[发明专利]一种耐磨高韧性钒、铌稀土合金钢衬板及制造工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属耐磨材料技术领域，主要涉及一种耐磨高韧性钒、铌稀土合金钢衬板及制造工艺。

背景技术

耐磨材料行业是直接为水泥建材、冶金矿山、火力发电工业服务的一个具有强大生命力的新型行业。例如水泥球磨机研磨物料时，其中衬板是球磨机上应用较大的易损件。常用的球磨机衬板材料主要有两大类：一类是高锰钢，高锰钢在较大的冲击载荷或接触应力作用下，其表面迅速产生加工硬化，并有高密度位错和形变孪晶相继生成，从而产生高耐磨的表面层，而此时内层奥氏体仍保持着良好的韧性。高锰钢最大的特点有两个：一是外来冲击载荷越大，其自身表层耐磨性越高。二是随着表面硬化层的被磨损，在外载荷作用下产生的新的加工硬化层，连续不断地形成。由于衬板在球磨机里的使用过程中，有一层物料垫着，受磨球和大块物料的冲击作用很小。所以衬板无法产生表面硬化层。另一类衬板是合金钢衬板，该类产品，虽然硬度较高，但韧性较差，在复杂的球磨机工况状况下极易产生断裂与破碎。中国发明专利CN1165203公开了一种多元合金耐磨耐蚀高韧性衬板及其制造方法，衬板的化学成分为：C＝0.45---0.65，Si＝0.5---1.1，Mn＝1.6---3.0，Cr＝0.5---1.2，B＝0.001---0.0025，Ti＝0.1---0.2，P≤0.04，S≤0.04，Re＝0.1，余量为Fe。按该成分铸成衬板，在780---830℃退火再加热到820---860℃保温一定时间后风冷淬火到230-330℃进行余热保温16---24小时，在250---270℃、4-6小时回火。该发明的衬板碳含量高，韧性低，脆性大；其原因之一就是铸件在860℃进行奥氏体化，这时因温度低，碳化物溶解不足，合金元素形成的强碳化物更难以溶解，就会造成铸件的塑性差。

发明内容

为解决上述问题，本发明目的是提供一种耐磨高韧性钒、铌稀土合金钢衬板及制造工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种耐磨高韧性钒、铌稀土合金钢衬板，其特征是：在所述衬板中同时加入有V和Nb化学成分，其加入的重量百分比为：V 0.05～0.1，Nb 0.01～0.03；所述衬板的化学成分及重量百分比为：C 0.25～0.6，Si1.0～2.5，Mn 1.5～2.5，Ni0.4～0.8，Cr 0.7～1.8，Ti 0.02～1.0，V 0.05～0.1，Nb 0.01～0.03，Al 0.04-0.15，La0.0015～0.0023，Ce 0.001～0.0023，其余为Fe和其它不可避免的微量杂质。

一种耐磨高韧性钒、铌稀土合金钢衬板的制造工艺，其包括下述步骤：

(1)装底渣料，炉渣配比为CaO80％+CaF20％，加入量为中频感应电炉总溶量的2---3％，块度小于20mm；目的是为先期成渣覆盖钢液面，防止钢水氧化和吸气，减少辐射热损失，吸收金属氧化物和非金属夹杂物，缓冲金属炉料的冲击避免或减轻炉衬机械损伤；

(2)底渣上加小而短的废钢板，其块度为20mm---30mm，加入量为总炉料的0.5％，以求尽快形成熔池，大块度钢板沿四周加入，钢屑和鉻铁及镍板等熔化后期直接加入到钢液中，以求快速熔化，电炉升温使炉料熔化；待钢水熔清后直接加入锰铁、硅铁进行沉淀脱氧；

(3)搅动钢液，取炉前分析样炉前调整成分合格后将温度升至1600℃----1620℃；加入粉状硅钙、铝粉粒度小于1mm，进行脱氧；

(4)将铌、钒破碎至粒度小于10mm的小块加入钢水中，钒、铌难溶解，应尽早加入，确保出钢前完全溶化，对于加入的钒、铌希望在钢水中形成VC、NbC以碳化物形成存在，在加入铝脱氧后加入，这样可取得较好效果；

(5)将钛铁和镧、錇混合稀土破碎至粒度小于15mm小块经300℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；

(6)用消失模法铸造衬板，浇注温度为1510℃----1530℃；

(7)达到出钢温度，清扫钢嘴，炉领，炉台出钢；

(8)去掉浇冒口，清理衬板上粘砂；

(9)正火，回火；

其特征是：衬板在1100℃进行正火，保温时间4小时，空冷；再加热至180℃进行回火，保温3小时。