一种耐磨衬板的制作方法

本发明属于金属材料，尤其是涉及一种破碎机或者矿石磨粉机的衬板。

背景技术：

分案申请信息：

本申请是以下申请的分案申请，

原申请号：2017110749797；

原发明创造名称：一种耐腐蚀耐磨的衬板；

原申请日：2017年11月06日。

目前，球磨机、雷蒙机采用的衬板以钢板或者是高锰钢为主，球磨机是物料被破碎之后再进行粉碎的关键设备，它广泛应用于水泥、硅酸盐制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨，球磨机由给料部、出料部、回转部、减速机、小传动齿轮、电机、电控等主要部分组成，中空轴采用铸钢件，内衬可拆换，回转大齿轮采用铸件滚齿加工，筒体内镶有耐磨衬板，具有良好的耐磨性。

耐磨衬板，是指耐磨钢板通过切割、卷板变形、打孔和焊接等生产工艺加工而成各

种耐磨衬板，如输送机衬板、给煤机底板/旋风分离器倒锥和衬板、耐磨叶片，耐磨寿命可比普通钢板提高10倍以上，我国每年要消耗磨机衬板约20万吨，破碎机衬板约20万吨，价值近20亿元，因此，降低衬板材料生产成本、延长衬板材料的使用寿命具有十分重要的经济意义，专利201310727251中公开了一种耐磨衬板的制备方法，制备方法为：1、铸造砂型的准备；2、熔炼过程，采用熔炼炉进行熔融冶炼，使得熔融金属由如下组分及其质量百分比组成：c：3.0～3.2％、si：0.3～0.4％、mn：0.5～0.7％、cr：2～3％、mo：2.8～3.1％、cu：0.8～1.2％、v：8～9％、b：0.002～0.003％、sn：0.04～0.05％、te：0.02～0.03％、ce：0.01～0.02％、zr：0.03～0.04％、y：0.004～0.005％、p：0.01～0.02％、s：0.001～0.002％，余量为fe及不可避免的杂质，其中：cu/sn＝20～24％；3、浇铸过程；4、热处理，其中：风淬处理在振动工作平台上进行，该技术方案中的组分仍需进一步改进以提高其使用寿命，且合金含量较高，增加了成本，耐磨材料的实际成分离共晶点较远，液固两相区域过宽，易呈现糊状凝固特点，易堵住补缩通道，容易产生缩松、缩孔的现象，该技术方案有待改进，由鞍钢集团矿业公司申报的专利2007101590010，发明创造名称“一种破碎机双金属耐磨衬板及其制造方法”，通过查看其双金属组分，实际上是利用高铬钢和普通钢材组合，从技术原理看，高铬钢耐磨性能优良，但是，难以抗击高冲击力，所以，用作破碎机衬板并不是很合适，另外，其13~22%的铬含量也难言其宣称的经济性，因为此含量的高铬钢并不经济，高冲击力的场合使用高锰钢更合适，高温下磨粉效果更好，但是，高温同样对衬板材料的耐高温性提出了挑战。

技术实现要素：

技术问题的由来：耐冲击力和物体的脆硬性通常情况下成反比，但对大多数矿石破碎，磨粉设备而言，往往同步需要材料具备优良的耐冲击性能和耐磨性能，耐磨性能与脆硬性成正比，单一的金属材料难以同步达到这两种性能。

技术方案：一种耐腐蚀耐磨的衬板，耐腐蚀耐磨的衬板分为破碎机干磨衬板、磨粉机干磨衬板和湿磨衬板，湿磨衬板用于磨粉机，耐腐蚀耐磨的衬板由高铬钢、高锰钢、破碎机底板、磨粉机底板组成，其特征是：

所述的高铬钢由以下元素组成：c：1.2~2.4%，v：1.0~2.0%，si：0.6~0.8%，w：0.5~0.8%，mn：0.6~0.8%，cr：6.0~9.0%，mo：0.05~0.08%，ni：0.6~0.7%，p：≤0.04%，s：≤0.04%，其中，百分比为质量百分比；

所述的高锰钢由以下元素构成：c：0．90～1．50%，mn：10.0～15．0%，si：0．30～1.0%，s：≤0.05%，p：≤0.10%，其中，百分比为质量百分比；

所述的破碎机底板由以下元素构成：c：0．80～1．20%，mn：0.9～1.4%，si：0．60～1.0%，cr：3.0~5.0%s：≤0.06%，p：≤0.06%re：0.02%，al：3~6%，其中，百分比为质量百分比；

所述的磨粉机底板由以下元素构成：c：1.2～2.4%，mn：0.9～1.4%，si：0．60～1.0%，cr：3.0~5.0%，w：0.5~0.8%s：≤0.06%，p：≤0.06%，re：0.02%，其中，百分比为质量百分比；

其余元素是铁和杂质，

所述的破碎机干磨衬板由高锰钢的锥台体和破碎机底板组成，所述的锥台体的锥度为3到5度，锥台体的大头利用破碎机底板浇铸在一起，锥台体的小头凸出底板正表面0.2~0.5cm，锥台体的大头距离破碎机底板背面0.5~2cm，所述的正表面是指衬板工作面；

所述的磨粉机干磨衬板由高锰钢的锥台体和磨粉机底板组成，所述的锥台体的锥度为3到5度，锥台体的大头利用磨粉机底板浇铸在一起，锥台体的小头和磨粉机底板正表面为同一平面，锥台体的大头距离磨粉机用底板背面0.5~2cm，所述的正表面是指衬板工作面，标准件磨粉机干磨衬板需要进行钻孔处理的，先钻孔，后进行热处理，非标准件磨粉机干磨衬板热处理只限于锥台体区域，并且标注钻孔指示线，方便后续工艺钻孔；

所述的湿磨衬板分两种，一种是由高锰钢的内锥台体，高铬钢的外锥台体和磨粉机底板组成，内外锥台体形成包覆关系，即通过高铬钢的外锥台体包覆住高锰钢的内锥台体，防止高锰钢生锈，锥台体的锥度为3到5度，锥台体的大头利用磨粉机底板浇铸在一起，锥台体的小头和磨粉机底板正表面为同一平面，锥台体的大头距离磨粉机底板背面0.5~2cm，所述的正表面是指衬板工作面，标准件湿磨衬板需要进行钻孔处理的，先钻孔，后进行热处理，非标准件湿磨衬板热处理只限于锥台体区域，并且标注钻孔指示线，方便后续工艺钻孔；

另一种是由高铬钢的锥台体和磨粉机底板组成，锥台体的锥度为3到5度，锥台体的大头利用磨粉机底板浇铸在一起，锥台体的小头和磨粉机底板正表面为同一平面，锥台体的大头距离磨粉机底板背面0.5~2cm，所述的正表面是指衬板工作面，标准件湿磨衬板需要进行钻孔处理的，先钻孔，后进行热处理，非标准件湿磨衬板热处理只限于锥台体区域，并且标注钻孔指示线，方便后续工艺钻孔，

冶炼使用的熔炉为碱性坩埚，

高铬钢和高锰钢的锥台体先行加工，用碱性坩埚的感应电炉熔炼高铬钢和高锰钢，在1360～1400℃时浇注，然后利用砂型或者精密铸造方法将高锰钢形成锥台体，锥台体锥度为3到5度，高铬钢形成锥台体或者和高锰钢的锥台体共同形成锥台体，即高铬钢形成外锥台体、高锰钢形成内锥台体；

将上述高铬钢和高锰钢的锥台体经过抛丸处理后，固定在板式骨架上，再置入衬板铸造型腔内，预热到200～250℃，预热后合箱，浇入底板板体熔液，浇注温度为1500~1540℃；使高铬钢和高锰钢的锥台体与衬板底体达到冶金结合；

热处理工艺：

将清理干净的耐磨衬板工件装入热处理炉中，工艺要点：1小时内升温到300～400℃，然后按每小时50～80℃的速度升温至1000～1100℃，保温3～4小时，使高铬钢和高锰钢的锥台体充分奥氏体化，然后将其淬入水中进行水韧处理；在水韧处理过程中由于锥台体在底板的内部，因此其获得的冷却速度与其空冷的冷却速度相似，从而达到对锥台体风冷淬火处理的效果，在热处理步骤中，标准件有孔衬板采用先钻孔，后热处理，这样，加强了孔的硬度，而且，热处理的孔边缘的硬度很高，这样，孔径不容易变大，从而延长了产品寿命；

划定钻孔区，非标衬板，将没有高铬钢和高锰钢的区域划设为钻孔区，方便后续加工。

有益效果：对衬板材料分为干磨和湿磨，破碎机和磨粉机分类，从而针对各自不同的工作条件采用合适的材料，达到防腐蚀，耐磨的目的，同时考虑材料成本、制造工艺和产品使用说明，利用中铬和低铬不锈钢替代高铬不锈钢降低成本，将高锰钢和韧性底板结合在一起，兼顾高锰钢的耐冲击力和底板的韧性，破碎机衬板将锥台体凸出，采用硬软材料结合方法有利于提高材料的利用率和破碎效率。

附图说明

附图1是实施例1到实施例4的高铬钢元素组分表，元素含量以质量百分比计算；

附图2是实施例1到实施例4的高锰钢元素组分表，元素含量以质量百分比计算；

附图3是实施例1到实施例4的破碎机底板元素组分表，元素含量以质量百分比计算；

附图4是实施例1到实施例4的磨粉机底板元素组分表，元素含量以质量百分比计算；

附图5是耐腐蚀耐磨衬板结构主视图；

附图6是耐腐蚀耐磨衬板结构俯视图，

其中，1是高铬钢和高锰钢锥台体，2是钻孔指示线，3是底板，11是高铬钢的锥台体，12是高锰钢的锥台体，h1是高铬钢和高锰钢的高度，h2是底板没有高铬钢和高锰钢区域的高度。

具体实施方式

申请人结合附图予以说明耐腐蚀耐磨的衬板的构造和实施例，

在合金中，添加钨元素和少量的铼元素会增加产品的红硬性，而磨粉机对产品的红硬性有很高的要求，因此在磨粉机底板中添加了钨元素和少量的铼元素；添加铝元素会增加产品的可塑性，所以在破碎机底板添加了铝元素增加产品的可塑性，防止衬板破裂，碳含量也对产品硬度和脆度有影响。

从附图1到附图4分别表示的是高铬钢、高锰钢、破碎机底板和磨粉机底板的元素质量百分比含量，需要指出的是，一般不锈钢其中铬含量为13~22%，而附图1的铬含量并没有达到不锈钢的铬含量标准，这是因为对于衬板材料而言，本身其使用寿命不是很长，将铬含量提高会增加产品成本，但是，衬板对不锈钢的防锈要求和标准又没有那么高，增加铬含量造成了浪费，因此，使用中等含量的铬不锈钢，以达到物尽其用的目的。

在附图6中，高铬钢是包覆着高锰钢，这样，一方面可以防止产品生锈，保证产品的外观，另外，生锈也会造成高锰钢性能的降低，需要说明的是，附图6中高锰钢和高铬钢是凸出在底板上面的，这是方便介绍其原理，实际上高铬钢和高锰钢是镶嵌在底板中，耐磨衬板分两种，一种整体是板材，即锥台体小头表面和底板表面处于同一平面，一种是锥台体凸出底板表面0.2到0.5cm，由于高铬钢和高锰钢的硬度远大于底板的硬度，从概率角度说，碰撞次数相同的情况下，底板区域磨损程度大于高铬钢和高锰钢区域的磨损，这样，高铬钢和高锰钢区域就会随着使用时间的增加凸出在衬板表面，此时，高铬钢和高锰钢区域的碰撞次数会多于底板区域的碰撞次数，从而加速高铬钢和高锰钢区域的磨损，相对延缓了底板区域的磨损，底板区域其高度分两部分，即有高铬钢和高锰钢的区域，其高度为h2，没有高铬钢和高锰钢区域的，其高度为h2+h1，而高铬钢和高锰钢的高度为h1，当高铬钢和高锰钢磨损完后，虽然没有高铬钢和高锰钢的区域磨损速度快于高铬钢和高锰钢的磨损，但是由于存在h2，高铬钢和高锰钢磨损完后，h2区域也磨损完毕，另外，从破碎或磨粉效率看，高铬钢和高锰钢凸出后，矿石碰撞到锥台体上，矿石受到的压强要大于平板式的衬板，这样，矿石更容易破碎，特别是破碎机，能够提高生产效率，并且现在使用的颚式破碎机其衬板也不是平板，而是槽板，采用一种材质的颚式破碎机衬板最大的缺点就是凸出部分会渐渐磨平，造成破碎效率越来越低，完全磨平之后，不开槽就没办法使用，，因此，对于破碎机而言，高锰钢和高铬钢的锥台体凸出底板上表面0.2到0.5cm，这样，保证产品工作时有好的工作效率。

锥台体成等距离分布，所述的等距离分布是指锥台体在纵向和横向分布上的距离相等。

而在产品的干磨中，产品的硬度是影响磨粉效率和速度的关键，在湿磨中，防腐才是需要衡量的因子，

3)熔炼和浇注

用碱性坩埚的感应电炉熔炼耐磨块，用粘土砂，金属型不设冒口；1360～1400℃浇注，喷丸清理后备用；

衬板底体浇注要求，水玻璃砂造型，钢水亦用碱性埚炉熔炼，底板浇注温度为1500~1540℃左右，

衬板底体的浇注，将上述锥台体经过抛丸处理后，固定在板式骨架上，再置入衬板板体铸造型腔内，预热到200℃左右，预热后合箱，浇入底板熔液，使锥台体与衬板底体达到冶金结合；

热处理工艺：

将清理干净或者经过钻孔的衬板工件装入热处理炉中，工艺要点：1小时升温到300～400℃，然后按每小时50～80℃的速度升温至1000～1100℃，使高锰钢和高铬钢充分进行奥氏体化，保温3～4小时，然后将其淬入水中进行水韧处理，使锥台体达到风冷淬火效果，洛氏硬度达到hrc58～70，提高衬板使用寿命和破碎效率，降低备件消耗。