1.本發(fā)明涉及金屬鑄件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板的制備方法。

背景技術(shù)：

2.隨著礦山、冶金、建材、電力等行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，球磨機(jī)、自磨機(jī)、半自磨機(jī)向著設(shè)備大型化、運(yùn)轉(zhuǎn)高效化、應(yīng)用條件苛刻化的方向發(fā)展，此外，礦石品位不斷下降致使企業(yè)需處理的礦石數(shù)量增加，對磨機(jī)襯板材料的性能提出了更加苛刻的要求。因此，開發(fā)出具備高性能的耐磨材料具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，同時(shí)對于提高制造業(yè)整體行業(yè)競爭力起重要作用。

3.目前常用的磨機(jī)襯板材料有三大類：高錳鋼系列、耐磨鑄鐵系列、低、中合金鋼系列。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，耐磨材料也實(shí)現(xiàn)了由單一黑色金屬材料向多元發(fā)展，例如：金屬基復(fù)合材料，陶瓷及其復(fù)合材料等。但對于礦山機(jī)械而言，選擇耐磨材料時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮材料的韌性和強(qiáng)度，避免零部件在預(yù)期使用壽命內(nèi)破碎失效或磨損失效。因此，目前主流使用的耐磨材料仍為黑色金屬材料，而合金鋼襯板成為主要的耐磨材料，貝氏體襯板更是現(xiàn)在的重點(diǎn)研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的是提供一種用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板的制備方法，該方法制備的襯板具有優(yōu)異的使用性能和較長的使用壽命。

5.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

6.本發(fā)明的技術(shù)方案之一：一種用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板，包括以下重量百分比的成分：c為0.30～0.60％、si為1.20～2.00％、mn為0.80～1.00％、ni為0.40～0.80％、cr為1.50～1.80％、mo為0.20～0.40％、cu為0.40～0.80％、al為0.10～0.70％、ti為0.002～0.005％、re為0.010～0.050％、s≤0.025％、p≤0.025％，余量為fe與不可避免的雜質(zhì)。

7.本發(fā)明的技術(shù)方案之二：一種上述的用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板的制備方法，包括以下步驟：

8.(1)熔煉：按成分比例配置好原料進(jìn)行熔煉，溫度為1620～1630℃，原料熔化后，在溫度為1500～1550℃時(shí)進(jìn)行澆注，得到襯板鑄件；

9.(2)熱處理：將襯板鑄件依次經(jīng)高溫處理、鹽浴處理和保溫處理后得到所述貝氏體鋼襯板。

10.更進(jìn)一步地，所述熔煉具體包括：將原料合金塊依次加入同熔化階段的鐵水中，包的溫度在900℃左右時(shí)，加入鋁進(jìn)行脫氧，然后升溫至1620～1630℃得到鐵水，鐵水出爐前在爐內(nèi)加入一定量的鋁線進(jìn)行終脫氧，出鐵水后關(guān)閉爐底氬氣并連接打開包底氬氣，6～

7min后關(guān)閉包底氬氣，溫度在1500～1550℃時(shí)，進(jìn)行澆鑄；采用漏底包澆筑，流速先慢后快，上來冒口后再慢澆，然后在冒口澆滿前用保溫發(fā)熱覆蓋劑把冒口蓋嚴(yán)，澆筑完成后再把澆口蓋嚴(yán)，得到整體外形尺寸為130mm

×

130mm

×

70mm，厚度最薄處為70mm的襯板鑄件。

11.更進(jìn)一步地，所述襯板鑄件厚度最薄處為45mm。

12.更進(jìn)一步地，所述原料在熔煉前需要進(jìn)行烘烤處理。

13.進(jìn)一步地，所述高溫處理具體包括：將襯板鑄件加熱至590～610℃，保溫0.5～1.5h，然后升溫至900～920℃，保溫2.5～4h。

14.進(jìn)一步地，所述加熱至590～610℃時(shí)的升溫速度≤50℃/h；所述升溫至900～920℃的升溫速度≤30℃/h。

15.進(jìn)一步地，所述鹽浴處理具體包括：將襯板鑄件放入溫度為260～290℃的鹽浴中，保溫3.5h。

16.進(jìn)一步地，所述鹽浴采用的鹽為鈉鉀鹽。

17.進(jìn)一步地，所述保溫處理具體包括：在250℃溫度下，保溫12h。

18.更進(jìn)一步地，所述的用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板需要具備：抗拉強(qiáng)度≥1100mpa，沖擊韌性(無缺口)≥280j，硬度≥37hrc。

19.本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

20.(1)本發(fā)明通過原料成分及配比的調(diào)整，結(jié)合熱處理方法，制備得到的貝氏體鋼襯板的有效厚度為70mm，耐磨性能優(yōu)異，綜合力學(xué)性能良好，其硬度達(dá)到38hrc，沖擊功可達(dá)300j，抗拉強(qiáng)度可達(dá)1120mpa，斷裂伸長率可達(dá)10％，斷面收縮率可達(dá)20％。

21.(2)本發(fā)明通過熱處理控制材料的顯微組織，添加特定的合金元素和稀土元素調(diào)整材料組織形貌的性能。硅元素可以縮小奧氏體相區(qū)，抑制奧氏體內(nèi)碳化物析出，提高奧氏體的穩(wěn)定性；錳元素降低貝氏體轉(zhuǎn)變溫度，同時(shí)縮短貝氏體的轉(zhuǎn)變時(shí)間；鎳、鉻元素提高材料的淬透性，與鉻元素配合可提高材料的韌性。

附圖說明

22.為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

23.圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的貝氏體鋼襯板的顯微組織圖；

24.圖2為本發(fā)明的熱處理方法流程圖。

具體實(shí)施方式

25.現(xiàn)詳細(xì)說明本發(fā)明的多種示例性實(shí)施方式，該詳細(xì)說明不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，而應(yīng)理解為是對本發(fā)明的某些方面、特性和實(shí)施方案的更詳細(xì)的描述。

26.應(yīng)理解本發(fā)明中所述的術(shù)語僅僅是為描述特別的實(shí)施方式，并非用于限制本發(fā)明。另外，對于本發(fā)明中的數(shù)值范圍，應(yīng)理解為還具體公開了該范圍的上限和下限之間的每個(gè)中間值。在任何陳述值或陳述范圍內(nèi)的中間值以及任何其他陳述值或在所述范圍內(nèi)的中間值之間的每個(gè)較小的范圍也包括在本發(fā)明內(nèi)。這些較小范圍的上限和下限可獨(dú)立地包括

或排除在范圍內(nèi)。

27.除非另有說明，否則本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有本發(fā)明所述領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)人員通常理解的相同含義。雖然本發(fā)明僅描述了優(yōu)選的方法和材料，但是在本發(fā)明的實(shí)施或測試中也可以使用與本文所述相似或等同的任何方法和材料。本說明書中提到的所有文獻(xiàn)通過引用并入，用以公開和描述與所述文獻(xiàn)相關(guān)的方法和/或材料。在與任何并入的文獻(xiàn)沖突時(shí)，以本說明書的內(nèi)容為準(zhǔn)。

28.在不背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可對本發(fā)明說明書的具體實(shí)施方式做多種改進(jìn)和變化，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。由本發(fā)明的說明書得到的其他實(shí)施方式對技術(shù)人員而言是顯而易見的。本技術(shù)說明書和實(shí)施例僅是示例性的。

29.關(guān)于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限于。

30.以下實(shí)施例中使用的原料在熔煉前均進(jìn)行了烘烤處理。

31.實(shí)施例1

32.一種用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板，各成分的重量百分比為：c為0.30～0.60％、si為1.20～2.00％、mn為0.80～1.00％、ni為0.40～0.80％、cr為1.50～1.80％、mo為0.20～0.40％、cu為0.40～0.80％、al為0.10～0.70％、ti為0.002～0.005％、re為0.010～0.050％、s≤0.025％、p≤0.025％，余量為fe與不可避免的雜質(zhì)。

33.其制備方法為：

34.按質(zhì)量百分比配置原料(中碳低合金鋼)；

35.(1)熔煉：將鐵合金(鐵元素占主要成分，尺寸在50～80mm)加入中頻爐中，在鐵水熔化1/3時(shí)加入錳鐵(尺寸在50～80mm)，鐵水熔化1/2時(shí)加入鎳鐵和鉻鐵(尺寸在50～80mm)，鐵水熔化至3/4時(shí)通入氬氣，鐵水全部熔化時(shí)加入硅，其中，在包內(nèi)溫度在900℃左右時(shí)，加入鋁進(jìn)行脫氧，鐵水升溫至1620～1630℃左右出鐵水，出爐前爐內(nèi)加入一定量的鋁線進(jìn)行終脫氧，出鐵水后關(guān)閉爐底氬氣并連接打開包底氬氣，6～7min后關(guān)閉包底氬氣，溫度在1500～1550℃左右時(shí)，然后將鐵水采用漏底包澆鑄，流速先慢后快，上來冒口后再慢澆，然后在冒口澆滿前用保溫發(fā)熱覆蓋劑把冒口蓋嚴(yán)，澆筑完成后再把澆口蓋嚴(yán)，冷卻后，得到外形尺寸為130mm

×

130mm

×

70mm襯板鑄件，厚度最薄處為70mm。

36.(2)熱處理：將襯板鑄件放入高溫爐中，以30～50℃/h的升溫速度將襯板鑄件加熱到590～610℃，保溫1h，再以25～30℃/h的升溫速度將襯板鑄件加熱到900～920℃，保溫3h，隨后將襯板鑄件從高溫爐中取出，放入裝有鈉鉀鹽且預(yù)先升溫260～290℃的鹽浴爐中，在260～290℃左右，保溫3.5h，空冷至室溫，將空冷后的襯板在250℃下保溫12h，經(jīng)空冷后，得到貝氏體鋼襯板，顯微組織圖見圖1，熱處理方法流程圖見圖2。

37.實(shí)施例2

38.同實(shí)施例1，區(qū)別在于，步驟(2)中的熱處理的方法具體為：以50℃/h的升溫速度將襯板鑄件加熱到590～610℃，保溫0.5h，再以30℃/h的升溫速度將襯板鑄件加熱到900～920℃，保溫2.5h，隨后將襯板鑄件從高溫爐中取出，放入裝有鈉鉀鹽的鹽浴爐中，在260～290℃左右，保溫3.5h，空冷至室溫，將空冷后的襯板在250℃下保溫12h，經(jīng)空冷后，得到貝氏體鋼襯板。

39.實(shí)施例3

40.同實(shí)施例1，區(qū)別在于，步驟(2)中的熱處理的方法具體為：以1℃/h的升溫速度將襯板鑄件加熱到590～610℃，保溫2h，再以1℃/h的升溫速度將襯板鑄件加熱到900～920℃，保溫4h，隨后將襯板鑄件從高溫爐中取出，放入裝有鈉鉀鹽的鹽浴爐中，在260～290℃左右，保溫3.5h，空冷至室溫，將空冷后的襯板在250℃下保溫12h，經(jīng)空冷后，得到貝氏體鋼襯板。

41.效果例1

42.測定實(shí)施例1制備得到的貝氏體鋼襯板中各成分的重量百分比，結(jié)果見表1。

43.表1

44.成分實(shí)施例1c(％)0.3～0.6si(％)1.2～2.0mn(％)0.8～1.0ni(％)0.4～0.8cr(％)1.5～1.8mo(％)0.3～0.6cu(％)0.4～0.8al(％)0.1～0.7ti(％)0.002～0.005re(％)0.01～0.05s(％)≤0.025p(％)≤0.025fe(％)余量

45.效果例2

46.測定實(shí)施例1制備得到的貝氏體鋼襯板的性能，結(jié)果見表2。

47.按照國標(biāo)gb/t228.1-2010要求，對材料的進(jìn)行硬度、沖擊韌性、抗拉強(qiáng)度進(jìn)行測定。

48.表2

[0049][0050]

以上所述的實(shí)施例僅是對本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：c為0.30～0.60％、si為1.20～2.00％、mn為0.80～1.00％、ni為0.40～0.80％、cr為1.50～1.80％、mo為0.20～0.40％、cu為0.40～0.80％、al為0.10～0.70％、ti為0.002～0.005％、re為0.010～0.050％、s≤0.025％、p≤0.025％，余量為fe與不可避免的雜質(zhì)。2.一種權(quán)利要求1所述的用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)熔煉：按成分比例配置好原料進(jìn)行熔煉，溫度為1620～1630℃，原料熔化后，在溫度為1500～1550℃時(shí)進(jìn)行澆注，得到襯板鑄件；(2)熱處理：將襯板鑄件依次經(jīng)高溫處理、鹽浴處理和保溫處理后得到所述貝氏體鋼襯板。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板的制備方法，其特征在于，所述高溫處理具體包括：將襯板鑄件加熱至590～610℃，保溫0.5～1.5h，然后升溫至900～920℃，保溫2.5～4h。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板的制備方法，其特征在于，所述加熱至590～610℃時(shí)的升溫速度≤50℃/h；所述升溫至900～920℃的升溫速度≤30℃/h。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板的制備方法，其特征在于，所述鹽浴處理具體包括：將襯板鑄件放入溫度為260～290℃的鹽浴中，保溫3.5h。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板的制備方法，其特征在于，所述鹽浴采用的鹽為鈉鉀鹽。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板的制備方法，其特征在于，所述保溫處理具體包括：在250℃溫度下，保溫12h。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種用于直徑10米以上大型半自磨機(jī)的貝氏體鋼襯板的制備方法，屬于金屬鑄件制造技術(shù)領(lǐng)域。該貝氏體鋼襯板，包括以下重量百分比的成分：C為0.30～0.60％、Si為1.20～2.00％、Mn為0.80～1.00％、Ni為0.40～0.80％、Cr為1.50～1.80％、Mo為0.20～0.40％、Cu為0.40～0.80％、Al為0.10～0.70％、Ti為0.002～0.005％、Re為0.010～0.050％、S≤0.025％、P≤0.025％，余量為Fe與不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明制備得到貝氏體鋼襯板耐磨性能優(yōu)異，綜合力學(xué)性能良好。綜合力學(xué)性能良好。綜合力學(xué)性能良好。

技術(shù)研發(fā)人員：王文焱 劉金超 常樂怡 季齊寶 楊賽賽 李梓簫 謝敬佩 馮悅 馬竇琴 高銘 崔云峰 王愛琴 柳培 毛志平

受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南科技大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.24

技術(shù)公布日：2022/4/1