼得到的表层浇铸液和底层浇铸液进行取样检验，若有偏差，即使校正处理；
(5)浇铸:取步骤(2)制备的箱体，由底层浇铸帽口浇铸底层浇铸液，表层浇铸帽口浇铸表层浇铸液，冷却定型；对`底层浇铸主要以溢出孔为复合面，首先浇铸底层浇铸液，待底层浇铸液温度降至1320°C时，注入表层浇铸液，直至表层浇铸液与表层浇冒口平齐，使底层浇铸液和表层浇铸液在复合面复合；
(6)热处理:对步骤(4)浇铸后的箱体进行热处理，采用程控升温至400°C，保温3h，升温至400°C，保温6h，升温至650°C，保温9h，出炉，空冷却处理，得到复合衬板铸造件；
(7)抛丸整理:对步骤(6)热处理后的铸造件进行抛丸整理，确保产品表面光洁无粘砂，经过整理无缺陷，抽样理化检验达标，指派专业人员钢筋打包或装箱，得到成品高铬铸铁复合衬板。
[0026]步骤(3)所述废钢料为ZG45废钢料。
[0027]所述产品高铬铸铁复合衬板表层HRC 60-63，底层HB ^ 250,复合衬板综合冲击值GK ^ 40。
[0028]实施例3
所述高铬铸铁复合衬板的制备方法，包括底层和熔合于底层上的表层，配方比例按重量份计步骤如下:
(1)制造木模:由模具车间依据图纸及工艺制造木模，经过复核，误差控制在正负数范围内，造型；
(2)箱体的制备:取90份石英砂、7份水玻璃、4份水，装入混砂机进行混制，得到型砂；再用铁质砂箱制造低层砂模及表层砂模，装置砂芯，烘干，校正后合为箱体准备浇铸；
(3)配料熔炼:
a、表层材料的熔炼:一次加料，以废钢料为主要材料，加入Gr、Mo及Ni，升温熔炼成液态；待所述液态升温至1300-140(TC，再次加料，投入Mn、Si和Cu，将再次加入的料也熔炼成液态，待再次加料后的液态温度达1540°C时出炉，得到所述表层浇铸液；料的加入量为按最终表层浇铸液质量百分比计，C 3.5%、Gr 18%、Mo 0.25%和Ni 0.5%, Mn 1.0%、Si 0.7%、Cu ^ 1.00% ；P ^ 0.025% ；S ^ 0.030% ;其余为 Fe ；
b、底层材料的熔炼:以废钢料为主要材料，再加入Mn与Si，使最终的底层浇铸液中各种成分的质量百分比为Mn 1.0%、Si 0.7%，C 0.42%，余为铁；当底层材料的液态温度达1460°C时出炉，得到所述底层浇铸液；
(4)取样校正:采用HV-4B高速碳硫分析仪和MH-800Z直读式光谱仪对步骤(3)熔炼得到的表层浇铸液和底层浇铸液进行取样检验，若有偏差，即使校正处理；
(5)浇铸:取步骤(2)制备的箱体，由底层浇铸帽口浇铸底层浇铸液，表层浇铸帽口浇铸表层浇铸液，冷却定型；对底层浇铸主要以溢出孔为复合面，首先浇铸底层浇铸液，待底层浇铸液温度降至1300°C时，注入表层浇铸液，直至表层浇铸液与表层浇冒口平齐，使底层浇铸液和表层浇铸液在复合面复合；
(6)热处理:对步骤(4)浇铸后的箱体进行热处理，采用程控升温至400°C，保温2.5h，升温至510°C，保温5h，升温至865°C，保温8h，出炉，空冷却处理，得到复合衬板铸造件；
(7)抛丸整理:对步骤(5)热处理后的铸造件进行抛丸整理，确保产品表面光洁无粘砂，经过整理无缺陷，抽样理化检验达标，指派专业人员钢筋打包或装箱，得到成品高铬铸铁复合衬板。
[0029]步骤(3)所述废钢料为ZG45废钢料。
[0030]所述产 品高铬铸铁复合衬板表层HRC 60-63,底层HB 3 250，复合衬板综合冲击值GK ^ 40。
【权利要求】
1.一种高铬铸铁复合衬板，包括底层和熔合于底层上的表层，其特征是配方比例按重量百分比计为:
表层:C 3.30%-3.60% ；Gr 15.00%-20.00% ；Mn 0.80%-1.20% ；Si 0.60%-0.80% ；Mo0.20%-0.30% ；Ni 0.40%-0.60% ；Cu≤ 1.00% ；P ≤ 0.025% ；S ≤ 0.030% ;其余为 Fe ；
底层:C 0.40%-0.45% ；Mn 0.80%-1.20% ；Si 0.60%-0.80% ;其余为 Fe。
2.权利要求1所述高铬铸铁复合衬板的制备方法，其特征是配方比例按重量份计步骤如下: (1)制造木模:由模具车间依据图纸及工艺制造木模，经过复核，误差控制在正负数范围内，造型； (2)箱体的制备:取70-110份石英砂、6-8份水玻璃、3-5份水，装入混砂机进行混制，得到型砂；再用铁质砂箱制造低层砂模及表层砂模，装置砂芯，烘干，校正后合为箱体准备烧铸； (3)配料熔炼: a、表层材料的熔炼:一次加料，以废钢料为主要材料，加入Gr、Mo及Ni，升温熔炼成液态；待所述液态升温至1300-140(TC，再次加料:投入Mn、Si和Cu，将再次加入的料也熔炼成液态，待再次加料后的液态温度达1520-1560°C时出炉，得到所述表层浇铸液；料的加入量为按最终表层浇铸液质量百分比计，C 3.30%-3.60%、Gr 15.00%_20.00%、Mo 0.20%-0.30% 和 Ni 0.40%-0.60%, Mn 0.80%-1.20%、Si 0.60%-0.80%、Cu ^ 1.00% ；P^0.025% ；S ^ 0.030% ;其余为 Fe ； b、底层材料的熔炼:以废钢料为主要材料，再加入Mn与Si，使最终的底层浇铸液中各种成分的质量百分比为Mn 0.80%-1.20%、Si 0.60%-0.80%, C 0.40%-0.45%，余为铁；当底层材料的液态温度达1420-1480°C时出炉，得到所述底层浇铸液； (4)取样校正:采用HV-4B高速碳硫分析仪和MH-800Z直读式光谱仪对步骤(3)熔炼得到的表层浇铸液和底层浇铸液进行取样检验，若有偏差，即使校正处理； (5)浇铸:取步骤(2)制备的箱体，由底层浇铸帽口浇铸底层浇铸液，表层浇铸帽口浇铸表层浇铸液，冷却定型；对底层浇铸主要以溢出孔为复合面，首先浇铸底层浇铸液，待底层浇铸液温度降至1280-1320°C时，注入表层浇铸液，直至表层浇铸液与表层浇冒口平齐，使底层浇铸液和表层浇铸液在复合面复合； (6)热处理:对步骤(4)浇铸后的箱体进行热处理，采用程控升温至380-420°C，保温2-3h ;再升温至400-65(TC，保温4_6h ;再升温至650_95(TC，保温7_9h，然后出炉，空冷至室温，得复合衬板铸造件。
3.如权利要求2所述高铬铸铁复合衬板的制备方法，其特征是:步骤(3)所述废钢料为ZG45废钢料。
4.如权利要求2所述高铬铸铁复合衬板的制备方法，其特征是:对步骤(6)热处理后的复合衬板铸造件进行抛丸整理，确保产品表面光洁无粘砂，经过整理无缺陷，抽样理化检验达标，打包或装箱，得到成品高铬铸铁复合衬板。
5.如权利要求4所述高铬铸铁复合衬板的制备方法，其特征是:所述产品高铬铸铁复合衬板表层HRC 60-63，底层HB ^ 250，复合衬板综合冲击值GK含40。
【文档编号】B22D19/16GK103753883SQ201410037065
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】顾开明 申请人:江苏双星特钢有限公司