一種磨煤機(jī)磨碗襯板的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種磨煤機(jī)磨碗襯板，屬于耐磨襯板【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的磨碗襯板上開(kāi)設(shè)有安裝孔，磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成：C：2.4～2.5%、Si：0.3～0.5%、Mn：0.5～0.8%、Cr：4～6%、Mo：1.3～1.7%、Cu：0.8～1.2%、V：0.3～0.5%、Sn：0.04～0.05%、Te：0.02～0.03%、Ce：0.01～0.02%、Zr：0.03～0.04%、P：0.01～0.02%、S：0.001～0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中：Cr/Cu=5.0～5.2，Cu/Sn=20～24。本發(fā)明合理的澆鑄方法，通過(guò)熔煉過(guò)程和熱處理過(guò)程來(lái)充分發(fā)揮Cr、Mo、Cu、V、Sn、Te、Ce、Zr的作用，本發(fā)明磨碗襯板的使用壽命達(dá)8000～10000小時(shí)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種磨煤機(jī)磨碗襯板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐磨襯板【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種磨煤機(jī)磨碗襯板。
【背景技術(shù)】
[0002]耐磨材料是一類(lèi)較為特殊的材料，它多用于存在磨損的場(chǎng)合，如:礦山機(jī)械、工程機(jī)械、粉末設(shè)備中與土砂、礦石、巖石、水泥等物料相互作用的機(jī)械零件；糧油加工、耕作收割等農(nóng)業(yè)機(jī)械；水利和火力發(fā)電設(shè)備中許多機(jī)械零部件；人體的牙齒、鞋底、筆尖以及多種生活品等?？梢哉f(shuō)，耐磨材料在冶金、建材、礦山、港口、石油、電力、煤炭、化工以及軍事等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中普遍存在，和每個(gè)人的生活息息相關(guān)。 [0003]耐磨材料的工作環(huán)境非常復(fù)雜，有些耐磨材料需要在重載、沖擊、腐蝕、粉塵、蒸汽、渣滓等惡劣工況條件下工作，常常用于礦山、機(jī)械、水電、煤炭、港口、冶金等場(chǎng)合，這些環(huán)境會(huì)造成耐磨材料的巨大損耗和能源浪費(fèi)，這部分耐磨材料占據(jù)著耐磨材料的主體，包括耐磨鑄鐵和耐磨鑄鋼兩大部分。
[0004]磨煤過(guò)程是煤被破碎及其表面積不斷增加的過(guò)程。要增加新的表面積，必須克服固體分子間的結(jié)合力，因而需消耗能量。煤在磨煤機(jī)中被磨制成煤粉，主要是通過(guò)壓碎、擊碎和研碎三種方式進(jìn)行。磨煤機(jī)的型式很多，按摩煤工作部件的轉(zhuǎn)速可分為三種類(lèi)型，即低速磨煤機(jī)、中速磨煤機(jī)和高速磨煤機(jī)。碗式中速磨煤機(jī)中的磨碗襯板是其重要的耐磨襯板，目前磨碗襯板的使用壽命一般只有3000小時(shí)，如何提高磨碗襯板的使用壽命是機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題。
[0005]通過(guò)專(zhuān)利檢索，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01310051686.2公開(kāi)了一種耐磨襯板及其制備方法，該耐磨襯板的組成元素及質(zhì)量百分比為--碳:0.25~0.30%,錳:0.70~0.90%，硅:0.30 ~0.60%,鉻:0.8 ~1.10%,鑰:0.15 ~0.25%,鋁:0.015 ~0.050%,鋯:0.025 ~0.050%，銅≤0.50%，鈮≤0.020%，錫≤0.020%，余量為鐵以及不可避免的雜質(zhì)。其制備方法包括以下步驟:S1、原料配制:按照耐磨襯板的組成元素及質(zhì)量百分比配制原料；S2、鑄造:將上述配制好的原料進(jìn)行冶煉、澆注成型，得到成型襯板；S3、澆冒口切割:將上述成型襯板預(yù)熱后熱割、熱刨；S4、熱處理:將上述熱刨后的成型襯板進(jìn)行表面打磨處理，然后升溫至950~1000°C時(shí)進(jìn)行正火，待溫度為900~950°C時(shí)進(jìn)行淬火，淬火后保溫，然后出爐空冷，在溫度為190~220°C的條件下回火，回火后保溫，即得到成品耐磨襯板。耐磨材料中需要充分考慮各種元素的影響，才能充分挖掘材料潛力，獲得優(yōu)良綜合力學(xué)性能的材料，該申請(qǐng)案中關(guān)于耐磨襯板的組分仍需進(jìn)一步改善，并結(jié)合恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，才能獲得較高使用壽命的磨碗襯板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中磨煤機(jī)中的磨碗襯板使用壽命較短的不足，提供了一種磨煤機(jī)磨碗襯板，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，磨碗襯板的硬度高、韌性佳、淬透性好、耐磨性強(qiáng)且綜合性能優(yōu)良，從而大大提高了磨碗襯板的使用壽命。
[0008]2.技術(shù)方案[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0010]本發(fā)明的一種磨煤機(jī)磨碗襯板，該磨碗襯板上開(kāi)設(shè)有安裝孔，磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:c:2.4 ~2.5%、Si:0.3 ~0.5%、Mn:0.5 ~0.8%、Cr:4 ~6%、Mo:
1.3 ~1.7%、Cu:0.8 ~1.2%、V:0.3 ~0.5%、Sn:0.04 ~0.05%、Te:0.02 ~0.03%、Ce:
0.01 ~0.02%、Zr:0.03 ~0.04%、P:0.01 ~0.02%、S:0.001 ~0.002%,余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)，其中:Cr/Cu=5.0~5.2，Cu/Sn=20~24。
[0011]優(yōu)選地，磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:C:2.45%、Si:0.4%、Mn:0.6%、Cr:5.1%、Mo:1.5%、Cu:1.0%、V:0.4%、Sn:0.045%、Te:0.026%、Ce:0.014%、Zr:0.035%、P:
0.016%、S:0.0014%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0012]優(yōu)選地，磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:C:2.4%、S1:0.5%、Mn:0.5%、Cr:6%、Mo:1.3%、Cu:1.2%、V:0.3%、Sn:0.05%、Te:0.02%、Ce:0.02%、Zr:0.03%、P:0.02%、S:0.001%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0013]優(yōu)選地，磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:C:2.5%、S1:0.3%、Mn:0.8%、Cr:4%、Mo:1.7%、Cu:0.8%、V:0.5%、Sn:0.04%、Te:0.03%、Ce:0.01%、Zr:0.04%、P:0.01%、S:0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0014]3.有益效果
[0015]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0016]本發(fā)明的一種磨煤機(jī)磨碗襯板，通過(guò)在磨碗襯板熔融金屬中添加以S1、Mn、Cr為主的合金元素和少量的Mo、Cu、V、Sn、Te、Ce、Zr合金元素，且控制Cr/Cu=5.0~5.2，Cu/Sn=20~24,對(duì)磨碗襯板進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化處理,改善了磨碗襯板的組織和淬透性，同時(shí)采用合理的澆鑄方法，通過(guò)熔煉過(guò)程和熱處理過(guò)程來(lái)充分發(fā)揮Cr、Mo、Cu、V、Sn、Te、Ce、Zr的作用，提高了磨碗襯板的韌性和耐磨性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)到了磨煤機(jī)用磨碗襯板所需的綜合性能，制得的磨碗襯板成品的質(zhì)量好，使用壽命提高近三倍，現(xiàn)有磨碗襯板的使用壽命一般只有3000小時(shí)，本發(fā)明的磨碗襯板使用壽命達(dá)8000~10000小時(shí)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0018]實(shí)施例1
[0019]本實(shí)施例的一種磨煤機(jī)磨碗襯板，該磨碗襯板上開(kāi)設(shè)有安裝孔。本發(fā)明中磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:c:2.4~2.5%、S1:0.3~0.5%、Mn:0.5~0.8%、Cr:4 ~6%、Mo:1.3 ~1.7%、Cu:0.8 ~1.2%、V:0.3 ~0.5%、Sn:0.04 ~0.05%、Te:0.02 ~
0.03%、Ce:0.01 ~0.02%、Zr:0.03 ~0.04%、P:0.01 ~0.02%、S:0.001 ~0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中:Cr/Cu=5.0~5.2，Cu/Sn=20~24。具體在本實(shí)施例中磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:C:2.45%、Si:0.4%、Mn:0.6%、Cr:5.1%、Mo:1.5%、Cu:
1.0%、V:0.4%、Sn:0.045%、Te:0.026%、Ce:0.014%、Zr:0.035%、P:0.016%、S:0.0014%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0020]本發(fā)實(shí)施例的一種磨煤機(jī)磨碗襯板的制備方法，其步驟為:[0021]步驟一、鑄造砂型的準(zhǔn)備
[0022]制造砂型的材料由如下物質(zhì)組成:鑄造砂、呋喃樹(shù)脂和磺酸固化劑，本實(shí)施例中的鑄造砂由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:23%天然硅砂、35%鉻鐵礦砂、16%橄欖石砂、18%寶珠砂和8%鎂砂，本實(shí)施例中的鑄造砂采用多種類(lèi)型的鑄造砂配合而成，能夠防止?jié)茶T的熔融金屬溫度均衡，防止縮孔。其中:所述的呋喃樹(shù)脂的重量為鑄造砂重量的1.15%，所述的磺酸固化劑與呋喃樹(shù)脂的質(zhì)量比為2:5，將上述的鑄造砂、呋喃樹(shù)脂和磺酸固化劑在攪拌機(jī)中混合攪拌28分鐘即得鑄造用型砂；采用上述配制的鑄造用型砂制作磨碗襯板的鑄造砂型，鑄造砂型修整后靜置2小時(shí)；靜置后，在鑄造砂型上涂刷第一層涂料，該第一層涂料由棕剛玉和酒精組成，其中:棕剛玉占第一層涂料的質(zhì)量百分比為65%，第一層涂料的厚度為1.1mm，涂刷之后對(duì)第一層涂料點(diǎn)火燒結(jié)；第一層涂料點(diǎn)火燒結(jié)之后，用氣體吹掃鑄造砂型，并在鑄造砂型上涂刷第二層涂料，該第二層涂料由棕剛玉和酒精組成，其中:棕剛玉占第二層涂料的質(zhì)量百分比為45%，第二層涂料的厚度為0.9mm，涂刷之后對(duì)第二層涂料點(diǎn)火燒結(jié)；第二層涂料點(diǎn)火燒結(jié)之后，在鑄造砂型內(nèi)涂刷脫模劑，本實(shí)施例中的脫模劑由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:6%高爐布袋除塵灰、7%鈦白粉、5%無(wú)鈣鉻渣、18%白剛玉、23%石灰石、17%甲基硅油、15%羥基硅油、9%烷基酚聚氧乙烯醚，采用本實(shí)施例配置的脫模劑，能夠保證鑄件表面的光潔度，進(jìn)而減少打磨時(shí)間，提高了鑄件產(chǎn)品質(zhì)量。
[0023]步驟二、熔煉過(guò)程
[0024]采用熔煉爐進(jìn)行熔融冶煉，先將廢鋼加入熔煉爐，當(dāng)熔煉爐內(nèi)的溫度達(dá)到1520~1530°C時(shí)，向熔煉爐中加入合金進(jìn)行合金化并加入造渣劑，脫氧處理后將熔融后的金屬?zèng)_入含有V、Sn、Te、Ce、Zr配料的澆鑄包內(nèi)，使得熔融金屬由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:C:2.45%,S1:0.4%、Mn:0.6%,Cr:5.l%、Mo:1.5%、Cu:1.0%、V:0.4%、Sn:0.045%,Te:0.026%、Ce:0.014%、Zr:0.035%、P:0.016%、S:0.0014%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。關(guān)于本本發(fā)明中熔融金屬的部分元素詳細(xì)說(shuō)明如下:l)Cr是耐磨材料的基本元素之一，可以固溶強(qiáng)化基體，提高鋼的淬透性、耐磨性和耐腐蝕性，在提高硬度和強(qiáng)度的同時(shí)不降低沖擊韌度，具有較高的回火抵抗能力，含鉻量控制在4~6%。2)Cu能增加鋼的淬透性，細(xì)化基體組織，時(shí)效析出的納米級(jí)Cu相粒子具有較強(qiáng)的沉淀強(qiáng)化作用，含銅量控制在0.8~1.2%。3)V能細(xì)化晶粒，提高基體強(qiáng)度和沖擊韌性，釩的碳化物都具有較高的硬度，可以顯著提高材料的耐磨性能，同時(shí)，釩固溶于鋼中能夠明顯提高淬透性，還有一定的沉淀硬化作用，但是過(guò)高的釩則強(qiáng)化效果飽和，因此，含釩量控制在0.3~0.5%。4) Te,Ce,Zr元素均具有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，Te、Ce、Zr可以形成非自發(fā)形核中心，從而細(xì)化晶粒，提高材料的綜合力學(xué)性能，但是其比例必須控制在Te:0.02~0.03%,Ce:0.01~0.02%,Zr:0.03~0.04%的范圍內(nèi)；此外，本實(shí)施例中添加0.02~0.03%重量的Te能夠用來(lái)控制冷卻結(jié)晶深度。5) Cr,Cu,Sn三者的比例必須控制在Cr/Cu=5.0~5.2、Cu/Sn=20~24，才能在配合合適的熱處理工藝下最大限度的挖掘材料潛力，獲得優(yōu)良綜合力學(xué)性能的材料。
[0025]步驟三、澆鑄過(guò)程
[0026]將步驟二熔煉的熔融金屬向步驟一鑄造砂型的型腔中澆鑄，澆鑄溫度為1480~1490°C均可，本實(shí)施例中的澆鑄溫度為1486°C，澆鑄結(jié)束后自然冷卻1.5小時(shí)，冷卻后開(kāi)箱并對(duì)鑄件進(jìn)行清理。
[0027]步驟四、熱處理[0028]對(duì)步驟三得到的磨碗襯板鑄件進(jìn)行熱處理，其過(guò)程如下:
[0029]I)將磨碗襯板鑄件裝入熱處理爐中，以5°C /min的升溫速率控制升溫至190°C，保溫110分鐘；再以7V Mn的升溫速率控制升溫至390°C，保溫90分鐘；再以10°C /min的升溫速率控制升溫至640°C，保溫70分鐘；再以6°C /min的升溫速率控制升溫至830°C，保溫60分鐘；再以3°C /min的升溫速率控制升溫至1022°C，保溫220分鐘后出熱處理爐；
[0030]2)將步驟I)處理后的磨碗襯板鑄件進(jìn)行風(fēng)淬處理，風(fēng)淬處理在振動(dòng)工作平臺(tái)上進(jìn)行，在磨碗襯板鑄件傾倒在振動(dòng)工作平臺(tái)之前，打開(kāi)振動(dòng)工作平臺(tái)，使得振動(dòng)工作平臺(tái)的振動(dòng)頻率為16~18Hz，豎直方向的振幅為10~20cm均可，本實(shí)施例中振動(dòng)工作平臺(tái)的振動(dòng)頻率為16Hz，豎直方向的振幅為17cm，并同時(shí)打開(kāi)降溫風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)淬處理，當(dāng)磨碗襯板鑄件的表面溫度降至640°C時(shí)，關(guān)閉降溫風(fēng)機(jī)使磨碗襯板鑄件自然冷卻至表面溫度為390°C，此時(shí)，關(guān)閉振動(dòng)工作平臺(tái)的振動(dòng)裝置并重新打開(kāi)降溫風(fēng)機(jī)，直至磨碗襯板鑄件冷卻至常溫； [0031]3)將步驟2)處理后的磨碗襯板鑄件再次裝入熱處理爐中，進(jìn)行如下處理:
[0032]第一次回火:以15°C /min的升溫速率控制升溫至180°C，保溫20分鐘；再以200C /min的升溫速率控制升溫至320°C，保溫25分鐘；再以10°C /min的升溫速率控制升溫至390°C，保溫230分鐘，保溫過(guò)程結(jié)束后隨爐冷卻；
[0033]第二次回火:以12°C /min的升溫速率控制升溫至170°C，保溫25分鐘；再以18°c /min的升溫速率控制升溫至310°C，保溫22分鐘；再以13°C /min的升溫速率控制升溫至410°C，保溫220分鐘，保溫過(guò)程結(jié)束后隨爐冷卻；
[0034]第三次回火:以17°C /min的升溫速率控制升溫至200°C，保溫20分鐘；再以18°c /min的升溫速率控制升溫至300°C，保溫25分鐘；再以8°C /min的升溫速率控制升溫至400°C，保溫210分鐘，保溫過(guò)程結(jié)束后隨爐冷卻，即得磨碗襯板。
[0035]本實(shí)施例的熱處理工藝，是針對(duì)本發(fā)明中磨碗襯板熔融金屬的組分及其質(zhì)量百分比特定設(shè)計(jì)的，試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，本發(fā)明中磨碗襯板熔融金屬中添加以S1、Mn、Cr為主的合金元素和少量的Mo、Cu、V、Sn、Te、Ce、Zr合金元素，且控制Cr/Cu=5.0~5.2，Cu/Sn=20~24，對(duì)磨碗襯板進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化處理，改善了磨碗襯板的組織和淬透性，同時(shí)采用合理的澆鑄方法，通過(guò)熔煉過(guò)程和特定的熱處理過(guò)程來(lái)充分發(fā)揮Cr、Mo、Cu、V、Sn、Te、Ce、Zr的作用，提高了磨碗襯板的韌性和耐磨性能，使得本實(shí)施例的磨碗襯板使用壽命顯著延長(zhǎng)。
[0036]本實(shí)施例的磨碗襯板，其硬度為63HRC，抗拉強(qiáng)度為1540Mpa，屈服強(qiáng)度為1258Mpa，延伸率為9%，在溫度為_(kāi)40°C時(shí)沖擊韌性為21J/cm2，在磨煤機(jī)中的使用壽命達(dá)10000小時(shí)。
[0037]實(shí)施例2
[0038]本實(shí)施例的一種磨煤機(jī)磨碗襯板，該磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:C:2.4%、Si:0.5%、Mn:0.5%、Cr:6%、Mo:1.3%、Cu:1.2%、V:0.3%、Sn:0.05%、Te:0.02%、Ce:0.02%,Zr:0.03%,P:0.02%,S:0.001%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的制備方法
及其使用效果基本同實(shí)施例1。
[0039]本實(shí)施例的磨碗襯板，其硬度為63HRC，抗拉強(qiáng)度為1536Mpa，屈服強(qiáng)度為1259Mpa，延伸率為9%，在溫度為_(kāi)40°C時(shí)沖擊韌性為19J/cm2，在磨煤機(jī)中的使用壽命達(dá)9000小時(shí)。[0040]實(shí)施例3
[0041]本實(shí)施例的一種磨煤機(jī)磨碗襯板，該磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:C:2.5%、Si:0.3%、Mn:0.8%、Cr:4%、Mo:1.7%、Cu:0.8%、V:0.5%、Sn:0.04%、Te:0.03%、Ce:0.01%,Zr:0.04%,P:0.01%,S:0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的制備方法
及其使用效果基本同實(shí)施例1。
[0042]本實(shí)施例的磨碗襯板，其硬度為62HRC，抗拉強(qiáng)度為1535Mpa，屈服強(qiáng)度為1260Mpa，延伸率為9%，在溫度為_(kāi)40°C時(shí)沖擊韌性為20J/cm2，在磨煤機(jī)中的使用壽命達(dá)9800小時(shí)。
【權(quán)利要求】
1.一種磨煤機(jī)磨碗襯板，其特征在于:該磨碗襯板上開(kāi)設(shè)有安裝孔，磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:c:2.4~2.5%、Si:0.3~0.5%、Mn:0.5~0.8%、Cr:4~6%、Mo:1.3 ~1.7%、Cu:0.8 ~1.2%、V:0.3 ~0.5%、Sn:0.04 ~0.05%,Te:0.02 ~0.03%,Ce:0.01 ~0.02%、Zr:0.03 ~0.04%、P:0.01 ~0.02%、S:0.001 ~0.002%,余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)，其中:Cr/Cu=5.0~5.2，Cu/Sn=20~24。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨煤機(jī)磨碗襯板，其特征在于:磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:C:2.45%,Si:0.4%、Mn:0.6%、Cr:5.l%、Mo:1.5%、Cu:1.0%、V:0.4%、Sn:.0.045%、Te:0.026%、Ce:0.014%、Zr:0.035%、P:0.016%、S:0.0014%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磨煤機(jī)磨碗襯板，其特征在于:磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:C:2.4%、Si:0.5%、Mn:0.5%、Cr:6%、Mo:1.3%、Cu:1.2%、V:0.3%、Sn:0.05%、Te:0.02%、Ce:0.02%、Zr:0.03%、P:0.02%、S:0.001%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種磨煤機(jī)磨碗襯板，其特征在于:磨碗襯板由如下組分及其質(zhì)量百分比組成:C:2.5%、Si:0.3%、Mn:0.8%、Cr:4%、Mo:1.7%、Cu:0.8%、V:0.5%、Sn:0.04%、Te:0.03%、Ce:0.01%、Zr:0.04%、P:0.01%、S:0.002%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C22C38/60GK103643177SQ201310727284
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】魯進(jìn), 楊明 申請(qǐng)人:馬鞍山市盛磊耐磨合金制造有限公司