本发明属于金属耐磨材料技术领域，涉及一种大型半自磨机筒体衬板及其制备方法。
背景技术：
目前，半自磨机的粉磨原理是利用物料之间及物料与磨球之间的相互撞击、碾磨使物料粉碎，达到选矿粒度要求的粉磨设备。2000年国内引进直径8.53米的半自磨机后，国内开始了半自磨机的研制开发，实现了产业化生产，现已经能够生产直径12米的半自磨机和自磨机，并装备了国内的大型矿山。半自磨机的主要易磨损件是衬板和磨球，衬板起着保护磨机筒体、提升磨球和物料以及与磨球和物料相互碾磨粉碎物料的作用。随着半自磨机尺寸的增大，其粉磨物料的尺寸及所用磨球尺寸也相应较大（磨球通常大于Φ120mm），造成了磨球和物料对衬板的撞击程度增大，衬板的磨损速度加快，更换频繁（国内大型半自磨机筒体衬板的使用寿命通常不超过4个月），由此造成了磨机粉末效率的降低，生产成本的增加。因此开发耐磨损抗冲击的大型半自磨机衬板是当前迫切需要解决的技术问题。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种适合大型半自磨机筒体衬板制备的材质和热处理工艺，以期在保证大型半自磨机筒体衬板韧性的前提下，提高其使用寿命的大型半自磨机筒体衬板及其制备方法。
本发明的技术方案是：大型半自磨机筒体衬板，该衬板的各个组分的质量百分数为：C 0.6~0.85%、Cr 3.0~3.5%、Ni 0.3~0.7%、Mo 0.3~0.7%、Si 0.2~1.0、Mn 0.5~1.0%，剩余为Fe和不可避免的杂质。
进一步，大型半自磨机筒体衬板，该衬板的各个组分的质量百分数为：C 0.6~0.8%、Si 0.5~0.8%、Mn 0.5~1.0%、Cr 3.0~3.5%、Ni 0.3~0.6%、Mo 0.3~0.6%，剩余为Fe和不可避免的杂质。
进一步，大型半自磨机筒体衬板，该衬板的各个组分的质量百分数为：C 0.7%、Si 0.8%、Mn 0.9%、Cr 3.0%、Ni 0.3~0.6%、Mo 0.3~0.6%，剩余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的另一目的提供上述大型半自磨机筒体衬板的制备工艺，该工艺的具体包括以下工艺：
步骤a:配料
按照设计成分准备各个原料，并去除原料表面的油迹和锈蚀，备用；
步骤b. 造型
将木制模样放入砂箱中，然后充填粒度312~425μm的树脂砂，树脂砂固化后取出木模，并涂刷锆英粉快干涂料；
步骤c. 熔化及浇注
将步骤处理后原料加入到中频感应电炉中进行熔化，待熔化成钢液后，炉前取样测定钢液的化学成分，一旦钢液化学成分合乎要求，即可加铝脱氧，然后出炉浇注，钢液的出炉温度1600~1650℃，浇铸温度1500~1550℃；然后在铸型中冷却至200℃以下即可开箱清理，铸造好的大型半自磨机筒体衬板；
步骤d. 热处理
将清理后的大型半自磨机筒体衬板在箱式电阻炉内进行预处理，预处理采用800~950℃保温10小时后炉冷280-320出炉空冷至室温，进行热处理，加热至温度880~1050℃，保温6~10小时后出炉风冷，冷却至室温后在400~700℃保温6~8小时空冷进行回火处理，即得到大型半自磨机筒体衬板。
进一步，所述后大型半自磨机筒体衬板的表面硬度为35~45HRC，冲击韧性大于40J/cm2。
本发明的有益效果是：该方法采用中高碳CrNiMo钢和树脂砂铸造方法，配以合理的热处理工艺，达到大型半自磨机筒体衬板良好的综合力学性能，满足实际使用要求的目的。本发明的制备工艺简单，成本较为低廉，适合于不同尺寸和壁厚的大型半自磨机筒体衬板的实际生产。
附图说明
图1是本发明的大型半自磨机筒体衬板的制备方法的流程框图。
图2是本发明大型半自磨机筒体衬板的金相组织视图。
具体实施方法
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
直径5m~8m的半自磨机筒体衬板，采用C 0.7%、Si 0.8%、Mn 0.9%、Cr 3.0%、Ni 0.6%、Mo 0.6%的CrNiMo钢。将废钢、铁合金、生铁按照化学成分和熔化要求依次放入中频感应炉中熔化，待熔化成钢液后，炉前取样测定钢液的化学成分，一旦钢液化学成分合乎要求，即可加铝脱氧，然后出炉浇注。钢液的出炉温度1650℃，浇铸温度1550℃。然后在铸型中冷却至200℃以下即可开箱清理。清理后的衬板预处理采用820℃保温10小时后炉冷280出炉空冷至室温，在加热值980℃、保温6小时后风冷至室温，然后在500℃保温6小时出炉空冷至室温，即得到表面硬度为35HRC，冲击韧性大于40J/cm2 的大型半自磨机筒体衬板。
实施例2
直径8m~10m的半自磨机筒体衬板，采用C 0.6%、Si 0.5%、Mn 0.5%、Cr 3.2%、Ni 0.3%、Mo 0.3%的CrNiMo钢。将废钢、铁合金、生铁按照化学成分和熔化要求依次放入中频感应炉中熔化，待熔化成钢液后，炉前取样测定钢液的化学成分，一旦钢液化学成分合乎要求，即可加铝脱氧，然后出炉浇注。钢液的出炉温度1600℃，浇铸温度1500℃。然后在铸型中冷却至200℃以下即可开箱清理。清理后的衬板采用预处理采用850℃保温10小时后炉冷300℃出炉空冷至室温，在加热至1030℃、保温8小时后风冷至室温，然后在550℃保温8小时出炉空冷至室温，即得到表面硬度为38HRC，冲击韧性大于40J/cm2 的大型半自磨机筒体衬板。
实施例3
直径大于10m的半自磨机筒体衬板，采用C 0.5%、Si 0.6%、Mn 0.8%、Cr 3.4%、Ni 0.7%、Mo 0.7%的CrNiMo钢。将废钢、铁合金、生铁按照化学成分和熔化要求依次放入中频感应炉中熔化，待熔化成钢液后，炉前取样测定钢液的化学成分，一旦钢液化学成分合乎要求，即可加铝脱氧，然后出炉浇注。钢液的出炉温度1650℃，浇铸温度1550℃。然后在铸型中冷却至200℃以下即可开箱清理。清理后的半自磨机筒体衬板采用900℃保温10小时后炉冷320出炉空冷至室温，然后在920~1000℃后出炉风冷至室温，再在650℃保温6.5小时出炉空冷至室温。即得到表面硬度为40HRC，冲击韧性为67J/cm2 的大型半自磨机筒体衬板
实施例4
直径8m~10m的半自磨机筒体衬板，采用C 0.8%、Si 0.6%、Mn 0.5%、Cr 2.8%、Ni 0.6%、Mo 0.5%的CrNiMo钢。将废钢、铁合金、生铁按照化学成分和熔化要求依次放入中频感应炉中熔化，待熔化成钢液后，炉前取样测定钢液的化学成分，一旦钢液化学成分合乎要求，即可加铝脱氧，然后出炉浇注。钢液的出炉温度1600℃，浇铸温度1500℃。然后在铸型中冷却至200℃以下即可开箱清理。清理后的衬板采用900℃保温10小时后炉冷310出炉空冷至室温，在加热至1000℃、保温9小时后风冷至室温，然后在600℃保温7小时出炉空冷至室温，即得到表面硬度为38HRC，冲击韧性为44J/cm2 的大型半自磨机筒体衬板。
实施例5
直径8m~10m的半自磨机筒体衬板，采用C 0.65%、Si 0.55%、Mn 0.6%、Cr 3.35%、Ni 0.4%、Mo 0.6%的CrNiMo钢。将废钢、铁合金、生铁按照化学成分和熔化要求依次放入中频感应炉中熔化，待熔化成钢液后，炉前取样测定钢液的化学成分，一旦钢液化学成分合乎要求，即可加铝脱氧，然后出炉浇注。钢液的出炉温度1600℃，浇铸温度1500℃。然后在铸型中冷却至200℃以下即可开箱清理。清理后的衬板采用900℃保温10小时后炉冷305出炉空冷至室温，在加热至1010℃、保温7.5小时后风冷至室温，然后在700℃保温7.5小时出炉空冷至室温，即得到表面硬度为38HRC，冲击韧性大为45J/cm2 的大型半自磨机筒体衬板。
本发明所制备的大型半自磨机筒体衬板，采用中高碳CrNiMo钢和树脂砂制造，配合适当的浇冒口系统和热处理工艺，解决了高碳CrNiMo钢韧性不足和耐磨性低的问题，满足了大型半自磨机对筒体衬板的使用要求，在江西铜业集团德兴铜矿大山选厂Φ10.37m ×5.19m半自磨机中应用，使用寿命达到了4.5个月。
技术特征：
1.大型半自磨机筒体衬板，其特征在于，该衬板的各个组分的质量百分数为：C 0.6~0.85%、Cr 2.5~3.5%、Ni 0.3~0.7%、Mo 0.3~0.7%、Si 0.2~1.0、Mn 0.5~1.0%，剩余为Fe和不可避免的杂质。
2.大型半自磨机筒体衬板，其特征在于，该衬板的各个组分的质量百分数为：C 0.6~0.8%、Si 0.5~0.8%、Mn 0.5~1.0%、Cr 3.0~3.5%、Ni 0.3~0.6%、Mo 0.3~0.6%，剩余为Fe和不可避免的杂质。
3.大型半自磨机筒体衬板，其特征在于，该衬板的各个组分的质量百分数为：C 0.7%、Si 0.8%、Mn 0.9%、Cr 3.0%、Ni 0.3~0.6%、Mo 0.3~0.6%，剩余为Fe和不可避免的杂质。
4.一种制备如权利要求1-3任意一项所述的工艺，其特征在于，该工艺的具体包括以下工艺：
步骤a:配料
按照设计成分准备各个原料，并去除原料表面的油迹和锈蚀，备用；
步骤b. 造型
将木制模样放入砂箱中，然后充填粒度312~425μm的树脂砂，树脂砂固化后取出木模，并涂刷锆英粉快干涂料；
步骤c. 熔化及浇注
将步骤处理后原料加入到中频感应电炉中进行熔化，待熔化成钢液后，炉前取样测定钢液的化学成分，一旦钢液化学成分合乎要求，即可加铝脱氧，然后出炉浇注，钢液的出炉温度1600~1650℃，浇铸温度1500~1550℃；然后在铸型中冷却至200℃以下即可开箱清理，铸造好的大型半自磨机筒体衬板；
步骤d. 热处理
将清理后的大型半自磨机筒体衬板在箱式电阻炉内进行预处理，预处理采用800~950℃保温10小时后炉冷280-320出炉空冷至室温，进行热处理，加热至温度880~1050℃，保温6~10小时后出炉风冷，冷却至室温后在400~700℃保温6~8小时空冷进行回火处理，即得到大型半自磨机筒体衬板。
5.根据权利要求4所述方法，所述后大型半自磨机筒体衬板的表面硬度为35~45HRC，冲击韧性大于40J/cm2。
技术总结
本发明一种大型半自磨机筒体衬板及其制备工艺。该筒体衬板的化学成分为C0.6~0.85%、Cr3.0~3.5%、Ni0.3~0.7%、Mo0.3~0.7%、Si0.2~1.0、Mn0.5~1.0%，熔化温度1600~1650℃，浇注温度1500~1550℃。清理后进行热处理，热处理加热温度800~950℃保温10小时后炉冷300℃左右出炉空冷至室温，然后在920~1000℃后出炉风冷至室温，再在550~700℃保温8小时出炉空冷至室温。本发明所制备的大型半自磨机筒体衬板，满足了大型半自磨机对筒体衬板的使用要求，使用寿命达到了4.5个月。
技术研发人员：官友军
受保护的技术使用者：江西铜业股份有限公司
文档号码：201610799744
技术研发日：2016.08.31
技术公布日：2016.12.21
声明：
“大型半自磨机筒体衬板及其制备方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色技术网
来源：江西铜业股份有限公司;
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2024年12月20日 ~ 22日 
