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CN118326288A - 一种耐磨高锰钢衬板材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨高锰钢衬板材料及其制备方法 Download PDF

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CN118326288A CN202410449386.8A CN202410449386A CN118326288A CN 118326288 A CN118326288 A CN 118326288A CN 202410449386 A CN202410449386 A CN 202410449386A CN 118326288 A CN118326288 A CN 118326288A
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杜祥生
张凤君
纪宏超
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Abstract

本发明提供了一种耐磨高锰钢衬板材料及其制备方法，涉及高锰钢衬板技术领域。本发明耐磨高锰钢衬板材料包括以下质量百分数的化学成分：C：1.20％～1.30％，Mn：18.20％～18.50％，Cr：2.00％～2.50％，Mo：0.30～0.35％，W：0.30％～0.35％，Ni：0.40％～0.50％，Si：0.40％～0.50％，V：0.10％～0.15％，P和S均小于0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明通过对高锰钢衬板元素成分以及制备工艺进行优化，使得制备的高锰钢衬板材料具有优异的韧性以及耐磨性，使其在初次使用时不易变形，从而显著提高了衬板的使用寿命。

Description

一种耐磨高锰钢衬板材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高锰钢板技术领域，尤其涉及一种耐磨高锰钢衬板材料及其制备方法。
背景技术
衬板是破碎机、球磨机等矿山机械的主要配件，同时也是受磨损最为严重的配件。高锰钢作为常用的衬板材料，由于其在承受剧烈冲击或接触应力时表面会迅速硬化，其芯部仍保持极强的韧性，这种外硬内韧的特点，使其具有优异的抗磨损以及抗冲击力的特性。经研究发现，高锰钢的耐磨性是有条件的，只有在冲击力大、应力高、磨料硬的情况下，高锰钢的耐磨性才能得到体现，而高锰钢在屈服强度低、初次使用时容易变形，而造成较大的磨损。因此提供一种初次使用不易变形的耐磨高锰钢衬板是目前研究的热点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种耐磨高锰钢衬板及其制备方法，本发明通过对高锰钢衬板元素成分以及制备工艺进行优化，使得制备的高锰钢衬板具有优异的韧性以及耐磨性，使其在初次使用时不易变形，从而显著提高了衬板的使用寿命。
本发明是采用以下技术方案实现的：
一种耐磨高锰钢衬板材料，包括以下质量百分数的化学成分：
C：1.20％～1.30％，Mn：18.20％～18.50％，Cr：2.00％～2.50％，Mo：0.30％～0.35％，W：0.30％～0.35％，Ni：0.40％～0.50％，Si：0.40％～0.50％，V：0.10％～0.15％，P和S均小于0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明所述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废钢熔炼成钢水，然后加入合金进行成分分析、微调至符合所述耐磨高锰钢衬板中化学成分的质量分数要求，得到符合要求的钢水，出炉；
(2)将出炉的钢水倒入模具中进行浇注，冷却后得到衬板坯件；
(3)将衬板坯件置于电阻炉中，升温至1000℃～1100℃并保温3h～6h，水冷；
(4)将步骤(3)处理后的衬板自然干燥后放在车床上进行切削作业，得到符合尺寸规格的衬板；最后在260℃-450℃保温5～8小时，冷却后得到耐磨高锰钢衬板材料。
优选的，步骤(1)的熔炼温度为1550℃～1650℃。
优选的，步骤(2)所述模具的制备方法如下：
将衬板模型置于砂箱内，用水玻璃和石英砂注实注满，干燥后取出衬板模型，最后用醇基涂料刷2～3次，燃干后得到所述模具型腔。
优选的，步骤(3)是将衬板坯件先以75℃/h～85℃/h的速率升温至860℃，然后以85℃/h～95℃/h的速率升温至1000℃～1100℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种耐磨高锰钢衬板材料及其制备方法，该方法制备的高锰钢衬板材料具有优异的韧性，因此使其在初次使用后不容易变形，并且经过不同程度的挤压冲击后表层硬度也提高显著，从而提高了高锰钢衬板的耐磨性和使用寿命。本发明的高锰钢衬板材料与市售产品相比，负载运转时长2400-2700小时后本发明的高锰钢衬板无开裂现象，而市售产品仅1200-1700小时后开裂率高达50％以上。
附图说明
图1为实施例1制备的耐磨高锰钢衬板材料的金相结构图；
图2为实施例2制备的耐磨高锰钢衬板材料的金相结构图；
图3为实施例5制备的耐磨高锰钢衬板材料的金相结构图。
具体实施方式
本发明提供了一种耐磨高锰钢衬板材料及其制备方法，下面结合实施例对本发明作出充分的解释和说明。
实施例1
一种耐磨高锰钢衬板材料，包括以下质量百分数的化学成分：
C：1.22％，Mn：18.29％，Cr：2.07％，Mo：0.34％，W：0.31％，Ni：0.45％，Si：0.43％，V：0.11％，P和S均小于0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
上述耐磨高锰钢衬板的制备方法，具体步骤如下：
(1)将废钢在1600℃下熔炼成钢水，然后加入合金进行成分分析、微调至符合所述耐磨高锰钢衬板中化学成分的质量分数要求，得到符合要求的钢水，出炉；
(2)将出炉的钢水倒入模具中进行浇注，冷却后得到衬板坯件；
(3)将衬板坯件置于电阻炉中，先以82℃/h的速率升温至860℃，然后以93℃/h的速率升温至1100℃保温3h，水冷；
(4)将步骤(3)处理后的衬板自然风干后放在车床上进行切削作业，得到符合尺寸规格的衬板；最后在450℃保温5小时，冷却后得到耐磨高锰钢衬板材料。
实施例2
一种耐磨高锰钢衬板材料，包括以下质量百分数的化学成分：
C：1.25％，Mn：18.32％，Cr：2.25％，Mo：0.32％，W：0.35％，Ni：0.48％，Si：0.42％，V：0.12％，P和S均小于0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
上述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将废钢在1600℃下熔炼成钢水，然后加入合金进行成分分析、微调至符合所述耐磨高锰钢衬板中化学成分的质量分数要求，得到符合要求的钢水，出炉；
(2)将出炉的钢水倒入模具中进行浇注，冷却后得到衬板坯件；
(3)将衬板坯件置于电阻炉中，先以84℃/h的速率升温至860℃，然后以90℃/h的速率升温至1100℃保温4h，水冷；
(4)将步骤(3)处理后的衬板自然风干后放在车床上进行切削作业，得到符合尺寸规格的衬板；最后在450℃保温5小时，冷却后得到耐磨高锰钢衬板材料。
实施例3
一种耐磨高锰钢衬板材料，包括以下质量百分数的化学成分：
C：1.30％，Mn：18.45％，Cr：2.22％，Mo：0.34％，W：0.35％，Ni：0.47％，Si：0.41％，V：0.15％，P和S均小于0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
上述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将废钢在1600℃下熔炼成钢水，然后加入合金进行成分分析、微调至符合所述耐磨高锰钢衬板中化学成分的质量分数要求，得到符合要求的钢水，出炉；
(2)将出炉的钢水倒入模具中进行浇注，冷却后得到衬板坯件；
(3)将衬板坯件置于电阻炉中，先以85℃/h的速率升温至860℃，然后以85℃/h的速率升温至1100℃保温3h，水冷；
(4)将步骤(3)处理后的衬板自然风干后放在车床上进行切削作业，得到符合尺寸规格的衬板；最后在400℃保温7小时，冷却后得到耐磨高锰钢衬板材料。
实施例4
一种耐磨高锰钢衬板材料，包括以下质量百分数的化学成分：
C：1.28％，Mn：18.32％，Cr：2.32％，Mo：0.30％，W：0.33％，Ni：0.50％，Si：0.40％，V：0.15％，P和S均小于0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
上述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将废钢在1600℃下熔炼成钢水，然后加入合金进行成分分析、微调至符合所述耐磨高锰钢衬板中化学成分的质量分数要求，得到符合要求的钢水，出炉；
(2)将出炉的钢水倒入模具中进行浇注，冷却后得到衬板坯件；
(3)将衬板坯件置于电阻炉中，先以83℃/h的速率升温至860℃，然后以95℃/h的速率升温至1000℃保温4h，水冷；
(4)将步骤(3)处理后的衬板自然风干后放在车床上进行切削作业，得到符合尺寸规格的衬板；最后在350℃保温6小时，冷却后得到耐磨高锰钢衬板材料。
实施例5
一种耐磨高锰钢衬板材料，包括以下质量百分数的化学成分：
C：1.28％，Mn：18.32％，Cr：2.32％，Mo：0.30％，W：0.33％，Ni：0.50％，Si：0.40％，V：0.15％，P和S均小于0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
上述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将废钢在1600℃下熔炼成钢水，然后加入合金进行成分分析、微调至符合所述耐磨高锰钢衬板中化学成分的质量分数要求，得到符合要求的钢水，出炉；
(2)将出炉的钢水倒入模具中进行浇注，冷却后得到衬板坯件；
(3)将衬板坯件置于电阻炉中，先以75℃/h的速率升温至860℃，然后以90℃/h的速率升温至1000℃保温5h，水冷；
(4)将步骤(3)处理后的衬板自然风干后放在车床上进行切削作业，得到符合尺寸规格的衬板；最后在280℃保温8小时，冷却后得到耐磨高锰钢衬板材料。
实施例6
一种耐磨高锰钢衬板材料，包括以下质量百分数的化学成分：
C：1.28％，Mn：18.32％，Cr：2.32％，Mo：0.30％，W：0.33％，Ni：0.50％，Si：0.40％，V：0.15％，P和S均小于0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
上述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将废钢在1600℃下熔炼成钢水，然后加入合金进行成分分析、微调至符合所述耐磨高锰钢衬板中化学成分的质量分数要求，得到符合要求的钢水，出炉；
(2)将出炉的钢水倒入模具中进行浇注，冷却后得到衬板坯件；
(3)将衬板坯件置于电阻炉中，先以81℃/h的速率升温至860℃，然后以90℃/h的速率升温至1100℃保温6h，水冷；
(4)将步骤(3)处理后的衬板自然风干后放在车床上进行切削作业，得到符合尺寸规格的衬板；最后在300℃保温7小时，冷却后得到耐磨高锰钢衬板材料。
实施例7
一种耐磨高锰钢衬板材料，包括以下质量百分数的化学成分：
C：1.28％，Mn：18.32％，Cr：2.32％，Mo：0.30％，W：0.33％，Ni：0.50％，Si：0.40％，V：0.15％，P和S均小于0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
上述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将废钢在1600℃下熔炼成钢水，然后加入合金进行成分分析、微调至符合所述耐磨高锰钢衬板中化学成分的质量分数要求，得到符合要求的钢水，出炉；
(2)将出炉的钢水倒入模具中进行浇注，冷却后得到衬板坯件；
(3)将衬板坯件置于电阻炉中，先以82℃/h的速率升温至860℃，然后以90℃/h的速率升温至1100℃保温4h，水冷；
(4)将步骤(3)处理后的衬板自然风干后放在车床上进行切削作业，得到符合尺寸规格的衬板；最后在320℃保温8小时，冷却后得到耐磨高锰钢衬板材料。
将实施例1-7制备的耐磨高锰钢衬板材料进行负载运转使用，负载运转时长可达2600h，且运转稳定，无开裂现象，大大提高了设备运转率，节能增效。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种耐磨高锰钢衬板材料，其特征在于，包括以下质量百分数的化学成分：
C：1.20％～1.30％，Mn：18.20％～18.50％，Cr：2.00％～2.50％，Mo：0.30％～0.35％，W：0.30％～0.35％，Ni：0.40％～0.50％，Si：0.40％～0.50％，V：0.10％～0.15％，P和S均小于0.06％，其余为铁和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废钢熔炼成钢水，然后加入合金进行成分分析、微调至符合所述耐磨高锰钢衬板中化学成分的质量分数要求，得到符合要求的钢水，出炉；
(2)将出炉的钢水倒入模具中进行浇注，冷却后得到衬板毛坯件；
(3)将衬板毛坯件置于电阻炉中，升温至1000℃～1100℃并保温3h～6h，水冷至室温；
(4)将步骤(3)处理后的衬板自然干燥后放在车床上进行切削作业，得到符合尺寸规格的衬板；最后在260℃-450℃保温5～8小时，冷却后得到耐磨高锰钢衬板材料。
3.如权利要求2所述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)的熔炼温度为1550℃～1650℃。
4.如权利要求2所述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述模具的制备方法如下：
将衬板模型置于砂箱内，用水玻璃和石英砂注实注满，干燥后取出衬板模型，最后用醇基涂料刷2～3次，燃干后得到所述模具型腔。
5.如权利要求2所述耐磨高锰钢衬板材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)是将衬板坯件先以75℃/h～85℃/h的速率升温至860℃，然后以85℃/h～95℃/h的速率升温至1000℃～1100℃。
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