專利名稱：：一種用于生產輥套和盤襯的高抗磨GKMCr20鑄鐵組合物及其熱處理方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于生產輥套和盤襯的高抗磨GKMCr20鑄鐵組合物及其熱處理方法，更具體地，涉及一種承受伴有沖擊的犁削磨損的立磨輥套和盤襯用的高抗磨GKMCr20鑄鐵及其熱處理方法。
背景技術：
：近年來，我國的水泥，電力等行業(yè)，日益廣泛采用大型高效節(jié)能立式輥磨機粉碎物料，輥套和盤襯是該磨機的核心部件，也是主要易損件，是由鑄造成形，經熱處理和機械加工而制成的。它們的使用壽命直接影響立式磨機效益的發(fā)揮。輥套和盤襯屬于厚大斷面鑄件，尤其是輥套，壁厚在150-300mm的范圍，重量高達4-9t，同時對抗磨性，韌性和淬透性等都有很高的技術要求，所以在鑄造、熱處理和機加工等生產工藝環(huán)節(jié)具有較高的難度。目前，國外常用鎳硬(Ni-Hard4)鑄鐵，國內廣泛釆用KmTBCdOMo鑄鐵作為一般立式磨機輥套和盤襯的材質。由于大型立式磨機的輥套和盤襯在碾壓破碎物料時，受到更嚴重的反復多次犁削磨損，承受巨大的周期性的交變壓應力和一定的沖擊負荷；在大型立式磨機的運行中，物料中時常混有鐵塊(如斷裂的錘頭和斗齒等殘體)和大塊硬質物料，使磨機產生較大振動，所以大型立式磨機的服役條件更為惡劣，輥套和盤襯的磨損更為嚴重。對于大型立式磨機，鎳硬(Ni-Hard4)鑄鐵和KmTBCr20Mo鑄鐵生產的輥套和盤襯，已經不能滿足生產運行對其抗磨性和韌性的要求。
發(fā)明內容本發(fā)明提供了一種用于生產輥套和盤襯的高抗磨性和韌性的GKMCr20鑄鐵組合物，同時還提供了該鑄鐵組合物的熱處理方法。本發(fā)明是通過以下技術方案來實現的一種用于生產輥套和盤襯的高抗磨GKMCr20鑄鐵組合物，以質量百分數計，含有C:2潛3.2%、Si:0.4%-0.8%、Mn:0.6%-2.0%、Cr:18.0°/?！?2.0%、Mo:0.5°/。_1.2%、W:0.8%—1.5%、Ni:0.3°/。一0.6%、Cu:0.8%-1.2°/0、Nb:0.06%-0.10%、V:0.08°/「0.12%、Ti:0.08%-0.12%、RE:0.025%-0.050%，余量由Fe構成。所述的一種用于生產輥套和盤襯的高抗磨GKMCr2()鑄鐵組合物，Cr與C的含量的比Cr/C為6.5-7.5的范圍，Mn與W的含量的積為1.0-2.5的范圍，Cu與Ni的含量的和(Cu+Ni)為1.60的范圍。一種用于生產輥套和盤襯的高抗磨GKMCr20鑄鐵組合物的熱處理方法第一步將鑄鐵組合物放入電阻爐內，加熱到980°C-1020°C,保溫6-8h，進行空冷淬火；第二步，進行雙重回火處理第一次加熱到425-475。C，保溫4-6h后，進行空冷；第二次加熱到200-250°C,保溫4-6h后，再進行空冷。該鑄鐵組合物具有以下優(yōu)點(1)充分利用Mo、Cu、Ni和Mo、W、Mn這兩組合金元素對提高GKMCr20鑄鐵淬透性的交互作用，通過多元合金化，提高淬透性，降低生產成本。(2)為了保證GKMCr20鑄鐵具有抗磨性和韌性的良好配合，控制碳化物體積分數為30。/。左右，選擇Cr與C的含量比Cr/C為6.5-7.5的范圍。(3)在GKMCr20鑄鐵中，Nb、V、Ti都是細化共晶組織很有效的合金元素，組織的細化可提高抗磨性和軔性，而且這三種元素組合加入效果更好。(4)在GKMCr20鑄鐵中，共晶碳化物的形貌及分布是影響抗磨性和韌性的重要因素。RE變質處理可使長條狀共晶碳化物碎化，變短，而且分布均勻，提高抗磨性和韌性。RE含量范圍為0.025%-0.050%。(5)在GKMCr20鑄鐵的顯微組織中，當殘余奧氏體量大于20%時，在嚴重反復受力和沖擊條件下，輥套會先剝落后斷裂?？绽浯慊鸷螅?25-475t:進行回火處理，可使大部分不穩(wěn)定的奧氏體轉變?yōu)轳R氏體，然后，在200-25(TC再進行一次低溫回火，使殘余奧氏體轉變的馬氏體也得到回火。熱處理后的顯微組織為共晶碳化物^17(!3+二次碳化物+馬氏體+殘留奧氏體，殘余奧氏體的體積率在15。/。以下。經過雙重回火處理，不但減少了殘余奧氏體量，提高了硬度，而且消除了殘留應力，改善了韌性。本發(fā)明的上述方面和其他特征將在以下結合附圖的描述中解釋；其中圖1為本發(fā)明實施例的顯微照片。圖2為本發(fā)明實施例的顯微照片圖3為比較例的顯微照片。圖4為比較例的顯錄照片。圖5為本發(fā)明實施例與比較例抗磨性試驗結果圖。具體實施例方式在下文中，參考附圖和圖表詳細描述本發(fā)明的實施例。一般來說，國內廣泛釆用KmTBCr20Mo鑄鐵作為一般立式磨機輥套和盤襯的材質，因此把KmTBCr.20Mo鑄鐵為比較例。用德囯Ac/V型直讀式光譜儀分析產品的化學成分。KmTBCr20Mo鑄鐵的化學成分見表1，本發(fā)明GKMCr20鑄鐵的化學成分見表2。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>抗磨性和韌性同KmTBCr20Mo鑄鐵相比，雖然GKMCr20鑄鐵增添了W、Nb、V、Ti、RE等合金元素，但減了價格昂貴的Mo元素的加入量，以目前金屬爐料的巿場價格計算，GKMCr20鑄鐵輥套和盤襯的生產成本比KmTBCr20鑄鐵每噸降低1000元左右。Nb、v、n都是細化共晶組織很有效的合金元素，組織的細化可提高，RE變質處理可使長條狀共晶碳化物碎化，變短，而且分布均勻，提高抗磨性和軔性。實施例2-l，GKMCr20鑄鐵化學成分含量如實施例1-1的熱處理方法第一步將鑄鐵組合物放入電阻爐內，加熱到98(TC，保溫8h，進行空冷淬火。第二步，進行雙重回火處理第一次加熱到450。C,保溫5h后，進行空冷；第二次加熱到20(TC,保溫6h后，再進行空冷。實施例2-2，GKMCr20鑄鐵化學成分含量如實施例1-1的熱處理方法第一步將鑄鐵組合物放入電阻爐內，加熱到100(TC,保溫7h，進行空冷淬火。第二步，進行雙重回火處理第一次加熱到425匸，保溫5h后，進行空冷；第二次加熱到225'C，保溫5h后，再進行空冷。實施例2-3,GKMCr20鑄鐵化學成分含量如實施例1-1的熱處理方法第一步將鑄鐵組合物放入電阻爐內，加熱到102(TC，保溫6h,進行空冷淬火。第二步，進行雙重回火處理第一次加熱到475。C,保溫4h后，進行空冷；第二次加熱到20(TC，保溫4h后，再進行空冷。依照實施例2-1所得的GKMCr20鑄鐵的物理性能如下參照圖1、圖2、圖3、圖4中，是用XJP-3C型雙目金相顯微鏡觀察和分析纖維組織。KmTBCr20Mo鑄鐵和本發(fā)明的顯微組織均為共晶碳化物M7C3+二次碳化物+馬氏體+殘余奧氏體。但是，KmTBCr20Mo鑄鐵中,先共晶奧氏體的樹枝晶較粗大，共晶碳化物大部分呈長條狀和不連續(xù)網狀,分布不均勻。而在GKMCr20鑄鐵中，由于Nb、V、Ti微合金化和RE變質作用，先共晶奧氏體的樹枝晶顯著細化，長條狀共晶碳化物碎化,變短,趨于形成孤立塊狀，而且分布均勻。表3為KmTBCr20Mo鑄鐵與GKMCr20鑄鐵的在HR-150A型洛氏硬度計上檢測試樣硬度HRC實驗結果對比表，從表中可得出GKMCr"鑄鐵的硬度高于KmTBCr20Mo鑄鐵的。表3試樣編號12345平均值KmTBCr20Mo58.258.559.159.558.158.7GKMCr2061.260.862.161.762.561.7在JB-300型沖擊試驗機上測定KmTBCr20Mo鑄鐵與GKMCr20鑄鐵的沖擊韌度，試塊尺寸為150X150X20mm無缺口，其實驗結果對比見表4,GKMCU0鑄鐵的沖擊韌度比KmTBCr20Mo鑄鐵的高。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>參照圖5，抗磨試驗在MLD-IO型動載磨料磨損試驗機上進行，上試樣尺寸為10X10X30mm,下試樣材料為35CrMnMo，HRC58-60,磨料為40-70目石英砂，流量12kg/h,沖擊次數50次/分，沖擊功l.5J。試驗前試樣跑合5分鐘，運行2小時后測量失重值，磨損數據取三個試樣的平均值。得出GKMCr20鑄鐵的抗磨性比KmTBCr20Mo鑄鐵的高。將生產的KmTBCr20Mo鑄鐵和GKMCr20鑄鐵輥套產品，在水泥廠的大型立式磨機上進行了現場裝機生產試驗，GKMCr20鑄鐵輥套的平均使用壽命比KmTBCr20Mo鑄鐵增加了656小時。完全滿足了大型立式磨機，對輥套使用壽命達到8000小時以上的要求。其實驗結果見表5。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注粉磨原料綜合水分5%-6%，易磨損指標TMp〉0.9權利要求1、一種用于生產輥套和盤襯的高抗磨GKMCr20鑄鐵組合物，其特征在于以質量百分數計，含有C2.4％-3.2％、Si0.4％-0.8％、Mn0.6％-2.0％、Cr18.0％-22.0％、Mo0.5％-1.2％、W0.8％-1.5％、Ni0.3％-0.6％、Cu0.8％-1.2％、Nb0.06％-0.10％、V0.08％-0.12％、Ti0.08％-0.12％、RE0.025％-0.050％，余量由Fe構成。2、根據權利要求1所述的一種用于生產輥套和盤襯的高抗磨GKMCr20鑄鐵組合物，其特征在于Cr與C的含量的比Cr/C為6.5-7.5的范圍，Mn與W的含量的積為1.0-2.5的范圍，Cu與Ni的含量的和(Cu+Ni)為1.10—1.60的范圍。3、一種用于生產輥套和盤襯的高抗磨GKMCr20鑄鐵組合物的熱處理方法，其特征在于第一步將鑄鐵組合物放入電阻爐內，加熱到980。C-102(TC，保溫6-8h,進行空冷淬火；第二步，進行雙重回火處理第一次加熱到425-475°C，保溫4-6h后，進行空冷；第二次加熱到200-250°C,保溫4-6h后，再進行空冷。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于生產輥套和盤襯的高抗磨GKMCr20鑄鐵組合物及其熱處理方法，更具體地，涉及一種承受伴有沖擊的犁削磨損的立磨輥套和盤襯用的高抗磨GKMCr20鑄鐵及其熱處理方法，該組合物，以質量百分數計，含有C2.4％-3.2％、Si0.4％-0.8％、Mn0.6％-2.0％、Mo0.5％-1.2％、Cr18.0％-22.0％、W0.8％-1.5％、Ni0.3％-0.6％、Cu0.8％-1.2％、Nb0.06％-0.10％、V0.08％-0.12％、Ti0.08％-0.12％、RE0.025％-0.050％，余量由Fe構成，熱處理中采用雙重回火處理方法，提高了抗磨性和韌性，延長了產品的使用壽命，并且降低了成本。文檔編號C22C37/00GK101294256SQ20081005526公開日2008年10月29日申請日期2008年6月25日優(yōu)先權日2008年6月25日發(fā)明者馮建全,劉興東,楊文良,梁丕祥,邢玉坤申請人:河北坤騰泵業(yè)有限公司