专利名称：：高强度高铬铸铁衬板及其制造方法
技术领域：
：本发明为一种高强度高铬铸铁衬板，属于球磨机、破碎机、物料运输等耐磨衬板
技术领域：
。我国年耗磨机衬板约20万吨，破碎机衬板约20万吨，价值近20亿元，材料的消耗，最终必然反映到能源的消耗上，降低磨损也是节能不可忽视的一环，降低金属耐磨材料的消耗具有十分重要的经济意义和战略意义。目前制造衬板的主要材质是高锰钢，高锰钢衬板使用过程中受到的冲击力较小，很难产生较高程度的加工硬化，因此耐磨性较低，不能满足生产要求，后来发展了低合金钢衬板，因淬透性低，生产工艺复杂，推广很困难。高铬铸铁硬度高，是一种优异的耐磨材料，但韧性低，用它直接制造衬板使用时易发生断裂，为了提高高铬铸铁的韧性，采用了多元合金化，变质处理，热塑性变形处理，除气处理，过滤处理，悬浮铸造和高温热处理等工艺，收到了一些效果，但不是很明显，采用这些工艺制造的衬板在使用后期易发生断裂，影响设备的安全运行。解决高铬铸铁衬板断裂问题，最有效的方法是将高铬铸铁与低碳钢复合，生产双金属复合衬板。目前的双金属复合衬板的生产方法大致有以下三类其一是熔铸工艺方法，即在铸型型腔内预先放入预制高铬铸铁块，然后再向型腔内浇入钢水;其二是双液双金属法，即在一定工艺条件下，将高铬铸铁水和钢水先后浇注到同一铸型中;其三是采用中间隔板的浇注方法，即在铸型中间插入一低碳钢薄板，然后在两侧同时浇入高铬铸铁水和钢水。以上三类复合铸造高铬铸铁衬板的制造方法都存在工艺控制困难，双金属结合面强度低等缺点，影响高铬铸铁衬板的使用。本发明的目的是给出一种高强度高铬铸铁衬板及制造方法，以解决高铬铸铁和碳钢复合制造衬板时生产工艺控制困难和双金属结合面强度低的问题。本发明的目的是这样实现的一、本发明的高强度高铬铸铁采用下述的化学成分(重量百分比)C2.0～3.2%，Cr12～25%，Si0.5～1.5%，Mn0.5～1.2%，Mo0.5～1.5%，Ni0.5～2.0%，P＜0.05%，S＜0.05%;其余为铁。本发明的衬板的组分选择和成分范围的限定原理如下C应以形成稳定的(Cr，Fe)7C3型碳化物并与Cr含量恰好相平衡来决定含碳量的多少。但C含量低于2.0时，碳化物变少，因此耐磨性不好。另外，当C含量超过3.2%时，机械强度特别是韧性显著变坏。因此C含量定为2.0～3.2%(重量百分比，下同)。Cr加入Cr的目的是为了提高韧性和耐磨性，但其含量小于12%时，M3C型碳化物大量析出，降低韧性，也不能得到细小，均匀的晶粒。另一方面，Cr含量超过25%时，M23C6型碳化物增加，这种碳化物的硬度比M7C3型低，得不到良好的耐磨性。Cr是得到适量M7C3型碳化物，并考虑到与上述C含量相平衡的量而规定在12-25%的范围内。SiSi用于铁水脱氧取0.5%以上是必要的，但达1.5%以上时，将导致机械性能变坏，同时由于硅含量的增加，提高了铁素体a向奥氏体r转变的相变温度，难以得到高硬度，因此含Si量规定在0.5-1.5%。MnMn用于铁水脱氧须在0.5%以上，但Mn溶于奥氏体中，降低马氏体转变温度，高铬铸铁淬火组织中残余奥氏体量增多，影响高铬铸铁的耐磨性。因此锰量不宜超过1.2%，含Mn量规定在0.5-1.2%。MoMo的作用在于提高淬透性，获得高硬度，须在0.5%以上;含量超过1.5%以上时它主要进入碳化物，对基体影响不明显，从经济考虑，将上限定在1.5%，含Mo量规定在0.5-1.5%。Ni它可提高淬硬性，有利于调整硬度。其含量少于0.5%时，不能发挥其作用，但一旦超过2%时，残余奥氏体增加，对提高硬度不利。因此把Ni含量定为0.5-2.0%。P它使材质变脆，应当把P控制在比脆化点还要低的含量，因此规定为小于0.05%。S同部一样，也使材质变脆，因此规定为小于0.05%。二、本发明的高强度高铬铸铁衬板的制造方法通常制造高铬铸铁衬板的方法是将具有合适温度和化学成分的高铬铸铁铁水浇入铸型型腔，铸型可以是砂型，也可以是金属型，待衬板在铸型内冷却一段时间后开箱。本发明的衬板制造方法是在铸型型腔内予先放置一个钢筋网，钢筋网置于铸型前先用50-80%浓度的酸清洗干净，可以用盐酸或硫酸，但盐酸最好，然后烘干，经过酸洗和烘干后的钢筋网放在铸型型腔中，再将高铬铸铁铁水注入型腔中，待衬板在铸型内凝固一段时间后开箱，将衬板从铸型取出后先打磨清理后，在加热炉中进行淬火处理，淬火加热温度900～1000℃，淬火保温时间6～8小时，然后出炉风冷，并在300～380℃下进行回火处理，以消除衬板的应力，回火保温时间5～10小时，回火完后炉冷至小于250℃后空冷。制作钢筋网的钢筋的化学成分为(重量%)C0.15～0.45%，Si0.2～0.6%，Mn0.3～1.0%，S＜0.04%，P＜0.04%。钢筋网为一个多边形棱柱体，两端面多边形是由直径∮6-8mm的钢筋焊成，而多边形棱柱体的棱边采用直径∮18～24mm的钢筋，棱边长度稍小于衬板长度2-5cm，将两端多边形钢筋和棱边钢筋焊接成一个多边形棱柱体钢筋网。多边形棱柱体可为三边、四边、五边及六边形等棱柱体，根据衬板的尺寸决定，尺寸愈大，则边越多以增加钢筋网中钢筋数量。采用螺纹钢筋效果最好。下面结合附图对本发明的衬板制造方法进行描述图1是铸型剖面示意图。图2是三边形棱柱体结构示意图。图3是浇注好的衬板立体结构示意图。在铸型型腔1内予先放置钢筋网2，钢筋网2为一个三边形棱柱体，两端三边形是由∮6-8mm的钢筋3焊成，棱边是∮18-24mm的钢筋4，将两端三边形和棱边的钢筋对应焊接成一个三边形棱柱体钢筋网2，其它多边形棱柱体钢筋网也采用上述方法制作。将钢筋网2用50-80%浓度的酸清洗干净，烘干后将其放在铸型型腔1中，然后将铸型5合箱并紧固好，将高铬铸铁水沿浇道6注入型腔，型腔内的气体沿冒口7排出，冒口7对衬板还起衬缩作用，待衬板在铸型内凝固一段时间后开箱，加筋高铬铸铁衬板8从铸型取出经打磨清理后，在加热炉内进行淬火处理，淬火加热温度900～1000℃，淬火保温时间6～8小时，然后出炉风冷，并在300～380℃下进行回火处理，以消除衬板的应力。回火保温时间5～10小时，回火完后炉冷至小于250℃后空冷。下面说明高铬铸铁衬板中的钢筋材料，其组份和成分范围的限定理由如下CC是钢中最主要的元素之一，它对钢的强韧性影响很大，钢中随着含C量增加，可提高其便度和强度，但降低塑性和韧性，即含碳量低于0.15%，钢的塑性韧性较高，但硬度和强度较低，含碳量大于0.45%时，钢的硬度和强度显著提高，塑性和韧性显著降低。含C量0.15-0.45%时，钢的强韧性达到合理配合，为此C含量规定在0.15-0.45%。Si硅和氧的亲和力较大，在钢中常作脱氧剂，加入量少于0.2%时，效果不明显。硅在钢中不形成碳化物，溶于钢中提高固溶体的强度，同时降低钢的塑性和韧性，含Si量超过0.6%时，塑性和韧性降低很明显，为此Si含量控制在0.2～0.6%。Mn锰对奥氏体及铁素体均有较强的固溶强化作用，提高硬度和强度，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，加入量少于0.3%时，效果不明显。锰超过1.0%时，有增加晶粒粗化作用和回火脆性倾向。因此含Mn量控制在0.3～1.0%。PP虽然能增加钢的流动性，但使材质变脆，希望越低越好，规定小于0.04%。S同P一样使材质变脆，规定小于0.04%。用本发明方法制造高铬铸铁衬板，生产工艺简单，衬板强度比普通高铬铸铁衬板提高50-120%，冲击韧性提高150-250%。实施例本实施例为在长1800mm，宽280mm，高80mm的衬板上采用本发明。首先用电焊的方法将三角形棱柱体钢筋网焊好，主钢筋直径∮20mm，连接钢筋的直径∮6.5mm，钢筋的化学成分见表1。将焊好的钢筋用浓度90%的盐酸清洗干净，在120℃下烘干，然后置于已烘干好的干砂型铸型内，用芯撑子将钢筋网固定在型腔内，然后合箱紧固铸型。在1410℃浇注温度下浇注高铬铸铁铁水，铁水化学成分见表1。待铁水浇完后，在铸型内凝固并冷却20小时，然后开箱取出衬板，衬板经清砂打磨处理后，在电炉内进行淬火处理，淬火加热温度950℃保温时间6小时，然后出炉风冷，衬板温度小于300℃后进行回火处理，以进一步稳定组织和消除应力，回火温度350℃，保温时间8小时，然后炉冷至小于230℃出炉空冷。表1钢筋和高铬铸铁化学成分(wt%)<tablesid="table1"num="001"><tablealign="center">CCrSiMnNiMoPS高铬铸铁2.9514.780.770.630.540.660.0370.043钢筋0.32-0.350.61--0.0220.030</table></tables>上述衬板进行超声波检验，结果证实高铬铸铁与钢筋网结合良好。衬板热处理后，硬度达Hs85～90，具有优良的耐磨性，本发明衬板的强度和韧性见表2。表2衬板的强度和韧性本发明的高强度高铬铸铁衬板代替普通高铬铸铁衬板、高锰钢衬板和低合金钢衬板后，其性能和使用寿命均可获得显著改善。权利要求1.一种高强度高铬铸铁衬板，其特征在于所说的衬板的化学成分为(重量%)C2.0～3.2%，Cr12～25%，Si0.5～1.5%，Mn0.5～1.2%，Mo0.5～1.5%，Ni0.5～2.0%，P＜0.05%，S＜0.05%，其余为Fe。2.一种制造权利要求1所述的衬板的方法，其特征在于在铸型型腔内予先放置一个钢筋网，钢筋网置于铸型前先用浓度为50～80%的酸清洗干净，然后烘干，再将权利要求1所述化学成分的高铬铸铁铁水注入型腔中，待衬板在铸型内凝固一段时间后开箱，将衬板从铸型中取出后经打磨清理后，在加热炉中进行淬火处理，淬火加热温度900～1000℃，淬火保温时间6～8小时，然后出炉风冷，并在300～380℃下进行回火处理，回火保温时间5～10小时，回火后炉冷至小于250℃后空冷。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于制作钢筋网的钢筋的化学成分为(重量为%)C0.15～0.45%，Si0.2～0.6%，Mn0.3～1.0%，S＜0.04%，P＜0.04%。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于所说的钢筋网为一个多边形棱柱体，两端面多边形是用直径∮6～8mm的钢筋焊成，而多边形棱柱体的棱边为直径∮18～24mm的钢筋，棱边长度小于衬板长度2～5Cm，将两端面多边形钢筋和棱边钢筋焊接成一个多边形棱柱体钢筋网。5.如权利要求1、2、3、4所述的方法，其特征在于所说的酸为盐酸。6.如权利要求1、2、3、4所述的方法，其特征在于所说的钢筋为螺纹钢筋。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于所说的钢筋为螺纹钢筋。全文摘要本发明为一种高强度高铬铸铁衬板及其制造方法，属于耐磨衬板
技术领域：
。衬板的化学成分为(重量％)C2.0～3.2％，Cr12～25％，Si0.5～1.5％，Mn0.5～1.2％，Mo0.5～1.5％，Ni0.5～2.0％，P，S＜0.05％，其余为铁，制造时预先将一个螺纹钢筋网放进铸型型腔中，然后将高铬铸铁铁水注入型腔。本发明方法生产工艺简单，衬板强度比普通高铬铸铁衬板提高50～120％，冲击韧性提高150～250％。文档编号B22D19/02GK1099075SQ94107290公开日1995年2月22日申请日期1994年6月28日优先权日1994年6月28日发明者符寒光,许军,吴建中申请人:冶金工业部北京冶金设备研究院