一种混凝土湿喷机衬板材料的研究及应用

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发布时间：2021-09-03

资料介绍

一种混凝土湿喷机衬板材料
的研究及应用
中国中铁西南科学研究院有限公司
成都市顺久冶业有限公司一罗长久
郑朝保／罗朝廷／谢泽兵
Academ ic
学术
摘要：
本文设计出耐磨合金铸钢衬板化学成分和制造工艺，并与高铬铸铁衬板试样进行硬度、耐磨l生、韧性、金相对比试验，结果表明，该磨
合金铸钢综合性能达到设计指标，具有应用价值。
引言
混凝土湿喷机衬板是用于工作机构转子与结
合板之间的一种耐磨板，在工作中主要受系统的
振动、冲击及与工作介质相对运动的摩擦剪切力，
其失效形式有裂纹、断裂和快速磨损。目前湿喷
机衬板的材料主要是高铬铸铁，其组织中含有超
过20 ％的高硬度共晶碳化物，基体为高碳马氏
体[1]，该材料具有优异的耐磨性，但是其合
金元素含量高、生产成本高及高温热处理易变形
和断裂据某企业统计数据，高铬合金衬板在生
产制造过程的合格品率不到70％。[2 4]
为解决这个问题，设计出一种生产工艺简
单、成本低、韧性高、淬透性与淬硬性好耐磨
合金铸钢材料，代替Ij前广泛使用的普通高铬
铸铁材料，是一一个研究方向。耐磨合金铸钢是
一种新型耐磨材料，以铬、钼为主要合金元素，
其组织特点是在贝氏体基体上镶嵌有硬度高、
热稳定性好的碳化物[1]，确保耐磨合金铸钢
在具有优异强韧性的前提下，还具有高的硬度
和优良的耐磨性。基于此，笔者设计一种多元
合金铸钢制造成衬板，对其各项性能进行了试
验研究。
1试件制备与试验方法
1．1衬板的制造
1．1．1．衬板结构说明
混凝土湿喷机衬板是一种圆形板状件，
其结构见图l，外圆直径为中510ram，厚度为
20mm，在中350的分度上均匀分布有9个中102
孔。按照设计要求，衬板上两个平面粗糙度
小于Ra1．6，需要磨削加工。
1利板f i g
L 1．2．化学成分设计
组分 C Si Mn P S Cr Mo V、B、Ti、Re
W O．4～ 0．7 O．5～ 0．7 1．1～ 1．4 ≤ 0．04 ≤ 0．035 2．4～ 2．8 O．3～ 0．5 微量
表1耐磨合金铸钢衬板化学成分(埙懿分数)
l'ah．1 Chemi(：a1 composit i()I1 Of WO~t r Yesi st 1 r11 ( l t Ste01(I1l“sS) ％
高铬铸铁衬板化学成分按照标准GB／
T8263—1999抗磨白口铸铁件要求，分别选取
KmTBCr8、KmTBCrl2、KmTBCr26作为该试样材料 ≤
的设计牌号。
耐磨合金铸钢衬板的化学成分，见表1。
1．1_3．铸造工艺
(1)高铬铸铁
在1t酸性中频无芯感应电炉中冶炼。按照
下紧上松的原则装入少量锰铁、硅铁和大部分
钼铁、生铁、废钢及大部分铬铁。炉前调整成分，
合格后将温度升至1480 1560~C，加入锰铁、硅
铁及铝进行脱氧。铁液在浇包内镇静后浇注，
浇注温度在1380 1450℃之间；采用15 25。倾
斜浇铸工艺；浇注后8 h，当铸件表面温度不超
过400 ℃ 同时不低于200℃时，开箱脱模，清
理浇冒口。铸件进行高温软化退火处理。
(2)耐磨合金铸钢
在1t酸性中频无芯感应电炉中冶炼。热炉
装料，少量硅铁、锰铁以及大部分钼铁和铬铁
随料装入。炉前调整成分，合格后将温度升至
1600～ 1640℃，钢水经铝脱氧后出炉，在浇包
内预先放置含稀士、钒、硼、钛等的复合变质
剂，用冲入法对钢水进行微合金化和变质处理；
浇注温度1520～ 1580℃ ，采用平作立浇工艺；
浇注后8 h，当铸件表面温度小超过400 ℃ 同
时不低于2[)(】℃ 时，开箱脱模，清理浇冒口。铸
件进行高温软化退火处理。
【．1．4．机械加工工艺
衬板的机加工工艺为：车外圆、平面、钻
镗中心孔一镗9个 102孔一钻定位销孔一淬
火、回火一磨平面。
1．1．5．热处理工艺
衬板的热处理工艺见图2，分淬火和回火两
道工序。
( i)高铬铸铁
H H ，
(h) 麟金锚铡
2热处理『艺lttl线
F J g．2 Curve of heat t reatment
process： (a) high chromium iron (b)wear—
resisLant cast steel
如图所示，高铬铸铁用盐浴炉加热保温，
需要控制其升温速度不高于80~C／h，衬板在油
中淬火时间不少于3O分钟；合金铸钢升温至
880～ 920℃ ，保温2h后进行等温盐浴淬火，
淬火温度为180～220~C，盐浴保温1h后空冷，
选择此淬火工艺是为了减少淬火变形，同时获
得马氏体和下贝氏体的复合组织；另外，为尽
量消除淬火应力，还增加回火工序，回火温度
控制在220～ 270℃ 。
1．2．试验方法
高铬铸铁衬板按照牌号KmTBCr9、
KmTBCrl2、KmTBCr26分~lJStl造出3种衬板。
按照设计的耐磨合金铸钢化学成分，在其
范围内调整各元素的比例，制造出3种衬板。
采用电火花线切割机在材料分别为高铬铸铁、
耐磨合金铸钢的衬板本体上9个孔部边缘切取试样，
将其制作成蝶形试样和边长15r~n的立方体试样。
采用光电发射光谱分析方法分析试样的化学