生产技术 APPLCATON TECHNOLOGY
高强度抗磨铸钢衬板的研究
左正国(杭州钢铁厂合金钢铸造分厂,杭州310022)
摘要:在铸钢中加入硼元素,获得了高强度抗瘩高硼铸钢。研究了淬火温度对高硼铸钢衬板显微组织和硬
度的影响。结果显示,随着淬火温度提高,淬火组织硬度増加,淬火温度1000℃时,基体组织全部转变成了强
韧性好的板条马氏体。高硼铸钢衬板经1000℃淬火后,再在230~240℃进行去应力回火处理,具有良好的强韧
性和抗磨性,使用中衬板不会断裂,其使用寿命比高锰钢提高180%~200%,且不含贵重合金元素,生产工艺筒
便
关键词:高硼铸钢;衬板;力学性能;耐磨性
中图分类号:TG142.72;文献标识码:A;文章编号:1006-9658(2010)02
1前言
当球麾机以一定转速转动时,磨球与煤料紧密
随着电力工业的迅速发展、国外已于上世纪60混合,在离心力和摩擦力的作用被提升,达到平衡态
年代末期就基本淘汰了高锰钢衬板在许多球磨机中后,以瀑泻状态落下,对底部料堆层产出冲击。在整
的应用。我国电力工业出于安全方面考虑,日前球磨个工作过程中,磨球、煤料及衬板之间产生相对滑
机衬板还多为高锰钢材质。但是,高锰钢衬板在使用动、滚动与冲击作用,从而使煤料粉碎。衬板处于
过程中不能充分加工硬化,残体表面硬度低,耐磨性体磨损工况,由于衬板与相接触的磨料产生的相
差,且在使用过程中易发生塑性变形,使得拆维修滑动和滚动,造成衬板表面的切削及犁削磨损,使
困难川。为了适应电力工业发展,提高易磨损件的寿板基体组织及硬质相流失,发生磨料黁损,这是树板
命,国内外一直在研制合金铸铁耐磨衬板,并し经在磨损的主要失效形式。其次在工作中,衬板受小能量
球磨机上应用,其中应用最广的是
高铬铸铁衬板。的连续冲击作用,要求其具有一定的韧性。
高铬铸铁的显微组织为马氏体+碳化物+残余奥氏2.2高硼铸钢特点
体,马氏体的硬度较其它基体的硬度高,故其耐磨性
高硼铸钢是一种新的抗磨材料,以廉价的硼为
能高且冲击性能也较其他抗磨白口铸铁高。高铬铸主要合金元素,不含价格昂贵的镍、钥、钨、钒等合金
铁衬板中含有较多脆性碳化物,且基体是高碳马氏元素,其组织特点是在低碳马氏体基体上:镶嵌有硬
体,脆性大?,使用中易剥落甚至断裂,影响设备的正度高、热稳定性好的硼化物,可以确保高硼铸钢在具
常运行。为了提高衬板的耐磨性,国内外还开发了马有优异强韧性的前提下,还具有高的硬度和优良的
氏体钢、
贝氏体钢和奥-贝钢等対板材料,因硬度低、耐磨性1明,可以克服目前广泛应用的以碳化物为主
淬透性差,使用寿命并未获得明显提高。因此,开要耐磨硬质相的铁基耐磨合金(如高铬铸铁、镍硬铸
发高强度抗磨铸钢衬板满足电厂球磨机的安全使铁等)脆性大,使用中易断裂和剥落的不足,也可以
用,是一项具有重要意义的工作。最近,我们根据球克服无耐磨硬质相的铁基合金(如高锰钢、低碳合金
磨机衬板磨损失效特点,开发成功了一种高强度抗钢)硬度低,淬透性与耐磨性差的不足,在球磨机衬
磨高硼铸钢衬板,并成功应用于电厂磨机上,获得了板上发挥其优异的耐磨性能,延长其使用寿命。
很好的效果。
2.3高硼铸钢衬板成分设计
高硼抗磨锛钢衬板成分见表1。其中碳含量控制
2高硼铸钢特点以及高硼铸钢衬板成分设计
在0.35%以下,主要是为了在淬火处理后获得强度
2.1球磨机衬板的工况及磨损机理分析
高、韧性好的板条马氏体基体。碳含量过高,淬火红
织中易出现脆性大的高碳马氏体,降低高硼铸钢的
收稿日期
强韧性。硼是高硼铸钢中的主要合金元素,钢中加入
文章编号:2009~163
作者简介:左正国(1968-),男,-程师,主要从事铸造和合金钢技术硼主要是为了获得一定数量的高硬度硼化物,改善
作
铸钢耐磨性。部分硼溶于基体,可以改善基体的淬透
cFMT中国铸造装备与技术2/2010
生产技术 APPLICATION TECHNOLOGY
表1高硼铸钢衬板的化学成分(质量分数,%
布有硼化物。由于基体由珠光体和铁素体组成,硬度
低,铸态宏观硬度只有32~35HRC,不能直接使用,高
元素」C「 B Crt Cu RE P「S
硼铸钢衬板使用前必须进行提高其硬度的淬火处
含量<0.350.8-1.2<1.0<1.21<1.2~03<0540.10<0.04<0.04余量
理
性和淬硬性。硼加入量过少,形成的高硬度硼化物数33淬火温度对高硼铸钢衬板的显微组织和性能的
量少,铸钢耐磨性差;加入量过多,硼化物数量多,且影响
成粗大的连续网状分布,使铸钢的强度和初性降低,
淬火温度对高硼铸钢衬板的显微组织和硬度的
使用安全性下降。因此将硼含量控制在0.8%~1.2%。影响分别见图2和图3。随着淬火温度提高,高硼铸
另外,在高硼铸钢中加入钛和稀土,有利于细化凝固
组织,提髙高硼铸钢强度。加入适量铬、铜和锰,有利
于改善高硼铸钢衬板的淬透性。
高硼铸钢衬板的制造
3.1高硼铸钢衬板的铸造生产
高硼铸钢衬板采用500kg中频感应电炉熔炼
炉料为生铁、废钢、硼铁(含2.3%B)、硅铁(含
图2高硼铸钢在1000℃淬火后的显微组织
75.7%Si)锰铁(含62.6%Mn)、铬铁(含60.9%Cr)和
钢基体组织中溶解铬、锰硼、碳等元素增加,淬透性
钛铁(含29.5%)。待钢液过热至1560~1580℃时
经造渣、扒渣、硅钙合金预脱氧和铝终脱氧后,加入
”増加,淬火温度低于1000℃,淬火组织中还残存少量
珠光体,淬火后衬板硬度较低。淬火温度为1000℃
硼铁和饮铁。浇包内加入0.50%稀土硅铁。采用水玻
璃砂造型,铸件收缩率1.9%。钢液浇注温度1450
时,淬火基体组织为单一的板条马氏体,见图2。图4
1480℃,浇注时先小流,中间要快,后期慢浇使铸件
的X射线衍射分析结果也证实,基体组织为单一马
充分补缩,并点冒口1~2次。
氏体组织,硼化物以Fe2B为主,衬板硬度较高。随着
3.2高硼铸钢衬板的铸态组织和性能
图1是高硼铸钢衬板的铸态显微组织,其中图1
にF640
(a)是金相照片,图1(b)是扫描电镜照片。铸态基体
组织主要是珠光体和铁素体组成,在晶界上连续分
600磁
48
540
900950100010501100
淬火温度T℃
图3淬火温度对高硼铸钢衬板硬度的影响
硼化物
800
图1高硼铸钢铸态组织
(a)金相照片(b)扫描电镜照片
图4高硼铸钢1000℃淬火后XRD谱线
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