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大型球磨机衬板材质和热处理工艺的研究
发布时间：2013-07-22 08:16 来源：未知
1前言
球磨机衬板是选矿生产中的常耗件，用量很大，提高其耐磨性是广大材料工作者重点研究的课题。要具备好的耐磨性，必须具有硬度和韧性的良好配合，这已达成了共识。
最初，一般选用高锰钢作为衬板的材料，但由于村板工况条件所限，不能充分发挥高锰钢加工硬化特性，因而高锰钢制衬板耐磨性不理想。现使用的有空冷贝氏体钢、低合金钢、复合材料及橡胶材料�？绽浔词咸甯质墙昀捶⒄蛊鹄吹男滦湍湍ゲ牧�，其作为制造衬板用钢具有一些优点：如成本低、生产工艺简单、耐磨性优于高锰钢。但其只适用在尺寸较小的衬板上，一般是重量低于200kg，厚度小于70mm的衬板。对于有效厚度大于100mm、重600kg以上的衬板，空冷很难得到较充分的贝氏体、马氏体组织，所得组织以珠光体为主，从而影响其耐磨性。橡胶材料制造衬板也有一定历史了，因其材料有别于黑色金属的特性，耐磨性比较优良，在生产实践中已经得到检验。但其较适合制造球磨机出、进矿口的端部衬板，而制造筒身衬板，将使球磨机特别是大型球磨机矿量下降30%以上，降低生产效率，增大能耗，且其价格较贵，限制了其推广与应用。复合衬板也是近年兴起的新兴材料，但因其工艺有待完善，未大范围推广，富通新能源销售球磨机、雷蒙磨粉机等磨机机械设备。
因而我们把中碳SiCrMnMo低合金钢衬板作为研究方向。通过模拟衬板实物厚度的试验，在不增加贵重合金的前提下，设计了适合的成分，使该合金具有足够的淬透性和淬硬性；通过适当的热处理，达到硬度、韧性的良好配合，并在实物衬板上应用。工艺简单可行，衬板耐磨性优良。
2试棒制备
2.1 试棒化学成分设计
试棒化学成分设计见表1。
为了保证淬硬性，含碳量选择大于0.5%，适当的Cr、Mo可提高淬透性。此类合金中，Si、Mn对淬透性裂纹倾向的影响也很大。同时加入了适量的细化晶粒元素。
2.2试棒来源
采用电弧炉熔炼，浇注试棒尺寸∮110mm×260mm，试验前将试棒清理干净。
试棒共4组，每组24根。
3化学成分的确定
通过淬火试验，检查4组合金的淬透性和淬硬性，从而确定适合的化学成分。
3.1退火
所有试棒都需经过完全退火，以消除铸态粗大组织、偏析及网状碳化物，为后面的淬火做组织上的准备。退火温度；880～900℃，保温4h，随炉冷
至300℃以下。
3.2 淬透性及淬硬性试验
4组不同成分合金的试棒在不同温度下油淬，淬火后，试棒直接经电火花切割，取lOmm厚的试片，做硬度检验，取样见图1，所得数据见表2。
从表2看出，2号合金的淬透性、淬硬性较好，裂纹敏感性低。
3.3化学成分的确定
从以上结果可以看出，碳的含量提高到0. 70%以上并不能提高合金的淬透性。这与碳化物的量增多有关，使碳化物溶入奥氏体更加缓慢，从而提高了临界冷速。因此选择碳的含量为0.5%～0.6%。Si、Mn对淬透性的影响也很大，其适合的范围为[si]：1.0%～1. 4%：1.4%～1. 8%，过低的Si、Mn含量不能使试棒完全淬透，过高会增加裂纹倾向，同时加入适量细化晶粒元素。最终确定适合的化学成分见表3所示。
4热处理工艺
4.1淬火试验
将2号合金试棒在不同温度下做淬火试验，试棒淬火后经电火花切割成试片，检测硬度，其硬度与淬火温度关系如图2所示。
从图2可以看出，870—900℃为适合的淬火温度。
2号合金试棒成分见表4。
4.2 回火试验
以上试棒在870～900℃淬火后，以不同温度及冷却方式回火，与硬度、韧性的关系如图3所示。冲击韧性试样是用电火花切割lOmm厚，在中部所取的无缺口冲击试样。由于衬板是在连续冲击条件下磨损，从图3看出，在430～460℃中温回火油中冷却，可以得到韧性和硬性的良好配合。
4.3组织
经870～890℃淬火，430～460'C中温油冷回火的试棒金相组织如图4所示。
组织组成：屈氏体（极细）+碳化物十少量残留奥氏体。
4.4热处理工艺
通过以上试验，可以确定2号合金的热处理工艺，工艺曲线如图5所示。
5应用
按照2号合金成分、热处理工艺试生产了一批厚13 0mm、重约700kg大型衬板，抽取一件在心部做检查。衬板取样在中部砸断，用气割切割，切割成400mm×400mm，经电火花切割取实物样，加工成冲击试样，表面硬度(HRC)～心部硬度(HRC):47～49，冲击功(平均)17J。经过在调军台选矿厂实际安装使用，效果很好。
6结论
(1)含C 0.5%～0.6%、Si 1.0%～1. 4%、Mn1.4～1. 8%的中碳低合金钢衬板，油淬可以全部淬透，使衬板得到整体强化。
(2)衬板经中温回火，具有良好的硬度和韧性，具有良好耐磨性。
