矿山用立磨,用于水泥

传统耐磨材料镍硬铸铁碳化物形状为连续网状，相比之下，高铬铸铁碳化物分布为近似孤立的形状，耐磨性好于镍硬铸铁。

为此，我公司于20世纪80年代开发了价格较低的锰钼复合高铬铸铁，并成功地应用于中速磨磨辊上，取得了良好的经济效益。 但由于该材料对于厚大件其淬透性、耐磨性都不理想，仅适用于有效截面在100～140mm的铸件上。 因此，根据市场需要，我公司专门成立了项目组，开发了厚大截面(一般为200mln左右)需要的有一定抗冲击能力的高铬铸铁品种，用于大型水泥立磨。

1基础试验 1．1成分设计 1．1．1化学成分要求 控制高铬铸铁的化学成分，主要达到以下两点：(1)保证碳化物有一定数量，并具有理想的形状及类型；(2)保证热处理后形成以马氏体为主加少量残余奥氏体的基体组织，抑制珠光体的形成。 化学元素中对前者起决定作用的是碳和铬以及Cr／C比值，与后者有关的是影响淬透性的合金元素，如：CrNiMoCu等。 1．1．2合金元素的作用 碳和铬：碳是影响碳化物数量的主要因素，碳化物越多，淬透性越差。

提高含碳量，可改善耐磨性，但过高的含碳量将降低材料的韧性。 有关资料表明：碳化物含量30％左右，含碳量变化不大，且耐磨性。 铬是高铬铸铁中的重要元素，铬和碳合理配合，可保证铸铁既有高硬度，又有一定的韧性。

在高铬铸铁中，铬主要以碳化物形式存在，当铬含量大于12％时，M7C3型与M3C型碳化物相比，M。

C，型碳化物的硬度(1500～1800HV)比M3C型碳化物的硬度(1060～1240HV)高，因而有更高的抗磨性能。 此外，由于M7C3型碳化物是断续块状或条状，被连续的基体所包围，从而显著改善材料的冲击韧性。

钼：钼溶解在基体和碳化物中，溶解在基体中的钼具有抑制珠光体的形成和提高淬性作用。

与镍、铜相比，其对Ms影响小，能有效地减少热处理基体组织中残余奥氏体的含量。 在大断面中，由于淬透性较差，使材料抗磨性能大大降低。 镍：镍是奥氏体稳定元素，它能扩大奥氏体相区域，抑制珠光体的形成。 由于镍大量存在于基体中，能有效提高合金的淬透性，同时镍使Ms点降低，残余奥氏体量增加。 但在辊轮类厚型铸件中加人少量的镍是必要的。

用于水泥矿山

铜：铜是非碳化物形成元素，铜的加入与镍有相似的作用，使辊轮有足够淬透性。

硅：硅是非碳化物形成元素，合金中硅含有量过高时易出现珠光体，在保证足够淬透能力时，适当含量可提高Ms点，使基体中残余奥氏体减少，此外，硅的加入对冶炼时脱氧及增加铁水流动性有利。 1．3大块淬透性试验 由于产品对象为厚大件，因此我们在确定成分以后，为了模拟大件，浇注了不同截面大块，热处理后解剖，测定沿截面硬度变化和金相组织的变化。 从结果看，铸件表面及内部硬度趋于一致，为IIRC58～62，金相组织均为马氏体+极少量残余奥氏体+二次碳化物。 1．4在MPS立式磨机上的试验 为了获得镍硬铸铁与高铬铸铁两种材料更为实际的对比性磨损试验数据，浇注了数个小模拟辊，在我公司磨煤试验室进行磨损试验(结果见表1)。 表一两种材料的磨损试验结果试验结果表明，镍硬铸铁的磨损量比高铬铸铁高30％左右，说明高铬铸铁的耐磨性高于镍硬铸铁。 2生产阶段 2．1高铬铸铁的冶炼 根据我公司现有设备条件和以往冶炼高铬铸铁的经验，应用容量为5t的碱性电弧炉，采用装入法进行熔炼，严格控制冶炼温度及化学成分。

由于合金铸铁冶炼温度较低，故加合金料后，充分搅拌，确保成分均匀。 同时，由于铁的流动性好，故应在炉壳良好情况下进行冶炼，并严格控制冶炼温度，出炉温度不高于1410℃。 2．2高铬铸铁的铸造 2．2．1造型 由于磨辊衬板结构比较简单，只是尺寸及表面粗糙度要求较高。 为此采用实样木型砂箱造型，造型材料选用呋喃树脂砂做面砂，圆角处使用便于清理的铬铁矿树脂砂，造型完毕后，表面刷O．1～lFilm的醇基锆英粉涂料。 从前期实验结果来看，热处理后，基体从螺纹孔处开裂，为此，我们改变了磨辊衬板结构，取消了螺纹孔。 2．2．2有关工艺参数 工艺缩尺：根据我公司几年来镍硬铸铁磨辊生产实践经验及高铬铸铁有关资料的介绍，确定收缩量为1．5％左右。

加工余量：该材料热处理后，硬度可达58HRC以上，且组织中含有大量M．7C3型碳化物，因而给冷加工带来极大困难。 为此，在确定加工余量时，原则上在保证够加工的前提下尽量小，一般采用3～5MM 浇注温度：1350～1390℃(尽量控制下限)。

打箱时间：该材料开裂倾向较大，为保证铸件质量，必须控制打箱时间。

2．2．3浇冒口系统的设计 为了保证铸件内部获得致密组织，每块磨辊衬板设计一个足够大的冒口。 为了便于冒口的清除，在设计冒口时，冒口座要求高于活面15mm左,右，在保证有足够补缩情况下，于冒口根部设计出薄弱部分“卡脖”。 2．2．4清理和打磨 该材料铸后硬度达45～50HRc，在受急冷或急热时易出现裂纹，且由于材料中含铬量较高，因此水冒口不能采用汽割或电弧气刨方法，只能采用机械方法清除。 磨辊衬板热处理后，水冒口根部及增肉处需进行打磨清理，打磨时应注意避免产生局部过热而引起裂纹的发生。 2．3高铬铸铁的热处理 热处理工序是该材料获得要求硬度及理想组织性能的重要一环，根据基础试验的结果采用淬火+回火工艺，可满足上述要求。

2．3．2工艺操作要求 (1)严格控制升温速度，保证零件缓慢升温均匀加热，避免由于热应力引起开裂。 (2)正确控制温度，这是该材料在热处理过程中至关重要的环节，温度控制正确与否，决定了最终获得的组织和性能。 为了正确掌握和控制零件实际温度，采用铠装热电偶接触零件测温并与炉子仪表测温共同配合的方法进行。

(3)奥氏体化保温后出炉空淬阶段是决定奥氏体在冷却过程中会不会产生珠光体的一个重要环节。 这一方面决定材料的合金化程度即它的淬透性：另一方面取决于零件的实际冷却速度。