[发明专利]一种高压辊磨机的合金贝氏体球墨铸铁辊面及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种高压辊磨机的合金贝氏体球墨铸铁辊面及其制备方法。

背景技术

高压辊磨机问世十年来，主要应用在水泥行业及个别有色金属矿山采矿，水泥行业已经从这种节能耗和钢耗的高效设备中获得了较高的效益。目前，冶金矿业粉碎矿石的数量庞大，而金属矿石大都坚硬难磨，且目前所采用的球磨机其能耗、钢耗以及效率的问题都比较突出。能否将高压辊磨机普遍应用于冶金矿业，一直都是研究者们关心的问题。但要将高压辊磨机普遍应用于冶金矿业(尤其是铁矿)，首要问题就是设备的静压力，即设备必须具有更大的承载能力和更强的耐磨性。高压辊磨机的压辊是主要的承载部件和磨损部件，压辊及相关部件的改进对高压辊磨机应用于冶金矿业有着非常重要的意义。

目前提高压辊表面抗冲击韧性和耐磨性的一般性做法是先在压辊基体表面堆焊一层耐冲击金属层，然后再在其上堆焊一层硬度较高的耐磨层，最后可以焊一些人字形或一字形条纹以增加进料粒度，受到目前焊接技术的局限，最终辊面的平均洛氏硬度为55~60 HRC。近期，德国洪堡公司将压辊表面作了进一步改进，他们将原有的堆焊耐磨层改成有序排列的硬质合金短柱。硬质合金柱的洛氏硬度可达65~67 HRC，这意味着压辊的耐磨性得到了很大提高，进而其使用寿命较堆焊辊面也有显著提高，达8000小时左右。这种复合辊面材料多采用高铬铸铁，但该材料抗压强度和耐磨性不足，对高压辊磨机辊面的质量有很大影响。采用高合金钢为辊面材料，优点是具有足够的抗压强度和耐磨性，但在大型铸件浇注时容易导致成分不均匀、碳化物易聚集长大，最终辊面的强度、硬度及耐磨性不均匀，并且材料成本较高。贝氏体球墨铸铁由于具有良好的强韧性，耐磨性以及较为低廉的制造成本，目前被广泛应用于制造高耐磨性能的大型辊压机的辊面。但目前应用于高压辊磨机辊面中的贝氏体球墨铸铁大多是采用等温淬火方法，且热处理工艺存在工序多，生产周期长，耗能大，淬火介质易污染环境，对大型件进行等温淬火难以操作等问题。因此，目前急需发明出一种硬度较高并且能够提高生产周期，简化生产工艺，降低成本，同时保持高抗压强度和耐磨性的铸态合金贝氏体球墨铸铁或者简化热处理工艺的合金贝氏体球墨铸铁材料，使辊面的使用寿命大幅延长，效益达到最大化。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高压辊磨机的合金贝氏体球墨铸铁辊面及其制备方法，所述高压辊磨机的合金贝氏体球墨铸铁辊面具有成分偏析小，组织均匀，抗压强度高，耐磨性好，硬度较高，柱钉镶嵌方便和使用寿命长的优点，且其制备工艺简单，成本低，效益可以达到最大化。本发明的技术方案如下：

一种高压辊磨机的合金贝氏体球墨铸铁辊面，其化学成分按重量百分比为：C：3.20~3.45%、Si：1.60~1.85%、Mn：0.40~0.60%、Mo：0.50~1.00%、Ni：1.50~4.00%、Cu：0.30~1.00%、Cr：0.30~1.00%、V：0.10~0.60%、P：0~0.02%、S：0~0.01%，其余为Fe及不可避免的杂质。

所述一种高压辊磨机的合金贝氏体球墨铸铁辊面的制备方法，按照以下工艺步骤进行：

（1）按照重量百分比为：C：3.20~3.45%、Si：1.60~1.85%、Mn：0.40~0.60%、Mo：0.50~1.00%、Ni：1.50~4.00%、Cu：0.30~1.00%、Cr：0.30~1.00%、V：0.10~0.60%、P：0~0.02%、S：0~0.01%，其余为Fe及不可避免杂质的化学成分选配原料，在中频炉中于1400～1520℃熔炼，出炉前在浇包内加入球化剂和孕育剂，其中球化剂的用量为合金化的铁水总质量的1.8%，孕育剂的用量为合金化的铁水总质量的0.3%；

（2）将冷型加热至250~300℃，采用石英粉对冷型进行涂料，料层厚度为2.3~3.5mm，待冷型温度降至190~200℃时注入合金化的铁水进行离心铸造，铸造过程控制离心重力倍数为100~120G，并保持该重力倍数60min，一次浇注成型得到合金贝氏体球墨铸铁铸件；

（3）将合金贝氏体球墨铸铁铸件冷却至室温，进行处理，处理方式为以下两种：

方式一为直接回火处理，将冷却的合金贝氏体球墨铸铁铸件在空气炉中加热至350~500 ℃进行中温回火处理，保温时间为2~4h，得到组织为针状的贝氏体+残余奥氏体+共晶渗碳体+石墨的合金贝氏体球墨铸铁，硬度为52~57 HRC；

方式二为先淬火热处理再回火处理，步骤如下：