[发明专利]高强度高铬铸铁衬板的制造方法

说明书

本发明为一种高强度高铬铸铁衬板，属于球磨机、破碎机、物料运输等耐磨衬板技术领域。

我国年耗磨机衬板约20万吨，破碎机衬板约20万吨，价值近20亿元，材料的消耗，最终必然反映到能源的消耗上，降低磨损也是节能不可忽视的一环，降低金属耐磨材料的消耗具有十分重要的经济意义和战略意义。目前制造衬板的主要材质是高锰钢，高锰钢衬板使用过程中受到的冲击力较小，很难产生较高程度的加工硬化，因此耐磨性较低，不能满足生产要求，后来发展了低合金钢衬板，因淬透性低，生产工艺复杂，推广很困难。高铬铸铁硬度高，是一种优异的耐磨材料，但韧性低，用它直接制造衬板使用时易发生断裂，为了提高高铬铸铁的韧性，采用了多元合金化，变质处理，热塑性变形处理，除气处理，过滤处理，悬浮铸造和高温热处理等工艺，收到了一些效果，但不是很明显，采用这些工艺制造的衬板在使用后期易发生断裂，影响设备的安全运行。解决高铬铸铁衬板断裂问题，最有效的方法是将高铬铸铁与低碳钢复合，生产双金属复合衬板。目前的双金属复合衬板的生产方法大致有以下三类：其一是熔铸工艺方法，即在铸型型腔内预先放入预制高铬铸铁块，然后再向型腔内浇入钢水；其二是双液双金属法，即在一定工艺条件下，将高铬铸铁水和钢水先后浇注到同一铸型中；其三是采用中间隔板的浇注方法，即在铸型中间插入一低碳钢薄板，然后在两侧同时浇入高铬铸铁水和钢水。以上三类复合铸造高铬铸铁衬板的制造方法都存在工艺控制困难，双金属结合面强度低等缺点，影响高铬铸铁衬板的使用。

本发明的目的是给出一种高强度高铬铸铁衬板的制造方法，以解决高铬铸铁和碳钢复合制造衬板时生产工艺控制困难和双金属结合面强度低的问题。

本发明的目的是这样实现的：

在铸型型腔内预先放置一个钢筋网，钢筋网的钢筋的化学成分为(质量％)：C0.15～0.45％，Si0.2～0.6％，Mn0.3～1.0％，S＜0.04％，P＜0.04％，其余为Fe，所说的钢筋网为一个多边形棱柱体，两端面多边形是用直径6～8mm的钢筋焊成，而多边形棱柱体的棱边为直径18～24mm的钢筋，棱边长度小于衬板长度2～5cm，将两端面多边形钢筋和棱边钢筋焊接成一个多边形棱柱体钢筋网，钢筋网置于铸型前先用浓度为50～80％的酸清洗干净，然后烘干，再将高强度高铬铸铁铁水注入型腔中。所说的高强度高铬铸铁铁水的化学成份为(质量％)：C2.0～3.2％，Cr12～25％，Si0.5～1.5％，Mn0.5～1.2％，Mo0.5～1.5％，Ni0.5～2.0％，P＜0.05％，S＜0.05％，其余为Fe。待衬板在铸型内凝固一段时间后开箱，将衬板从铸型中取出后经打磨清理后，在加热炉中进行淬火处理，淬火加热温度900～1000℃，淬火保温时间6～8小时，然后出炉风冷，并在300～380℃下进行回火处理，回火保温时间5～10小时，回火后炉冷至小于250℃后空冷。

一、本发明的高强度高铬铸铁采用下述的化学成分(质量百分比)：

C2.0～3.2％，Cr12～25％，Si0.5～1.5％，Mn0.5～1.2％，Mo0.5～1.5％，Ni0.5～2.0％，P＜0.05％；S＜0.05％；其余为铁。

本发明的衬板的组分选择和成分范围的限定原理如下：

C：应以形成稳定的(Cr，Fe)₇C₃型碳化物并与Cr含量恰好相平衡来决定含碳量的多少。但C含量低于2.0时，碳化物变少，因此耐磨性不好。另外，当C含量超过3.2％时，机械强度特别是韧性显著变坏。因此C含量定为2.0～3.2％(重量百分比，下同)。

Cr：加入Cr的目的是为了提高韧性和耐磨性，但其含量小于12％时，M₃C型碳化物大量析出，降低韧性，也不能得到细小，均匀的晶粒。另一方面，Cr含量超过25％时，M₂3C₃型碳化物增加，这种碳化物的硬度比M₇C₃型低，得不到良好的耐磨性。Cr是得到适量M₇C₃型碳化物，并考虑到与上述C含量相平衡的量而规定在12-25％的范围内。

Si：Si用于铁水脱氧取0.5％以上是必要的，但达1.5％以上时，将导致机械性能变坏，同时由于硅含量的增加，提高了铁素体a向奥氏体r转变的相变温度，难以得到高硬度，因此含Si量规定在0.5-1.5％。