CN106086656A - 一种适于半自磨机使用的多元合金衬板及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适于半自磨机使用的多元合金衬板及其加工工艺，该多元合金衬板由熔炼铁水加工而成，所述熔炼铁水质量百分比的组分为：碳1.1％‑1.3％，硅0.3％‑0.8％，锰11％‑14％，铬0.8％‑1.5％，钼0.10％‑0.5％，钒0.3％‑0.7％，钛0.05％‑0.2％，磷＜0.05％，硫＜0.03％，余量为铁。本发明的技术方案提供了一种新型的适于大型半自磨机的衬板，该衬板满足了大型半自磨衬板对耐磨性、强韧性的要求，且其使用周期长，价格低廉，大大降低了选矿厂的成本。

Description

一种适于半自磨机使用的多元合金衬板及其加工工艺
技术领域
本发明涉及一种多元合金衬板的技术领域，尤其涉及一种适于半自磨机使用的多元合金衬板及其加工工艺。
背景技术
目前，国内外大型半自磨机衬板多采用高碳铬钼合金衬板。高碳铬钼合金衬板因碳含量及合金含量都比较高，所以冲击韧性都比较低，冲击值一般只有30-40焦耳，其次高碳铬钼合金衬板因为需要保证具有一定的冲韧性，热处理时通常采用风冷加回火工艺，得到组织为回火屈氏体，这种组织硬度适中耐磨性较差。由于半自磨机直径都比较大，因此半自磨在运转过程中对衬板的冲击及磨损都要比球磨机严重。以致于高碳铬钼合金衬板在使用过程中存在易断裂及耐磨性差，衬板使用周期较短等不足，使得选矿厂需要频繁更换衬板，大大降低了设备运转率和加大了选矿厂的运营成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种新型的适于大型半自磨机的衬板，以满足大型半自磨衬板对耐磨性、强韧性的要求，且能延长衬板使用周期，价格低廉，大大降低选矿厂的成本。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种适于半自磨机使用的多元合金衬板，由熔炼铁水加工而成，所述熔炼铁水质量百分比的组分为：碳1.1％-1.3％，硅0.3％-0.8％，锰11％-14％，铬0.8％-1.5％，钼0.10％-0.5％，钒0.3％-0.7％，钛0.05％-0.2％，磷＜0.05％，硫＜0.03％，余量为铁。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的多元合金衬板具有高耐磨性、耐冲击性、高屈服强度等特点，解决了半自磨机高碳铬钼合金衬板在使用过程中易断裂及耐磨性差衬板使用周期较短的不足，可广泛应用于半自磨。
本发明还公开了一种适于半自磨机使用的多元合金衬板的加工工艺，该加工工艺包括：(a)铸造成型：将熔炼铁水铸造成型，得到铸态衬板；(b)将铸态衬板进行热处理，得到所述适于半自磨机使用的多元合金衬板。
采用上述技术方案的有益效果是：本发明的加工工艺具有操作简单、制作的多元合金衬板具有高耐磨性、耐冲击性、高屈服强度等优点。
进一步地，所述铸造成型的具体方法为：将熔炼铁水浇注在事先打好的树脂自硬砂型腔中成型，成型后去掉浇冒口制成铸态衬板。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用这种铸造成型的方法，制备的多元合金衬板具有高耐磨性、耐冲击性、高屈服强度等特点，解决了半自磨机高碳铬钼合金衬板在使用过程中易断裂及耐磨性差衬板使用周期较短的不足。
进一步地，所述熔炼铁水出炉温度为1450～1480℃，浇注温度为1380～1420℃。
采用上述进一步方案的有益效果是：合适的出炉温度以及浇注温度，有利于铁水冲型；如果浇注温度过低，容易出现铸件疏松缺陷等问题；如果温度过高，容易出现铸件组织粗大等问题。
进一步地，所述铸态衬板热处理具体方法为：将铸态衬板升温后保温，之后淬火，最后沉淀处理。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用这种热处理可以使得加工出来的衬板具有高耐磨性、耐冲击性、高屈服强度等优点。
进一步地，所述铸态衬板升温后保温的具体步骤为：将制成的铸态衬板装入热处理炉，在650℃以下时进行以50～80℃/min的速率升温，升温至650℃并保温3h，在650℃以上时以100～120℃/min的速率升温，升温至1050～1070℃，保温的时间为5～6h。
采用上述进一步方案的有益效果是：合适的保温时间以及保温温度，有利于均匀细小的奥氏体晶粒形成；如果时间过短、温度过低，容易出现奥氏体化不完全或奥氏体化不均匀等问题；如果时间过长、温度过高，容易出现奥氏体晶粒粗大的问题。
进一步地，所述淬火、沉淀处理的具体步骤为：将铸态衬板淬火后以50～80℃/min的速率重新升温，升温到400℃并在400℃时保温4h，最后空气冷却。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用该温度以及淬火时间有利于单一奥氏体上弥散分布碳化物的组织形成，如果时间过短或者保温温度过低会使碳化物增多，将严重影响衬板的韧性。
附图说明
图1为本发明多元合金衬板的显微组织结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种适于半自磨机使用的多元合金衬板，由熔炼铁水加工而成，所述熔炼铁水质量百分比的组分为：碳1.1％-1.3％，硅0.3％-0.8％，锰11％-14％，铬0.8％-1.5％，钼0.10％-0.5％，钒0.3％-0.7％，钛0.05％-0.2％，磷＜0.05％，硫＜0.03％。该多元合金衬板解决了以往半自磨机衬板所用高碳铬钼合金衬板易破碎，耐磨性较差使用周期较短需要频繁更换的缺点。此种材质衬板适用于大型半自磨机衬板。该材料以满足大型半自磨衬板对耐磨性、强韧性的要求，优化了衬板化学成分，对高锰钢进行合金化，加入钒、钛、钼等合金来抑制高锰钢延展性大的缺点，并采用了独特的热处理工艺，对其进行弥散强化处理，使衬板冲击韧性65-136J/cm2，使用硬度达到52-58HRC，主要技术指标达到国内外同类产品的先进水平，价格却比高碳铬钼合金衬板降低20％以上，可满足用户的质量和性能要求。
上述多元合金衬板生产状态为热处理的衬板，包括以下加工工艺过程：
(a)铸造成型：将熔炼铁水浇注在事先打好的树脂自硬砂型腔中成型，成型后去掉浇冒口制成铸态衬板。
其中，熔炼铁水出炉温度为1450～1480℃，浇注温度为1380～1420℃。树脂自硬砂成型工艺，成型后去掉浇冒口制成铸态衬板。合适的出炉温度以及浇注温度，有利于铁水冲型；如果浇注温度过低，容易出现铸件疏松缺陷等问题；如果温度过高，容易出现铸件组织粗大等问题。
所述熔炼铁水包括以下质量百分比的组分：碳1.1％-1.3％，硅0.3％-0.8％，锰11％-14％，铬0.8％-1.5％，钼0.10％-0.5％，钒0.3％-0.7％，钛0.05％-0.2％，磷＜0.05％，硫＜0.03％，余量为铁。
(b)将铸态衬板进行热处理：将铸态衬板升温后保温，之后淬火，最后沉淀处理。
铸态衬板升温后保温的具体步骤为：将制成的铸态衬板装入热处理炉，进行升温保温处理，在650℃以下时进行以50～80℃/min的速率升温，升温至650℃并保温3h，在650℃以上时以100～120℃/min的速率升温，升温至奥氏体化保温的温度1050～1070℃，保温的时间为5～6h。合适的保温时间以及保温温度，有利于均匀细小的奥氏体晶粒形成；如果时间过短、温度过低，容易出现奥氏体化不完全或奥氏体化不均匀等问题；如果时间过长、温度过高，容易出现奥氏体晶粒粗大的问题。
淬火、沉淀处理的具体步骤为：将铸态衬板淬火后以50～80℃/min的速率重新升温，升温到400℃并在400℃时保温4h，最后空气冷却，多元合金衬板制造完成。值得说明的是，采用该温度以及淬火时间有利于单一奥氏体上弥散分布碳化物的组织形成，如果时间过短或者保温温度过低会使碳化物增多，将严重影响衬板的韧性。
因为热处理过程不涉及组分的改变，所以步骤(a)得到的铸态磨球和经过热处理后得到的步骤(b)的多元合金衬板的组分是一致的。
以下为本发明多元合金衬板的加工工艺具体实施例：
实施例一
一种适于半自磨机使用的多元合金衬板的加工工艺，包括以下工艺过程：
(a)铸造成型：
熔炼铁水出炉温度1480℃，浇注温度1420℃。树脂自硬砂成型工艺。成型后去掉浇冒口制成铸态衬板。
熔炼铁水包括以下质量百分比的组分：碳1.2％，硅0.45％，锰12.4％，铬1.0％，钼0.2％，钒0.3％，钛0.1％，磷＜0.05％，硫＜0.03％，余量为铁。
最终制得多元合金衬板包括以下质量百分比的组分：碳1.2％，硅0.45％，锰12.4％，铬1.0％，钼0.2％，钒0.3％，钛0.1％，磷＜0.05％，硫＜0.03％，余量为铁；
(b)将铸态衬板进行热处理：将铸态衬板装入热处理炉，升温保温，奥氏体化保温温度1050℃，保温5h，淬火、沉淀处理，完成多元合金衬板的制造。
实施例二
一种适于半自磨机使用的奥铁体球铁磨球的加工工艺，包括以下工艺过程：
(a)铸造成型：
熔炼铁水出炉温度1470℃，浇注温度1400℃。树脂自硬砂成型工艺。成型后去掉浇冒口制成铸态衬板。
熔炼铁水包括以下质量百分比的组分：碳1.1％，硅0.6％，锰11.8％，铬1.2％，钼0.3％，钒0.45％，钛0.15％，磷＜0.05％，硫＜0.03％，余量为铁。
最终制得多元合金衬板包括以下质量百分比的组分：碳1.1％，硅0.6％，锰11.8％，铬1.2％，钼0.3％，钒0.45％，钛0.15％，磷＜0.05％，硫＜0.03％，余量为铁；
(b)将铸态衬板进行热处理：将铸态衬板装入热处理炉，升温保温，奥氏体化保温温度1070℃，保温5h，淬火、沉淀处理，完成多元合金衬板的制造。
实施例三
一种适于半自磨机使用的奥铁体球铁磨球的加工工艺，包括以下工艺过程：
(a)铸造成型：
熔炼铁水出炉温度1450℃，浇注温度1380℃。树脂自硬砂成型工艺。成型后去掉浇冒口制成铸态衬板。
熔炼铁水包括以下质量百分比的组分：碳1.3％，硅0.5％，锰13％，铬1.5％，钼0.3％，钒0.5％，钛0.15％，磷＜0.05％，硫＜0.03％，余量为铁。
最终制得多元合金衬板包括以下质量百分比的组分：碳1.3％，硅0.5％，锰13％，铬1.5％，钼0.3％，钒0.5％，钛0.15％，磷＜0.05％，硫＜0.03％，余量为铁；
(b)将铸态衬板进行热处理：将铸态衬板装入热处理炉，升温保温，奥氏体化保温温度1070℃，保温6h，淬火、沉淀处理，完成多元合金衬板的制造。
将实施例一至实施例三的多元合金衬板进行力学性能测试，同时将高碳铬钼合金衬板作为对照组。
一、检测方法：参照本领域常用的检查方法。
1、硬度检测方法：将衬板切割开，用洛氏硬度实验机测试硬度值，心部硬度为心部硬度最低值，外表硬度为距离外表1～2mm处硬度最高值。
2、冲击值检测方法：线切割穿球心去10×10×55冲击试样，冲击试验机检测冲击值。
二、检测结果：
高碳铬钼合金衬板样块检测结果如下：
多元合金衬板样块检测结果如下：
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适于半自磨机使用的多元合金衬板，其特征在于，由熔炼铁水加工而成，所述熔炼铁水质量百分比的组分为：碳1.1％-1.3％，硅0.3％-0.8％，锰11％-14％，铬0.8％-1.5％，钼0.10％-0.5％，钒0.3％-0.7％，钛0.05％-0.2％，磷＜0.05％，硫＜0.03％，余量为铁。
2.一种如权利要求1所述的适于半自磨机使用的多元合金衬板的加工工艺，其特征在于，该加工工艺包括：
(a)铸造成型：将熔炼铁水铸造成型，得到铸态衬板；
(b)将铸态衬板进行热处理，得到所述适于半自磨机使用的多元合金衬板。
3.根据权利要求2所述的适于半自磨机使用的多元合金衬板的加工工艺，其特征在于，所述铸造成型的具体方法为：将熔炼铁水浇注在事先打好的树脂自硬砂型腔中成型，成型后去掉浇冒口制成铸态衬板。
4.根据权利要求3所述的适于半自磨机使用的多元合金衬板的加工工艺，其特征在于，所述熔炼铁水出炉温度为1450～1480℃，浇注温度为1380～1420℃。
5.根据权利要求2所述的适于半自磨机使用的多元合金衬板的加工工艺，其特征在于，所述铸态衬板热处理具体方法为：将铸态衬板升温后保温，之后淬火，最后沉淀处理。
6.根据权利要求5所述的适于半自磨机使用的多元合金衬板的加工工艺，其特征在于，所述铸态衬板升温后保温的具体步骤为：将制成的铸态衬板装入热处理炉，在650℃以下时进行以50～80℃/min的速率升温，升温至650℃并保温3h，在650℃以上时以100～120℃/min的速率升温，升温至1050～1070℃，保温的时间为5～6h。
7.根据权利要求5所述的适于半自磨机使用的多元合金衬板的加工工艺，其特征在于，所述淬火、沉淀处理的具体步骤为：将铸态衬板淬火后以50～80℃/min的速率重新升温，升温到400℃并在400℃时保温4h，最后空气冷却。
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