[发明专利]一种大型球磨机衬板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明为各类球磨机衬板及其制备方法，特别涉及一种大型球磨机衬板及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。

背景技术

球磨机是一种应用广泛的粉碎机械，是冶金矿山、水泥建材、电力、化肥、煤炭、化工等行业物料粉碎的主要设备之一，衬板是球磨机和进出料端盖的保护板，它除了承受研磨体(磨球、磨棒和磨段)与物料的冲击和磨损之外，还有提升研磨体的作用。随着物料粉磨技术的快速发展，球磨机趋于大型化，衬板工作条件日益苛刻，对衬板材料的性能提出了更高的要求。为了提高球磨机衬板性能，中国发明专利CN 104307605公开了一种耐磨高韧性高硬度球磨机用衬板，包括：将废钢、铬铁、钼铁及增碳剂作为基材放入加热炉中加热后保温，送入模具中成型，锻打得到预成型衬板；将氧化锆陶瓷粉、碳化硅、尖晶石、氮化钛、碳化铬作为粉料，加入水与所述粉料混合均匀并充分研磨，喷雾干燥，过筛得到预处理粉料；将预处理粉料均匀覆盖整个预成型衬板表面，捶打后冷却，冷却过程遵循反比例函数，然后送入淬火液中急剧降温；再进行回火得到一种耐磨高韧性高硬度球磨机用衬板。中国发明专利CN 104294140还公开了一种球磨机用多元高耐磨高韧性高铬衬板，其组分按重量百分比包括：碳：1.8-2.5％，铬：15-18％，稀土元素：0.5-1％，钛：0.8-1.2％，铝：0.05-0.12％，硅：0.5-0.95％，锰：0.5-0.87％，钼：0.8-1％，铜：0.02-0.05％，硫：0.01-0.05％，磷：0.03-0.045％，余量为铁和不可避免的杂质；并采用加料、脱氧、浇注、热处理四个步骤得到球磨机用多元高耐磨高韧性高铬衬板。中国发明专利CN 104278217还公开了一种球磨机衬板用中铬合金钢，以碳钢、硅铁、锰铁、钼铁、纯铬、纯镍、纯钛、纯铜为原科，按C2.1～3.3wt％，Si≦1.2wt％，Mn0.3～1.0wt％，Mo0～1.0wt％，Cr7.0～10.0％，Ni≦0.5wt％，Ti≦0.5wt％，Cu≦0.8wt％，P≦0.09wt％，S≦0.08wt％，余量为Fe进行配料，采用中碱感应电炉熔炼，控制钢水的成分。上述熔融钢水浇铸成品工件，然后热处理，热处理工艺是将铸件加热到1030℃～1200℃，保温2h～4h，空冷到330℃，保温1h～3h，空冷至室温。该发明中铬合金钢具有晶粒细小、淬透性好、综合机械性能良好的特点。中国发明专利CN 104278192还公开了一种球磨机用高硬度高韧性低破碎率高铬衬板，其组分按重量百分比包括：碳：2.2-2.8％，铬：14-16％，稀土元素：0.5-1％，铝：0.05-0.12％，硅：0.8-1.2％，锰:0.7-0.82％，钼:0.5-1.2％，铜:0.03-0.1％，硫：0.01-0.05％，磷：0.03-0.045％，余量为铁和不可避免的杂质；并采用加料、脱氧、浇注、热处理四个步骤得到球磨机用高硬度高韧性低破碎率高铬衬板。该发明中，上述球磨机用高硬度高韧性低破碎率高铬衬板具有良好的综合性能，其破碎率≤0.35％，硬度可达65HRC以上，冲击韧性可达8J/cm²以上。中国发明专利CN 104264057还公开了一种球磨机铬钼合金衬板及其制备工艺，该衬板组分中包含C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、Cu和Fe以及少量的S、P，在制备中，先选取废钢并对其进行成分分析，然后根据其成分与目标组分的差异选用辅料完成配料，然后在废钢熔化后向其中加入辅料并熔融为合金钢水，利用该合金钢水浇注衬板铸件，并在脱模后进行热处理即完成制备。与现有技术相比，该发明的球磨机衬板比传统的锰钢及中低碳合金钢球磨机衬板抗冲击特性和耐磨损特性强，使用寿命长。经检测，该发明的产品的抗拉强度为1250MPa以上，硬度356-389HB，屈服强度1133MPa以上，延伸率大于7.3％，断面收缩率为14～16％。中国发明专利CN 104164624还公开了一种球磨机用高锰钢衬板，各成分及重量百分比为：C：1.1—1.16％、Mn：12.5—13％、Cr：3.6—4％、Si：1.2—1.25％、Mo：0.05—0.06％、B：0.06—0.08％、Cu：0.6—0.7％、Ni：0.06—0.08％、Re：0.04—0.06％、S：≤0.02％、P：≤0.02％；余量为Fe。该发明的耐磨衬板通过合理的改善配方，通过合理的熔炼、变质、浇铸等加工工艺，让耐磨衬板具有良好的耐磨性、硬度、强度、耐腐蚀性、韧性，通过浇铸时间、砂型温度的控制，防止缩松、缩孔的产生，也提高了耐磨衬板的韧性和耐磨性，表面硬度≥240HB，冲击值≥16J/cm²，抗拉强度≥640MPa，使用寿命为11000—12000小时。中国发明专利CN 104152789还公开了一种余热淬火球墨铸铁球磨机衬板的制备方法。采用氧化钼粉在高温铁水中还原进行钼的合金化的方法，以及采用低磷和低硫的铸造生铁为原料，在完成配料、称量、铁水熔炼、出铁、球化、扒渣、孕育、V-EPC真空消失模浇注、打箱、余热淬火、清理和低温回火等一系列工艺环节后获得球墨铸铁球磨机衬板的整个工艺过程。经检测：采用铸造余热淬火+220℃回火处理后厚度80mm的球墨铸铁球磨机衬板的硬度HRC50-52，冲击韧性a_k18-22J/cm²，耐磨性是同类型高锰钢球磨机衬板的1.5-2倍。由于球墨铸铁的韧性适中，所以，该发明专利介绍的方法适合制备在中、小型球磨机中使用的厚度在100mm以下的衬板。中国发明专利CN 104152817还公开了一种破碎大块物料的球磨机用衬板，所述衬板按重量份包括：C：0.3-0.7％，Cr：4-30％，Ni：0.5-0.8％，Mn：2-2.4％，Mo：0.15-0.35％，Ti：1.5-2％，Re：0.15-0.3％，P≤0.009％，S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。在制备过程中，以低碳钢、金属铬锭、锰锭、钛锭、镍锭作为原料，采用熔炼、浇注、奥氏体化处理、回火处理、二次浇注、升温保温再进行淬火处理所述破碎大块物料的球磨机用衬板。该发明中，所述破碎大块物料的球磨机用衬板，其硬度大，韧性好，大块物料破碎效率高，成本低。中国发明专利CN 104152802还公开了一种新型球磨机耐磨衬板，其特征在于，包括下列重量份原料：C0.50-0.80，Si0.9-1.3，Mn0.9-1.6，Cr1.1-1.6，Ti0.04-0.14，B0.006-0.020，RE0.12-0.30，Ca0.035-0.095，K0.08-0.28，Na0.08-0.28，余量为Fe。中国发明专利CN101623746还公开了一种防止球磨机衬板断裂的方法，适合于对已有球磨机的衬板改造，目的是提高球磨机衬板屈服极限；该发明采用含有Cr、Mo等金属元素的高锰钢材料，如ZGMn13Cr2Mo、ZG32Mn9SiCr2MoRe或ZGMn9Cr2ReSi；通过消失模铸造方法制成球磨机端衬板、筒体衬板和格子衬板，对铸造成型后的衬板在安装使用前还需要进行热处理：先将衬板入炉加热到200℃～300℃，保温1～2小时，然后按速度为40℃～50℃/小时升温到650℃～680℃；保温4.5～5小时；再按60℃～70℃/小时继续升温到1060℃～1090℃，保温3.0～4.0小时；将衬板从炉中取出，放入水中进行水韧处理，放入回火炉中，按速度为40℃～50℃/小时加热到300～350℃，保温6～8小时，然后以1.5～2.5min/mm速度冷却；衬板回火入炉温度控制在150℃以下。该发明基体仍是奥氏体，在球磨机中使用不易产生明显的加工硬化，使用寿命较短。中国发明专利CN101054652还公开了一种球磨机衬板化学成分(重量百分比)为：C 0.6-0.8％、Si 0.3-0.8％、Mn 0.3-0.8％、Cr 2.0-4.5％、Ni 0.2-2.0％、Mo 0.1-0.8％、S＜0.04％、P＜0.04％、余量为Fe。其制造工艺是：将球磨机衬板加热到860-960℃，保温2-3小时，然后淬入水中冷却，使其温度快速下降，在工件表面温度下降至580-680℃时，从水中取出，再在强制对流的空气中空冷至室温，之后进行480-520℃回火，自然冷却即得成品。该发明的球磨机衬板碳含量高，水淬时极易出现裂纹。