CN103397273A - 一种无碳化物贝氏体钢、采用该钢体的齿板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无碳化物贝氏体钢及采用该无碳化物贝氏体钢作材料制备而成的齿辊式破碎机齿板；该贝氏体钢的化学成分及其重量配比为：C0.3~0.4%、Si1.0~2.0%、Mn1.5~2.5%、Cr0.8~1.4%、Mo0.1~0.6%、Ni0.8~1.6%、B0.004~0.008%、Ti0.2~0.5%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。本发明利用该无碳化物贝氏体钢经特定的加工工艺制备齿辊式破碎机齿板，该齿板具有较好的强韧性配合，使其达到齿辊式破碎机齿板的工作效能指标，并且大大提高了该齿辊式破碎机齿板的抗磨性及寿命，降低成本。

Description

一种无碳化物贝氏体钢、采用该钢体的齿板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无碳化物贝氏体钢、采用该无碳化物贝氏体钢作为材料制备而成的齿辊式破碎机齿板及该齿辊式破碎机齿板的制备方法。

背景技术

典型贝氏体是由贝氏体铁素体和碳化物组成的非片层状组织；无碳化物贝氏体是一种新型贝氏体组织，组织由贝氏体铁素体（BF）和残余奥氏体（AR）组成，是贝氏体转变初期阶段产物，组织中无碳化物存在；与典型贝氏体组织相比，组织中的残余奥氏体取代了典型贝氏体中的碳化物，极大的改善了材料的冲击性能；该材料具有高强、高韧、抗磨、可焊等特点。

齿辊式破碎机具有结构紧凑，布置灵活，所占空间尺寸小，噪声低，结构简单，维修方便、生产率高、安全可靠等特点，广泛应用于冶金、煤炭、电力、建材、耐火材料等行业的中等硬度的物料破碎；齿辊式破碎机是利用两个耐磨合金齿辊相对旋转产生的剪切力和高挤压力来破碎物料，破碎物料时，物料进入两齿辊间隙的破碎腔，受到两齿辊相对旋转的挤压力和剪切力作用，在挤压、剪切作用下，将物料破碎成需要的粒度。齿板是齿辊式破碎机的主要磨损零件, 工作时直接与物料接触，受到物料产生的挤压力和磨料磨损，主要的失效形式有齿冠的变形、断裂和磨损，实际生产中齿板的消耗量很大。目前齿板的制造材料主要有高锰钢、中锰合金钢、马氏体组织的合金耐磨钢及高铬铸铁与碳钢的复合材料，实际使用效果均不是很理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中齿辊式破碎机的齿板易变形、断裂和磨损的问题，提供一种无碳化物贝氏体钢及其在齿辊式破碎机齿板中的应用，该无碳化物贝氏体钢具有高强、高韧、抗磨、可焊等特性，使齿辊式破碎机齿板的抗磨性及寿命得到大大提高。

本发明的另一目的是提供一种齿辊式破碎机齿板的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种无碳化物贝氏体钢，其化学成分及其重量配比为：C 0.3~0.4%、Si 1.0~2.0%、Mn 1.5~2.5%、Cr 0.8~1.4%、Mo 0.1~0.6%、Ni 0.8~1.6%、B 0.004~0.008%、Ti 0.2~0.5%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。

上述贝氏体钢的化学成分及其重量配比为：C 0.3%、Si 1.0%、Mn 1.5%、Cr 0.8%、Mo 0.1%、Ni 0.8%、B 0.004%、Ti 0.2%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。

上述贝氏体钢的化学成分及其重量配比为：C 0.35%、Si 1.5%、Mn 2.0%、Cr 1.2%、Mo 0.4%、Ni1.2%、B 0.006%、Ti 0.3%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。

本发明采用的另一个技术方案如下：

一种采用上述无碳化物贝氏体钢作材料制备而成的齿辊式破碎机齿板，该齿板中各个组分的作用为：碳是低合金钢中重要的合金元素，主要对钢的硬度、耐磨性、综合性能（强度、塑性等）产生较大的影响，随着碳含量的增加，材料的硬度和强度增加，但塑韧性降低；硅可在一定范围提高钢的强度，增加钢的韧性，提高钢的回火抗力；锰、钼和硼均能提高钢的淬透性；铬能提高钢的淬透性和回火稳定性，镍能大幅度提高钢的韧性，钛能细化钢的组织。

上述齿辊式破碎机齿板的制备方法，包括以下步骤：

（1）消失模铸造工艺：采用EPS泡沫制备齿辊式破碎机齿板模型，涂挂耐火涂料并烘干后装箱，再在负压状态下烧壳成型； 

（2）再采用中频感应炉制备无碳化物贝氏体钢，具体过程为：将废钢熔化成钢液，炉前进行化学成分检测，再通过添加合金和纯金属调整钢液成分至其化学成分及重量配比为：C 0.3~0.4%、Si 1.0~2.0%、Mn 1.5~2.5%、Cr 0.8~1.4%、Mo 0.1~0.6%、Ni 0.8~1.6%、B 0.004~0.008%、Ti 0.2~0.5%、P≤0.015%、S≤0.015%及余量为Fe和伴随的杂质，再进行脱氧处理，出炉，制得；再将上述制得的无碳化物贝氏体钢振动浇注到步骤（1）经烧壳成型制得的模具中，即得齿辊式破碎机齿板铸件；其中，出炉温度为1650~1690℃，浇注温度为1550~1640℃；

（3）热处理工艺：将步骤（2）制得的铸件加热到950℃进行奥氏体化，再经空冷或风冷处理，最后在250℃下进行低温回火处理，即得齿辊式破碎机齿板。

综上所述，本发明的无碳化物贝氏体钢通过设置特定的配方及含量，使其具有高强、高韧、抗磨和可焊的特性，并利用该无碳化物贝氏体钢经特定的加工工艺制备齿辊式破碎机齿板，该齿板具有较好的强韧性配合，使其达到工作效能指标，并且大大提高了该齿辊式破碎机齿板的抗磨性及寿命，降低成本。

附图说明

图1为齿辊式破碎机齿板的组织的TEM图像。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的描述，但它们不是对本发明的进一步限制。

实施例1

碳化物贝氏体钢化学成分及其重量百分比为：C 0.3%、Si 1.0%、Mn 1.5%、Cr 0.8%、Mo 0.1%、Ni 0.8%、B 0.004%、Ti 0.2%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。

采用上述碳化物贝氏体钢（ZG35Si2Mn2Ni2CrMoBTi）作为材料，通过消失模铸造工艺及热处理工艺制备齿辊式破碎机齿板；具体过程为：采用消失模工艺铸造成型，采用EPS泡沫制备齿辊式破碎机齿板模型，涂挂耐火涂料并烘干后装箱，再在负压状态下烧壳成型；再采用0.75吨中频感应炉制备无碳化物贝氏体钢，具体过程为：将废钢熔化成钢液，炉前进行化学成分检测，再通过添加合金和纯金属调整钢液成分至其化学成分及重量配比为：C 0.3%、Si 1.0%、Mn 1.5%、Cr 0.8%、Mo 0.1%、Ni 0.8%、B 0.004%、Ti 0.2%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质，再进行脱氧处理，出炉，制得无碳化物贝氏体钢；再将上述制得的无碳化物贝氏体钢振动浇注到经烧壳成型制得的模具中，即得齿辊式破碎机齿板铸件；其中，出炉温度为1650~1690℃，浇注温度为1550~1640℃；再将上述制得的铸件加热到950℃进行奥氏体化，再经空冷或风冷处理，最后在250℃下进行低温回火处理，即得齿辊式破碎机齿板。

如图1所示，经上述回火处理后的齿板的组织由贝氏体铁素体和残余奥氏体组成，属无碳化物贝氏体组织，是典型贝氏体组织转变的初期阶段产物，该组织保留了典型贝氏体组织的工艺特点，具有比典型贝氏体组织更良好的综合机械性能。

采用无碳化物贝氏体钢制备的齿辊式破碎机强力齿板、一级破碎齿板和二级破碎齿板，已应用于冶金、煤炭、电力等行业的矿石、煤炭和煤矸石等物料的破碎中；与现有技术中的齿板相比，该齿板的综合性能优异，抗磨性好，齿板寿命提高1~2倍。

实施例2

碳化物贝氏体钢化学成分及其重量百分比为：C 0.4%、Si 2.0%、Mn 2.5%、Cr 1.4%、Mo 0.6%、Ni 1.6%、B 0.008%、Ti 0.5%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。

采用上述碳化物贝氏体钢作为材料，通过消失模铸造工艺及热处理工艺制备齿辊式破碎机齿板；具体过程为：

（1）消失模铸造工艺：采用EPS泡沫制备齿辊式破碎机齿板模型，涂挂耐火涂料并烘干后装箱，再在负压状态下烧壳成型； 

（2）再采用中频感应炉制备无碳化物贝氏体钢，具体过程为：将废钢熔化成钢液，炉前进行化学成分检测，再通过添加合金和纯金属调整钢液成分至其化学成分及重量配比为：C 0.4%、Si 2.0%、Mn 2.5%、Cr 1.4%、Mo 0.6%、Ni 1.6%、B 0.008%、Ti 0.5%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质，再进行脱氧处理，出炉，制得；再将上述制得的无碳化物贝氏体钢振动浇注到步骤（1）经烧壳成型制得的模具中，即得齿辊式破碎机齿板铸件；其中，出炉温度为1650~1690℃，浇注温度为1550~1640℃；

（3）热处理工艺：将上述制得的铸件加热到950℃进行奥氏体化，再经空冷或风冷处理，最后在250℃下进行低温回火处理，即得齿辊式破碎机齿板。

上述齿辊式破碎机齿板采用不同热处理工艺后的力学性能如表1所示：

表1

冷却方式	抗拉强度σb/MPa	硬度/HRC	冲击韧度Aku/J
				空冷	1425~1553	42~51	30~42
风冷	1624~1708	47~56	26~35

与现有技术中的齿板相比，该齿板的综合性能优异，抗磨性好，齿板寿命提高1~2倍。

实施例3

碳化物贝氏体钢化学成分及其重量百分比为：C 0.35%、Si 1.5%、Mn 2.0%、Cr 1.2%、Mo 0.4%、Ni1.2%、B 0.006%、Ti 0.3%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。

采用上述碳化物贝氏体钢（ZG35Si2Mn2Ni2CrMoBTi）作为材料，通过消失模铸造工艺及热处理工艺制备齿辊式破碎机齿板；具体过程为：采用消失模工艺铸造成型，采用EPS泡沫制备齿辊式破碎机齿板模型，涂挂耐火涂料并烘干后装箱，再在负压状态下烧壳成型；再采用0.75吨中频感应炉制备无碳化物贝氏体钢，具体过程为：将废钢熔化成钢液，炉前进行化学成分检测，再通过添加合金和纯金属调整钢液成分至其化学成分及重量配比为：C 0.35%、Si 1.5%、Mn 2.0%、Cr 1.2%、Mo 0.4%、Ni1.2%、B 0.006%、Ti 0.3%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质，再进行脱氧处理，出炉，制得无碳化物贝氏体钢；再将上述制得的无碳化物贝氏体钢振动浇注到经烧壳成型制得的模具中，即得齿辊式破碎机齿板铸件；其中，出炉温度为1650~1690℃，浇注温度为1550~1640℃；再将上述制得的铸件加热到950℃进行奥氏体化，再经空冷或风冷处理，最后在250℃下进行低温回火处理，即得齿辊式破碎机齿板。

与现有技术中的齿板相比，该齿板的综合性能优异，抗磨性好，齿板寿命提高1~2倍。

虽然结合具体实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但并非是对本专利保护范围的限定。在权利要求书所限定的范围内，本领域的技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改或调整仍受本专利的保护。

Claims (5)

1.一种无碳化物贝氏体钢，其特征在于：该贝氏体钢的化学成分及其重量配比为：C 0.3~0.4%、Si 1.0~2.0%、Mn 1.5~2.5%、Cr 0.8~1.4%、Mo 0.1~0.6%、Ni 0.8~1.6%、B 0.004~0.008%、Ti 0.2~0.5%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。

2.根据权利要求1所述的无碳化物贝氏体钢，其特征在于：该贝氏体钢的化学成分及其重量配比为：C 0.3%、Si 1.0%、Mn 1.5%、Cr 0.8%、Mo 0.1%、Ni 0.8%、B 0.004%、Ti 0.2%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。

3.根据权利要求1所述的无碳化物贝氏体钢，其特征在于：该贝氏体钢的化学成分及其重量配比为：C 0.35%、Si 1.5%、Mn 2.0%、Cr 1.2%、Mo 0.4%、Ni1.2%、B 0.006%、Ti 0.3%、P≤0.015%，和S≤0.015%，余量为Fe和伴随的杂质。

4.一种齿辊式破碎机齿板，其特征在于：该齿板采用无碳化物贝氏体钢作材料制备而成。

5.一种齿辊式破碎机齿板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）消失模铸造工艺：采用EPS泡沫制备齿辊式破碎机齿板模型，涂挂耐火涂料并烘干后装箱，再在负压状态下烧壳成型； 

（2）再采用中频感应炉制备无碳化物贝氏体钢，具体过程为：将废钢熔化成钢液，炉前进行化学成分检测，再通过添加合金和纯金属调整钢液成分至其化学成分及重量配比为：C 0.3~0.4%、Si 1.0~2.0%、Mn 1.5~2.5%、Cr 0.8~1.4%、Mo 0.1~0.6%、Ni 0.8~1.6%、B 0.004~0.008%、Ti 0.2~0.5%、P≤0.015%、S≤0.015%及余量为Fe和伴随的杂质，再进行脱氧处理，出炉，制得；再将上述制得的无碳化物贝氏体钢振动浇注到步骤（1）经烧壳成型制得的模具中，即得齿辊式破碎机齿板铸件；其中，出炉温度为1650~1690℃，浇注温度为1550~1640℃；

（3）热处理工艺：将步骤（2）制得的铸件加热到950℃进行奥氏体化，再经空冷或风冷处理，最后在250℃下进行低温回火处理，即得齿辊式破碎机齿板。

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