專利名稱：一種大型球磨機用襯板及其鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬鑄件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大型球磨機用襯板及其鑄造方 法。
背景技術(shù)：
球磨機是冶金磨礦、水泥、發(fā)電等行業(yè)常用的粉磨設(shè)備。球磨機襯板的主要作用是 保護磨機和帶動磨球?qū)ξ锪线M行研磨和粉碎。球磨機襯板的主要失效形式是小能量多次沖 擊下的磨料磨損，據(jù)統(tǒng)計，我國每年在球磨機上消耗的鋼鐵達數(shù)百萬噸。因此如何提高球磨 機襯板的耐磨性一直是研究的熱點。在上世紀八十年代以前，我國襯板材料基本上采用高錳鋼。高錳鋼襯板使用過程 中存在的主要問題是不能充分地加工硬化，其殘體表面硬度僅有HBS270 350，在選礦廠 的磨機中也不會超過HBS300，遠遠達不到高錳鋼的加工硬化極限HBW500的水平。所以，用 高錳鋼來制造球磨機襯板因其不能發(fā)揮高錳鋼的加工硬化特性，故耐磨性差，使用壽命短。 又由于高猛鋼的屈服強度低，襯板在使用過程中易發(fā)生塑性變形，使得維修拆卸非常困難。 加入某些合金元素的高錳鋼襯板或合金白口鐵襯板比普通高錳鋼襯板的抗磨性有顯著提 高，但是由于這些材料中含有大量的Cr、Ni、Mo等貴重金屬而使成本增加，并且在生產(chǎn)和使 用過程中也容易產(chǎn)生裂紋，甚至破碎。近年來出現(xiàn)了采用耐磨鑄鐵制造球磨機襯板的報道， 但由于耐磨鑄鐵脆性大，襯板在使用中易出現(xiàn)斷裂，影響球磨機的安全運行。用低合金鋼制 造球磨機襯板，存在強度和硬度低、耐磨性差的不足，其耐磨性僅比高錳鋼襯板略有提高。 為了提高合金鋼的強韌性和耐磨性，通常都要加入鉬、鎳、鉻、鎢、釩等合金元素，隨著合金 資源的日益緊缺，鉬、鎳、鉻、鎢、釩等合金供應(yīng)日趨緊張，價格飛速上漲，導(dǎo)致普通鋼鐵耐磨 材料生產(chǎn)成本不斷攀升。隨著工業(yè)的發(fā)展，球磨機也由小變大，從七八十年代以直徑2 3 米為主，發(fā)展到九十年代4米左右大流行，一直到現(xiàn)在向5 9米發(fā)展，原來的一些襯板材 料已不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種耐磨性能好、生產(chǎn)成本低的大型球磨機用襯板。同時，本發(fā)明的目的還在于提供一種大型球磨機用襯板的鑄造方法。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種大型球磨機用襯板，其化學(xué) 組成及各組成成分的重量百分含量為c 0. 40 0. 50%、Mn :1. 8 2. 0%、Si 0. 7 1. 0%、 Cr :1. 8 2. 1%、Mo 0. 35 0. 65%、B 0. 004 0. 008%、Nb 0. 03 0. 04%、Ce 0. 02 0. 05%、P<0. 03%、S<0. 03%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。進一步地，所述襯板的厚度大于140mm。所述襯板的重量大于1500kg。一種大型球磨機用襯板的鑄造方法，包括熔煉工藝過程和熱處理工藝過程 (1)熔煉工藝過程
4采用堿性電弧爐氧化法，首先用高鋁礬土打結(jié)熔煉爐爐襯，之后向熔煉爐爐底加入底 渣材料，然后向熔煉爐中加入碳素廢鋼和鉬鐵，當(dāng)溫度達到1550 1600°C時，再加入經(jīng)烘 干處理的電解錳、鉻鐵、硅鐵、硼鐵和鈮鐵，當(dāng)溫度為1620°C時，向熔煉爐中加入脫氧劑進行 脫氧處理，得到出鋼鋼液；
在出鋼鋼液出鋼前對鋼水包進行清洗、烘烤處理，烘烤至鋼水包上下均為紅色時，再向 鋼水包中放置鈰鐵合金，之后將所述出鋼鋼液倒入鋼水包中出鋼，出鋼溫度控制為1590 1610°C，鋼渣混出，倒入鋼水包中的出鋼鋼液在鋼水包中與鈰鐵合金反應(yīng)進行變質(zhì)處理，之 后再鎮(zhèn)靜5 10分鐘后扒渣，當(dāng)溫度為1520 1540°C時，將鋼水包中的鋼液澆入鑄型型腔 中進行鑄造，得到襯板鑄件； (2)熱處理工藝過程
對所述襯板鑄件進行熱處理，當(dāng)加熱爐溫度升至300°C時放入襯板鑄件，以60°C /小 時的升溫速度將襯板鑄件加熱到650°C，保溫10小時，再隨爐加熱到930°C，保溫4小時， 隨后將襯板鑄件從加熱爐中取出，放入到室溫的淬火油介質(zhì)中淬火，之后再隨爐將襯板鑄 件加熱到260°C，保溫4小時進行回火處理，繼續(xù)隨爐加熱到260°C，保溫2小時進行回火 處理，經(jīng)冷卻，得到襯板成品。襯板成品的化學(xué)組成及各組成成分的重量百分含量為C: 0. 40 0. 50%、Mn :1. 8 2. 0%、Si 0. 7 1. 0%、Cr :1. 8 2. 1%、Mo 0. 35 0. 65%、B 0. 004 0. 008%、Nb 0. 03 0. 04%、Ce 0. 02 0. 05%、Ρ<0· 03%、S<0. 03%,余量為 Fe 和不 可避免的雜質(zhì)。 進一步地，所述底渣材料由石灰和螢石組成，石灰與螢石的重量比為石灰螢石 =4:1。 所述底渣材料的用量為2 3%。所述鈰鐵合金的用量為0. 02 0. 05%。所述脫氧劑為鋁。所述脫氧劑的用量為0. 08%。本發(fā)明通過在中碳鋼中添加以硅、錳、鉻為主的合金元素和少量的鉬、硼、鈮、鈰合 金元素，對中碳鋼進行復(fù)合強化處理，改善了中碳鋼的組織和淬透性，同時采用合理的鑄造 方法，通過熔煉工藝過程和熱處理工藝過程來充分發(fā)揮硅、錳、鉻、鉬、硼、鈮、鈰合金元素的 作用，提高了襯板的韌性和耐磨性能，達到了大型球磨機用襯板所需的綜合性能，制得的襯 板成品的質(zhì)量好，使用壽命顯著延長。本發(fā)明的大型球磨機用襯板中添加的合金元素以廉 價的硅、錳為主要合金元素，鉻的添加量控制不超過2. 1%，其余合金元素的添加量為少量或 微量，因此生產(chǎn)成本低，而且鑄造方法簡單，制得的襯板成品的價格與高錳鋼相當(dāng)。本發(fā)明 具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。本發(fā)明提供的大型球磨機用襯板的有效厚度大于140mm，單重達1500kg以上。襯 板成品的耐磨性能優(yōu)異，硬度高，韌性好，強度高，其硬度> HBW515，沖擊韌度> 42J/cm2，抗 拉強度可達1610MPa。
具體實施例方式實施例1
一種大型球磨機用襯板，其化學(xué)組成及各組成成分的重量百分含量為c 0. 40%、Mn 2. 0%、Si 1. 0%、Cr :1. 8%、Mo 0. 65%,B 0. 008%,Nb 0. 03%,Ce 0. 05%,P 0. 025%, S 0. 021%,
余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該襯板的厚度為142mm，單量為1556kg。該大型球磨機用襯板的鑄造方法，包括熔煉工藝過程和熱處理工藝過程
(1)熔煉工藝過程
采用堿性電弧爐氧化法，首先用高鋁礬土打結(jié)熔煉爐爐襯，之后向熔煉爐爐底加入由 石灰和螢石組成的底渣材料，其中石灰與螢石的重量比為石灰螢石=4:1，底渣材料的用 量為3%，然后向熔煉爐中加入碳素廢鋼和鉬鐵，當(dāng)溫度達到1550°C時，再加入經(jīng)烘干處理 的電解錳、鉻鐵、硅鐵、硼鐵和鈮鐵，當(dāng)溫度為1620°C時，向熔煉爐中加入鋁進行脫氧處理， 鋁的用量為0. 08%，得到出鋼鋼液；
在出鋼鋼液出鋼前對鋼水包進行清洗、烘烤處理，烘烤至鋼水包上下均為紅色時，再向 鋼水包中放置鈰鐵合金，鈰鐵合金的用量為0. 05%，之后將出鋼鋼液倒入鋼水包中出鋼，出 鋼溫度控制為1590 1610°C，鋼渣混出，倒入鋼水包中的出鋼鋼液在鋼水包中與鈰鐵合金 反應(yīng)進行變質(zhì)處理，之后再鎮(zhèn)靜10分鐘后扒渣，當(dāng)溫度為1520 1540°C時，將鋼水包中的 鋼液澆入鑄型型腔中進行鑄造，得到襯板鑄件；
(2)熱處理工藝過程
對襯板鑄件進行熱處理，當(dāng)加熱爐溫度升至300°C時放入襯板鑄件，以60°C /小時的 升溫速度將襯板鑄件加熱到650°C，保溫10小時，再加熱到930°C，保溫4小時，隨后將襯板 鑄件從加熱爐中取出，放入到室溫的淬火油介質(zhì)中淬火，之后再將襯板鑄件加熱到260°C， 保溫4小時進行回火處理，繼續(xù)加熱到260°C，保溫2小時進行回火處理，經(jīng)冷卻，得到襯板 成品。實施例2
一種大型球磨機用襯板，其化學(xué)組成及各組成成分的重量百分含量為c 0. 50%、Mn 1. 8%、Si :0. 7%、Cr :2. 1%、Μο :0. 35%,B :0. 004%,Nb :0. 04%,Ce :0. 02%,P :0. 024%, S :0. 027%, 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該襯板的厚度為146mm，單量為1593kg。該大型球磨機用襯板的鑄造方法，包括熔煉工藝過程和熱處理工藝過程
(1)熔煉工藝過程
采用堿性電弧爐氧化法，首先用高鋁礬土打結(jié)熔煉爐爐襯，之后向熔煉爐爐底加入由 石灰和螢石組成的底渣材料，其中石灰與螢石的重量比為石灰螢石=4:1，底渣材料的用 量為2%，然后向熔煉爐中加入碳素廢鋼和鉬鐵，當(dāng)溫度達到1600°C時，再加入經(jīng)烘干處理 的電解錳、鉻鐵、硅鐵、硼鐵和鈮鐵，當(dāng)溫度為1620°C時，向熔煉爐中加入鋁進行脫氧處理， 鋁的用量為0. 08%，得到出鋼鋼液；
在出鋼鋼液出鋼前對鋼水包進行清洗、烘烤處理，烘烤至鋼水包上下均為紅色時，再向 鋼水包中放置鈰鐵合金，鈰鐵合金的用量為0. 02%，之后將出鋼鋼液倒入鋼水包中出鋼，出 鋼溫度控制為1590 1610°C，鋼渣混出，倒入鋼水包中的出鋼鋼液在鋼水包中與鈰鐵合金 反應(yīng)進行變質(zhì)處理，之后再鎮(zhèn)靜5分鐘后扒渣，當(dāng)溫度為1520 1540°C時，將鋼水包中的鋼 液澆入鑄型型腔中進行鑄造，得到襯板鑄件；
(2)熱處理工藝過程
6對襯板鑄件進行熱處理，當(dāng)加熱爐溫度升至300°C時放入襯板鑄件，以60°C /小時的 升溫速度將襯板鑄件加熱到650°C，保溫10小時，再加熱到930°C，保溫4小時，隨后將襯板 鑄件從加熱爐中取出，放入到室溫的淬火油介質(zhì)中淬火，之后再將襯板鑄件加熱到260°C， 保溫4小時進行回火處理，繼續(xù)加熱到260°C，保溫2小時進行回火處理，經(jīng)冷卻，得到襯板 成品。實施例3
一種大型球磨機用襯板，其化學(xué)組成及各組成成分的重量百分含量為c 0. 40%、Mn 1. 9%、Si :0. 9%、Cr :1. 9%、Mo :0. 45%,B :0. 006%,Nb :0. 03%,Ce :0. 02%,P :0. 022%, S :0. 021%, 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該襯板的厚度為144mm，單量為1582kg。該大型球磨機用襯板的鑄造方法，包括熔煉工藝過程和熱處理工藝過程
(1)熔煉工藝過程
采用堿性電弧爐氧化法，首先用高鋁礬土打結(jié)熔煉爐爐襯，之后向熔煉爐爐底加入由 石灰和螢石組成的底渣材料，其中石灰與螢石的重量比為石灰螢石=4:1，底渣材料的用 量為2%，然后向熔煉爐中加入碳素廢鋼和鉬鐵，當(dāng)溫度達到1580°C時，再加入經(jīng)烘干處理 的電解錳、鉻鐵、硅鐵、硼鐵和鈮鐵，當(dāng)溫度為1620°C時，向熔煉爐中加入鋁進行脫氧處理， 鋁的用量為0. 08%，得到出鋼鋼液；
在出鋼鋼液出鋼前對鋼水包進行清洗、烘烤處理，烘烤至鋼水包上下均為紅色時，再向 鋼水包中放置鈰鐵合金，鈰鐵合金的用量為0. 02%，之后將出鋼鋼液倒入鋼水包中出鋼，出 鋼溫度控制為1590 1610°C，鋼渣混出，倒入鋼水包中的出鋼鋼液在鋼水包中與鈰鐵合金 反應(yīng)進行變質(zhì)處理，之后再鎮(zhèn)靜5分鐘后扒渣，當(dāng)溫度為1520 1540°C時，將鋼水包中的鋼 液澆入鑄型型腔中進行鑄造，得到襯板鑄件；
(2)熱處理工藝過程
對襯板鑄件進行熱處理，當(dāng)加熱爐溫度升至300°C時放入襯板鑄件，以60°C /小時的 升溫速度將襯板鑄件加熱到650°C，保溫10小時，再加熱到930°C，保溫4小時，隨后將襯板 鑄件從加熱爐中取出，放入到室溫的淬火油介質(zhì)中淬火，之后再將襯板鑄件加熱到260°C， 保溫4小時進行回火處理，繼續(xù)加熱到260°C，保溫2小時進行回火處理，經(jīng)冷卻，得到襯板成品。實施例1、實施例2、實施例3制得的襯板成品的性能測試數(shù)據(jù)見表1所示。表1 各實施例襯板成品性能測試數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
一種大型球磨機用襯板，其特征在于所述襯板的化學(xué)組成及各組成成分的重量百分含量為C0.40～0.50%、Mn1.8～2.0%、Si0.7～1.0%、Cr1.8～2.1%、Mo0.35～0.65%、B0.004～0.008%、Nb0.03～0.04%、Ce0.02～0.05%、P<0.03%、S<0.03%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型球磨機用襯板，其特征在于所述襯板的厚度大于 140mmο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型球磨機用襯板，其特征在于所述襯板的重量大于 1500kg。
4.一種權(quán)利要求1 3任一所述的大型球磨機用襯板的鑄造方法，其特征在于包括 熔煉工藝過程和熱處理工藝過程(1)熔煉工藝過程采用堿性電弧爐氧化法，首先用高鋁礬土打結(jié)熔煉爐爐襯，之后向熔煉爐爐底加入底 渣材料，然后向熔煉爐中加入碳素廢鋼和鉬鐵，當(dāng)溫度達到1550 1600°C時，再加入經(jīng)烘 干處理的電解錳、鉻鐵、硅鐵、硼鐵和鈮鐵，當(dāng)溫度為1610 1630°C時，向熔煉爐中加入脫 氧劑進行脫氧處理，得到出鋼鋼液；在出鋼鋼液出鋼前對鋼水包進行清洗、烘烤處理，烘烤至鋼水包上下均為紅色時，再向 鋼水包中放置鈰鐵合金，之后將所述出鋼鋼液倒入鋼水包中出鋼，出鋼溫度控制為1590 1610°C，鋼渣混出，倒入鋼水包中的出鋼鋼液在鋼水包中與鈰鐵合金反應(yīng)進行變質(zhì)處理，之 后再鎮(zhèn)靜5 10分鐘后扒渣，當(dāng)溫度為1520 1540°C時，將鋼水包中的鋼液澆入鑄型型腔 中進行鑄造，得到襯板鑄件；(2)熱處理工藝過程對所述襯板鑄件進行熱處理，當(dāng)加熱爐溫度升至280 300°C時放入襯板鑄件，以50 600C /小時的升溫速度將襯板鑄件加熱到630 650°C，保溫8 10小時，再加熱到920 940°C，保溫4小時，隨后將襯板鑄件從加熱爐中取出，放入到室溫的淬火油介質(zhì)中淬火，之 后再將襯板鑄件加熱到240 260°C，保溫4小時進行回火處理，繼續(xù)加熱到240 260°C， 保溫2小時進行回火處理，經(jīng)冷卻，得到襯板成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型球磨機用襯板的鑄造方法，其特征在于所述底渣材料 由石灰和螢石組成，石灰與螢石的重量比為石灰螢石=4:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的大型球磨機用襯板的鑄造方法，其特征在于所述底渣 材料的用量為重量百分比2 3%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型球磨機用襯板的鑄造方法，其特征在于所述鈰鐵合金 的用量為重量百分比0. 02 0. 05%。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型球磨機用襯板的鑄造方法，其特征在于所述脫氧劑為鋁。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或8所述的大型球磨機用襯板的鑄造方法，其特征在于所述脫氧 劑的用量為0. 08%。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型球磨機用襯板的鑄造方法，其特征在于所述襯板成品 的化學(xué)組成及各組成成分的重量百分含量為c 0. 40 0. 50%、Mn :1. 8 2. 0%、Si 0. 7 1.0%、Cr :1· 8 2· 1%、Μο :0· 35 0· 65%,B :0· 004 0· 008%,Nb :0· 03 0· 04%,Ce :0· 02 `0. 05%、P<0. 03%、S<0. 03%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型球磨機用襯板及其鑄造方法，其中，該襯板的化學(xué)組成及各組成成分的重量百分含量為C0.40～0.50%、Mn1.8～2.0%、Si0.7～1.0%、Cr1.8～2.1%、Mo0.35～0.65%、B0.004～0.008%、Nb0.03～0.04%、Ce0.02～0.05%、P<0.03%、S<0.03%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明提供的大型球磨機用襯板的有效厚度大于140mm，單重達1500kg以上。襯板成品的耐磨性能優(yōu)異，硬度高，韌性好，強度高，其硬度≥HBW515，沖擊韌度≥42J/cm2，抗拉強度可達1610MPa。
文檔編號C21D1/18GK101956140SQ201010294909
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者李洛利, 李繼文, 王文焱, 王愛琴, 謝敬佩 申請人:河南科技大學(xué)