CN103522016A - 半自磨机中筒体筒体衬板的加工方法 - Google Patents

半自磨机中筒体筒体衬板的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了半自磨机中筒体衬板的加工方法。提升条设置在筒体衬板的中央，提升条上部设置为直角，提升条下部设置为钝角，并在提升条两边对称均布设置有加强筋及吊装孔。产品采用超高锰合金钢；其配方各元素按重量百分比为，碳：1.0~1.4，锰：17~19，磷：＜0.05，硅：0.3~1.0，硫：＜0.05，铝：＜0.2，钒：＜0.5，铬：1.5~2.5，镍：≤1.5，铜：≤0.5-1，钼：0.3-1.0，铼：微量，其余为铁。本发明通过改变材料配方，设计筒体衬板结构，优化热处理工艺，提高了筒体衬板的整体强度及硬度，满足设备的机械性能。降低了劳动强度，延长了设备的使用寿命，至少在六个月以上，提高了经济效益。

Description

半自磨机中筒体筒体衬板的加工方法
技术领域
   本发明涉及到半自磨机，特别是涉及到一种半自磨机中筒体衬板的加工方法。
背景技术
   半自磨机是国内外火电、矿山、化工、冶金等行业生产中主要粉碎研磨设备，筒体衬板和磨球则是半自磨机正常运转中的主要工作部件。其工作原理：矿石随筒体转动，位置迅速提高，很快从受压状态转为张力状态。当矿石重力克服离心力时，矿石就脱离筒体落下，但各种粒度矿石下落的路径是不同的。大块矿石由于重力大，上身到较低高度时首先滑落下来，同时对较小颗粒产生冲击和磨碎作用，随后往筒体中心层移动；中等块的矿石随筒体到达较高的位置后按泻落状态滚落下来，矿石相互磨剥形成泻落区；小块矿石随筒体达到更高位置沿抛物线轨迹落下，形成矿石瀑落区。此时的冲击力使矿石磨碎成细粒，合乎产品粒度要求的颗粒通过出料端格筛从中部排出。
    现有半自磨机主要存在问题：
1.国内半自磨机筒体衬板一般采用铬钼合金，不能满足现场的时间使用要求，使用寿命在3个月左右。
2.筒体衬板中部提升条部位薄弱，强度不够，容易使筒体衬板失效。
   如：金川集团股份有限公司110万吨/年铜炉渣选矿项目在试生产阶段，发现5800×5800mm半自磨机筒体衬板和衬板提升条部位及出料端衬板有碎裂现象。导致磨机的衬板使用寿命不够，影响设备的正常运转。
从现场实地考察情况看，衬板碎裂现象主要发生在衬板的四个边角和衬板上的提升条部位及应力集中部位。
目前金川集团选矿厂半自磨机选用的是铬钼合金衬板，其使用寿命低于四个月。
 传统筒体衬板安装形式及变位原因分析：
传统筒体衬板共计160块，长1410mm，宽约440mm，筒体衬板单边凸起80mm为提升条，筒体衬板中间有两个螺栓孔，孔距870mm，筒体衬板是靠两根M58的扁头螺栓固定在筒体上。
实践证明筒体衬板在长度和宽度方向上都有弯曲，且提升条部分磨损严重，顺磨机转向磨损成斜坡状。其原因一是筒体衬板较长易变形；二是提升条较高，使钢球冲击力太强，造成筒体衬板应力变形。
    随着现代化生产的发展，半自磨机需求量越来越多，半自磨机的直径也越来越大，直径五米左右的半自磨机在生产中已广泛应用，因此对筒体衬板和磨球的质量要求越来越高。由于筒体衬板和磨球长期处在严酷的工况中，维修量和更换量都相当大，不仅浪费人力、物力、财力，且直接影响生产效率，影响现代化企业的文明生产。因此，选择新型抗磨、抗冲击材质的筒体衬板，创造半自磨机内部结构，是提高产量、降低消耗、争取良好经济和文明环境的重要途径。
 发明内容
本发明的目的就是要提供一种半自磨机中筒体衬板的加工方法，它能克服现有设备存在的以上缺陷。本发明的目的是这样实现的，半自磨机中筒体衬板，包括提升条下部，提升条，提升条上部，其特征在于：提升条设置在筒体衬板的中央，提升条上部设置为直角，便 于提升钢球，提升条下部设置为钝角，并在提升条上部、提升条下部上对称均布设置有加强筋，在加强筋筋板上设置有吊装孔。
  半自磨机中筒体衬板的加工方法，其特征在于：采用超高锰合金钢；其配方各元素按重量百分比为，碳：1.0~1.4，锰：17~19，磷：＜0.05，硅：0.3~1.0，硫：＜0.05，铝：＜0.2，钒：＜0.5，铬：1.5~2.5，镍：≤1.5，铜：≤0.5-1，钼：0.3-1.0，铼：微量，其余为铁。
   半自磨机中筒体衬板的加工方法，其特征在于：采用砂型铸造；工艺流程为：根据设计图纸确定产品尺寸→模具样板制作→模具制作→造型→涂高温涂料→配箱→尺寸检验→合箱→根据配方配料→冶炼温度1420℃—1430℃·炉前化学成份分析·成份调整→测温是否达到冶炼温度→浇注温度≤1500℃，每块浇注时间为15~20秒→保温时间为24小时·在200℃以下开箱→半成品检验·性能试验确认→除冒口→热处理→机械性能检测：→成品按图检验，不符要求的产品重新回炉→包装·标识→进库。
   所述的热处理工艺为：加热到1100℃，保温4小时，水淬，再经250℃回火处理，保温4小时，冷却方式为随炉冷却。
所述的机械性能检测为：抗拉强度σb≥400MPa；屈服强度σS≥510MPa；延伸率δ≥14%；断面收缩ψ≥12%，硬度HB222~230。
本发明通过改变筒体衬板的材料配方，采用超高锰钢，因超高锰钢具有良好的韧性和加工硬化能力，提高筒体衬板的淬透性、抗蠕性和耐磨性。设计筒体衬板结构，优化热处理工艺，提高了筒体衬板的整体强度及硬度，满足设备的整体机械性能。与传统筒体衬板相比抗拉强度σb提高了18.2%，屈服强度σS提高了7%，冲击值ak提高了22%，延伸率δ提高了30.3%，硬度提高了9.7%。减少了检修次数，避免了重复劳动，降低了劳动强度，延长了设备的使用寿命，至少在六个月以上，提高了经济效益。
 
附图说明
图1是传统筒体衬板的立体结构示意图；
图2是本发明筒体衬板的立体结构示意图；
图3是本发明结构示意图中的主视图；
图4是本发明结构示意图中的俯视图；
图5是本发明结构示意图中的仰视图；
图6是本发明结构示意图中的左视图；
1.提升条下部， 2.提升条， 3.提升条上部，  4. 加强筋 ，5.吊装孔，6.筒体衬板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明；
半自磨机中筒体衬板，包括提升条下部1，提升条2，提升条上部3，其特征在于：提升条2设置在筒体衬板6的中央，提升条上部3设置为直角，便于提升钢球，提升条下部1设置为钝角，并在提升条上部3、提升条下部1上对称均布设置有加强筋4，在加强筋4筋板上设置有吊装孔5。
  半自磨机中筒体衬板的加工方法，其特征在于：采用超高锰合金钢；其配方各元素按重量百分比为，碳：1.0~1.4，锰：17~19，磷：＜0.05，硅：0.3~1.0，硫：＜0.05，铝：＜0.2，钒：＜0.5，铬：1.5~2.5，镍：≤1.5，铜：≤0.5~1，钼：0.3~1.0，铼：微量，其余为铁。
   半自磨机中筒体衬板的加工方法，其特征在于：采用砂型铸造；工艺流程为：根据设计图纸确定产品尺寸→模具样板制作→模具制作→造型→涂高温涂料→配箱→尺寸检验→合箱→根据配方配料→冶炼温度1420℃—1430℃·炉前化学成份分析·成份调整→测温是否达到冶炼温度→浇注温度≤1500℃，每块浇注时间为15~20秒→保温时间为24小时·在200℃以下开箱→半成品检验·性能试验确认→除冒口→热处理→机械性能检测→成品按图检验，不符要求的产品重新回炉→包装·标识→进库。
   所述的热处理工艺为：加热到1100℃，保温4小时，水淬，再经250℃回火处理，保温4小时，冷却方式为随炉冷却。
      所述的机械性能检测为：抗拉强度σb≥400MPa；屈服强度σS≥510MPa；延伸率δ≥14%；断面收缩ψ≥12%，硬度HB222~230。
 
具体实施时，由于半自磨机的破碎作用，筒体衬板必然要承负着磨球和物料的冲击，这就要求筒体衬板的材质本身有足够的韧性和抗冲击性。
为强化提升条等薄弱部位，改进筒体衬板的结构，从而确保铸件的整体性能达到要求。
提升条设置在筒体衬板中间，提升条两端受力均匀，提升条截面成梯形强度加大，提升条两边提升条下部、提升条上部设置有加强筋，加强筋板上设置有吊装孔，安装起吊方便。根据用户要求筒体衬板的高矮，只要改变提升条的高度，其余尺寸不变。
筒体衬板结构改进后，通过改进超高锰合金钢的配方、采用热处理新工艺等措施，很好的解决耐磨超高锰合金钢的淬透性、抗蠕性和耐磨性问题，提高超高锰合金钢的初始硬度和整体机械性能，半自磨机各项工艺指标将有所提高，并与半自磨机上其它零部件格子板、端筒体衬板同步磨损，一同更换，减少检修次数，避免重复劳动，降低成本，提高效益。
本发明生产的产品符合相关的国际标准ASM、ACI、AISI、SEB、JSSA/SC和国内标准DL、GB、YB。
a、产品材料执行标准为Q/321282HZC01-2007；
 b 、钢铁及合金化学分析方法执行GB/T223； 
 c、钢的化学分析试样取样法及成品化学成份允许偏差按GB/T222规定执行；
   d、金属拉力试验方法执行GB/T228；
   e、金属夏比冲击试验方法执行GB/T229；
 f、金属洛氏硬度试验方法执行GB/T230；
   g、铸件、尺寸公差执行GB/T6414；
 h、铸件重量公差执行GB/T11351；
 i、钢的显微组织检验法执行GB/T13298；
 j、钢的抗氧化性能测定方法执行GB/T13303；
k、铸钢件应符合JB/T5000.6-2007《铸钢件通用技术条件》；
l、铸钢件补焊应符合JB/T5000.7-2007《铸钢件补焊通用技术条件》；
m、防锈包装应符合GB4879-85的有关规定；
n、涂装应符合JB/T5000.12-2007《涂装通用技术条件》
o、热处理符合GB5615-85《铸钢件热处理状态的名称、定义及代号》。
筒体衬板的技术要求为：
（1）筒体衬板与格子板材质使用超高锰耐磨合金ZGMn17Cr2。进料端筒体衬板和簸箕板采用高锰合金ZGMn13Cr1；
表1                  筒体衬板与格子板主要化学成分
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
表2         进料端筒体衬板及簸箕筒体衬板主要化学成分
Figure DEST_PATH_IMAGE004AA
（2）筒体衬板厚度δ=70mm，筒体衬板厚度指和筒体连接部位厚度为70mm，截面梯形总高为218mm；
或根据用户要求制定；
（3）筒体衬板硬度HRC48~52；
（4）各配合面用板尺检验，清理打磨高点，无毛刺、疤点；
（5）筒体衬板（背面粘贴6mm防震橡胶块）与筒体固定采用高强度螺栓联接；
（6）筒体衬板制作时留有沉孔，沉孔无毛刺，沉孔尺寸按图纸要求制作；
筒体衬板铸造工艺是：
（1）、采用砂型铸造。
（2）、工艺流程为：产品尺寸链确认→模具样板制作→模具制作→造型→涂料→配箱→尺寸检验→合箱→配料→冶炼·炉前化学成份分析·成份调整→测温→浇注→保温·开箱→半成品检验·性能试验确认→除冒口（打磨）·热处理→硬度检测→成品检验→包装·标识→进库。
表3    检测设备
序号 设备名称 型号及规格 数量 试验项目
1 立式直读光谱仪 SPECTROMAXx 1 物理试验
2 冲压试验机 JB-30A 1 冲压试验
3 电动洛氏硬度计 HR-150DT 1 硬度试验
4 里氏硬度计 HLN-11A 1 硬度测试
5 液压式万能试验机 WE-600 1 理化检验
6 碳硫自动分析仪 HCS-4B 1 理化检测

Claims (5)

1.半自磨机中筒体衬板，包括提升条下部（1），提升条（2），提升条上部（3），其特征在于：提升条（2）设置在筒体衬板（6）的中央，提升条上部（3）设置为直角，便于提升钢球，提升条下部（1）设置为钝角，并在提升条上部（3）、提升条下部（1）上对称均布设置有加强筋（4），在加强筋（4）筋板上设置有吊装孔（5）。
2.半自磨机中筒体衬板的加工方法，其特征在于：采用超高锰合金钢；其配方各元素按重量百分比为，碳：1.0~1.4，锰：17~19，磷：＜0.05，硅：0.3~1.0，硫：＜0.05，铝：＜0.2，钒：＜0.5，铬：1.5~2.5，镍：≤1.5，铜：≤0.5~1，钼：0.3~1.0，铼：微量，其余为铁。
3.根据权利要求2所述的半自磨机中筒体衬板的加工方法，其特征在于：采用砂型铸造；工艺流程为：根据设计图纸确定产品尺寸→模具样板制作→模具制作→造型→涂高温涂料→配箱→尺寸检验→合箱→根据配方配料→冶炼温度1420℃—1430℃·炉前化学成份分析·成份调整→测温是否达到冶炼温度→浇注温度≤1500℃，每块浇注时间为15~20秒→保温时间为24小时·在200℃以下开箱→半成品检验·性能试验确认→除冒口→热处理→机械性能检测→成品按图检验，不符要求的产品重新回炉→包装·标识→进库。
4.根据权利要求3所述的半自磨机中筒体衬板的加工方法，其特征在于：所述的热处理工艺为：加热到1100℃，保温4小时，水淬，再经250℃回火处理，保温4小时，冷却方式为随炉冷却。
5.根据权利要求3所述的半自磨机中筒体衬板的加工方法，其特征在于：所述的机械性能检测数据为：抗拉强度σb≥400MPa；屈服强度σS≥510MPa；延伸率δ≥14%；断面收缩ψ≥12%，硬度HB222~230。
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