一種濕式球磨機用高強韌性耐蝕襯板及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種礦山濕式球磨機使用高強韌性耐蝕襯板及制備方法，屬于金屬材料技術領域。
【背景技術】
[0002]由于冶金礦山濕式磨機襯板的使用工礦條件惡劣，既受腐蝕又受沖擊和磨損；在濕態下，特別是同種材料的磨損率是干態的數倍。國內外近年濕式磨機中現用各種材質襯板使用效果均不理想，主要表現為壽命較短。常用襯板材質高錳鋼以及超高錳鋼韌性有余，硬度、耐磨、耐腐蝕性不足；低合金鋼韌性與耐蝕性不夠；高鉻鑄鐵耐磨性好，但韌性不足；以致襯板的使用壽命很短。目前礦石品味降低，其硬度增加；另外濕式球磨機大型化，需要襯板要有足夠的硬度和韌性，才能保證壽命；一般認為，如果材質的硬度能達到HRC50，韌性也能達到50J/cm2以上。而濕磨機中礦漿均呈酸性或堿性，因此襯板還應具有良好的耐蝕性能。這種具有良好的硬度和韌性配合且耐蝕的材質是冶金礦山濕式球磨機襯板的較為理想的材質。
[0003]近些年來，出現一些中碳合金鋼襯板，如中國專利CN102719748A公開了一種含鎢耐熱合金鋼襯板材料及制備方法，但該發明雖然韌性達到65J/cm2，但其硬度很低僅HB259，在大型濕磨機中不適合。又如中國專利CN103993234A公開了一種中碳中鉻合金鋼耐磨襯板及制備方法，雖然該專利不含貴重金屬鉬、銅，一定程度降低成本，但使其韌性表現不足，僅24?46J/cm2，在腐蝕度較高的大型濕式球磨機中也不適合。因此為了適應冶金礦山嚴酷的工況條件，延長襯板使用壽命，提高濕磨機運轉效率，研制一種高強度、高韌性、高耐蝕性的成本適中的新材料迫在眉睫。

【發明內容】

[0004]為了克服上述濕式球磨機襯板的不足，本發明提供一種高強度、高韌性、耐蝕性、耐磨性較好、生產成本適中、使用壽命長的濕式球磨機用襯板的制備方法與工藝。
[0005]一種濕式球磨機用高強韌性耐蝕襯板:所述耐蝕鋼襯板為板條馬氏體、下貝氏體以及少量殘余奧氏體，原料按重量百分比的組成為:襯板化學成分重量百分比為:碳0.3% ?0.5%，鉻 6% ?8%，硅 0.3 ?0.5%，錳 0.4% ?0.8%，鉬 0.4% ?0.5%，銅0.2%?0.5%，硫、磷彡0.03%, RE0.03%?0.06%，余量為Fe及不可避免雜質。
[0006]如上所述濕式球磨機用高強韌性耐蝕襯板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007](I)熔煉:按所述組成原料的重量百分比稱取各元素，在中頻感應爐鐵熔化后加入C、S1、Mn，最后加入Cr、Mo，在1500°C?1550°C出鋼，出鋼前十分鐘左右加稀土改性；
[0008](2)澆注:當溫度降到1420°C?1460°C時，澆注入金屬模具型腔中，澆注采用慢一快一慢的方式；澆注時間控制在20s以內；
[0009](3)熱處理工藝:以80°C?100°C/h加熱速度從常溫加熱到550°C?650°C的溫度區間內保溫3?5h，之后加熱速度提高到150°C?200°C /h，油淬溫度在1040°C?1060°C保溫4?6h，回火溫度在260°C?280°C保溫6?10h，回火后取出襯板空冷即可。
[0010]如上所述步驟(3)的熱處理工藝還可以采用空淬的方式，具體步驟為:以80°C?100C /h加熱速度從常溫加熱到550°C?650°C的溫度區間內保溫3?5h，之后加熱速度提高到150°C?200°C /h，空淬溫度范圍1060°C?1080°C，保溫4?6h ;回火溫度為240°C?260°C，保溫6?10h，回火后取出襯板空冷即可。
[0011]優選的組分按重量百分比包括:碳0.3%?0.4%，鉻6%?7%，硅0.3?0.35%,錳 0.4 % ?0.5 %，鉬 0.4 % ?0.5 %，銅 0.2 % ?0.4 %，硫、磷彡 0.03 %，RE0.03 % ?0.04%，余量為Fe及不可避免雜質。
[0012]優選的，所述步驟(I)中變質劑為Y基重稀土變質劑。
[0013]優選的，所述步驟⑴中變質劑顆粒尺寸小于10mm，經過160°C?180°C的溫度烘烤后所得。
[0014]優選的，所述步驟(I)中變質處理采用包內沖入法對鋼水進行變質處理。
[0015]優選的，所述步驟(2)中澆注溫度1430°C?1450°C。
[0016]優選的，所述步驟(3)以80°C?90°C /h加熱速度從常溫加熱到550°C?600°C的溫度區間內保溫3?4h，之后加熱速度提高到180°C?200°C /h，油淬溫度在1050°C?1060°C保溫4?5h，回火溫度在270°C?280°C保溫6?8h，空冷即可得到高強韌性濕式球磨機用耐蝕襯板。
[0017]優選的，所述空淬熱處理步驟是以80°C?90°C /h加熱速度從常溫加熱到550°C?6000C的溫度區間內保溫3?4h，之后加熱速度提高到180°C?200°C /h,空淬溫度范圍1070°C?1080°C，保溫4?5h ;回火溫度為240°C?250°C，保溫6?8h，空冷即可得到高強度、韌性適中的濕式球磨機用耐蝕襯板。
[0018]鉻可提高鋼的淬透性、強化基體、使碳化物得到較大的分散度、也有利于韌性的提尚，還能提尚鋼的耐磨性、耐蝕性。當絡>4%時鋼中就會出現尚硬度M7C,型共晶碳化物。因此鉻有利于韌性的提高，且性能穩定。而銅能強化基體，是非碳化物形成元素，固溶于鐵素體，可以溶入奧氏體，可以使其性能穩定，強度和韌性同時上升。少量的銅具有類似鎳的作用，提高鋼的淬透性和基體的電極電位，提高耐腐蝕性能，在金屬礦山弱酸介質工況作業環境下，以銅替換鎳，可降低生產成本。在稀土改性方面，調研得知Y基重稀土的凈化變質效果優Ce基輕稀土。但加入過量可能惡化鋼的性能。加入量一般依據[RE]/[S]的比值和稀土回收率確定。
[0019]本發明在傳統中碳中鉻合金鋼襯板基礎上，不加貴重金屬鎳，僅添加少量的銅和適量的鉻，并用Y基重稀土改性，得到耐蝕性、耐磨性較高的高強韌性濕磨球磨機用襯板。該襯板具有較高的強度和韌性及耐蝕性，有優異的硬度和耐磨性，滿足大濕式球磨機襯板的抗沖擊性，大大提高襯板壽命。本發明方法制備的高強韌性耐蝕襯板具備性能指標:熱處理工藝一(油淬)的硬度HRC > 50，標準V型缺口的沖擊韌性> 51J/cm2;熱處理工藝二(空淬)的硬度HRC > 50，標準V型缺口的沖擊韌性> 28J/cm2。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的熱處理工藝；
[0021]圖2和圖3是本發明襯板鑄件的熱處理工藝一和熱處理工藝二的金相組織。
【具體實施方式】
[0022]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合附圖和具體實施例，對本發明進一步詳細說明。
[0023]本發明的設計依據是:
[0024]碳:碳在鋼中不僅主要提高淬透性，還與鉻、錳、鉬等合金元素形成的碳化物固溶于鐵素體中強化基體，使鋼的強度和硬度都大幅度提高，從而提高鋼的耐磨性。碳含量過高，材料的硬度、耐磨性會相應提高，但熱處理時容易形成裂紋，材料脆性大；碳含量過低，鑄件淬火后硬度低、耐磨性不佳。為此本次設計選擇碳:0.30%?0.50%。
[0025]硅:硅強烈阻止淬火時碳化物的析出，使C曲線右移，可阻止材料冷卻過程中發生珠光體轉變，無限固溶于鐵素體中，提高屈服強度。同時硅能阻礙回火過程中碳化物晶核的形成和長大，抑制回火脆性，在鐵素體前沿不析出碳化物，增加了殘余奧氏體的穩定性，提高馬氏體的回火穩定性。硅在1.0%左右時，不降低韌性，故硅的量控制在< 0.5%
[0026]錳:錳大部分溶入鐵素體，強化基體，提高強度、淬透性和耐磨性，還能減緩珠光體轉變時合金滲碳體的形核與長大，一定的錳含量可有效提高奧氏體的穩定性，從而提高材料的韌性。但錳是過熱敏感性元素，加熱溫度過高會引起晶粒粗大，增加回火脆性和殘余奧氏體量。