碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板及其制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體地講是一種碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板及其制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
中速磨具有生產(chǎn)效率高，密封性能好諸多使用優(yōu)越性，近年來(lái)，在火電、煤化工、煤制油及水泥建材等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。中速磨筒體內(nèi)襯板承受物料磨粒磨損沖刷作用大，磨損嚴(yán)重，在服役中、早期易發(fā)生脫落、磨塌現(xiàn)象。更換襯板不僅消耗大量金屬材料，而且停產(chǎn)維修占用的時(shí)間影響正常生產(chǎn)。目前，采用材料一般為16Mn鋼卷襯板，焊接性能好，但因其硬度低，耐磨性差，使用壽命短；也有在16Mn鋼卷板面上粘貼馬賽克陶瓷塊制成的復(fù)合襯板，硬度明顯增高，但因粘貼技術(shù)問(wèn)題，使用中易發(fā)生馬賽克陶瓷塊脫落現(xiàn)象，在物料持續(xù)沖刷作用下，其脫落面積不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致在使用中、早期提前失效；還有應(yīng)用中碳低合金鋼襯板，熱處理后硬度HRC為45~53，在安裝焊接時(shí)易產(chǎn)生裂紋，綜合力學(xué)性能和工藝性能都存在不足，使用壽命有待進(jìn)一步提聞。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，而提供一種碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板。
[0004]本發(fā)明的另一目的是提供一種碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板的制備方法。
[0005]本發(fā)明主要解決現(xiàn)有的16Mn鋼卷襯板硬度低，耐磨性差，使用壽命短及現(xiàn)有的中碳低合金鋼襯板，在安裝焊接時(shí)易產(chǎn)生裂紋，綜合力學(xué)性能低和工藝性能存在不足等問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板，由復(fù)合材料和襯板安裝止口組成；其特殊之處在于，所述的復(fù)合材料由兩層材料復(fù)合組成，外層材料為高鉻鑄鐵，內(nèi)層材料為碳化鎢陶瓷顆粒。
[0007]進(jìn)一步的，所述的外層的高鉻鑄鐵的成分按重量百分比為C:2.30%~2.70%, Si:0.60%?1.00%, Mn:1.50%~2.20%, Cr:14.0%~16.0%, Mo:0.50%, Cu:0.80%, S 彡 0.06%,P彡0.10%，余為鐵。
[0008]進(jìn)一步的，所述的內(nèi)層的碳化鎢陶瓷顆粒的成分按重量百分比為:碳化鎢:30.0%~40.0%, C:3.00%~3.20%, Cr:12.0%~14.0%, Si:0.50%~0.80%, Mn:1.30%~2.00%, Mo:0.30%, Cu:0.50%, S 彡 0.06%, P 彡 0.10%，余為鐵。
[0009]本發(fā)明的碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板的制備方法，其特殊之處在于，包括如下工藝步驟:
a襯板泡沫模型制作:聚苯乙烯泡沫密度為0.018g/cm3~0.020 g/cm3,經(jīng)電阻絲切割成襯板泡沫模型；
b碳化鎢顆粒涂劑制作、涂敷與烘烤:
碳化鶴顆粒涂劑制作:
材料重量百分比組成:粒度40~60目的碳化鎢50%，粒度40~60目的高碳鉻鐵40%，硼砂和碳酸鈉:3%，余量為聚苯乙烯珠粒，粒度為60~80目；
將上述粒狀材料混合均勻后，加入5%粒狀材料重量的醇基溶液，攪拌為糊狀涂劑；涂敷與烘烤:將碳化鎢顆粒糊狀涂劑涂敷在襯板泡沫模型內(nèi)壁，其厚度為6mm~8mm，烘烤干燥，烘烤溫度為59°C，保溫時(shí)間為8h ；c耐火涂料制備、涂刷與烘烤:
耐火涂料制備:耐火涂料組分按重量百分比為:粒度200目的鎂砂粉75%，粉狀纖維素4%，白乳膠6%，余為自來(lái)水；按比例稱(chēng)重的涂料組分在球磨機(jī)內(nèi)攪拌2h后，出料待用；涂刷與烘烤:耐火涂料采用手工涂刷，襯板泡沫模型耐火涂料層厚度，碳化鎢顆粒涂劑部位為1mm，其余部位為2mm，每次涂刷的耐火涂料在58°C ~60°C內(nèi)烘烤，保溫時(shí)間4h，然后再涂刷下次涂料；d襯板模型裝箱:
將耐火涂料層已干燥的襯板泡沫模型置于底抽式真空砂箱內(nèi)，組裝澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道截面尺寸:30mmX45mm,直燒道截面尺寸:45mmX45mm ;填充干燥型砂，裝滿(mǎn)型砂的砂箱振動(dòng)lmin，其上覆蓋塑料薄膜，等待澆注；e高鉻鑄鐵熔煉與澆注:
按照復(fù)合耐磨襯板的外層材料成分進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理；鐵液出爐溫度為 14600C -14800C ；
采用底注式鐵水包澆注，鐵水澆注溫度為1430°C ~1450°C，澆注時(shí)，砂箱內(nèi)的真空負(fù)壓度為-0.05MPa—0.06MPa,保持 5min 后調(diào)為-0.03MPa—0.035MPa,保持 15min 后，泄壓；f襯板鑄件出箱與清理:
復(fù)合耐磨襯板澆注完畢后在砂箱內(nèi)保溫6h，然后出箱空冷；鑄件冷至室溫狀態(tài)清除澆注系統(tǒng)，并進(jìn)行表面質(zhì)量的初檢；g襯板鑄件熱處理與終檢:
淬火工藝:950°C ±10°C X 1.5h空冷，回火工藝:260°C ±10°C X3h空冷；檢測(cè)碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板端面硬度和外表質(zhì)量。
[0010]本發(fā)明所述的碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板及其制備方法與已有技術(shù)相比具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步:
1、采用碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合材料制備中速磨筒體襯板，其截面硬度由外(HRC > 58)向內(nèi)(HV ^ 2000)逐漸增高，抗磨損能力相應(yīng)增加；同時(shí)，襯板中碳化鎢顆粒和Cr7C3金屬碳化物突出于金屬基體，有利于減緩金屬基體磨損，提高襯板耐磨性；在磨碎煤粉條件下，其使用壽命是其他襯板的2倍以上，設(shè)備運(yùn)行效率大幅度提高，高效低耗優(yōu)越性明顯；
2、在真空負(fù)壓下澆注，可提高鐵液向碳化鎢顆粒間隙的鑄滲能力，所形成碳化鎢陶瓷顆粒層無(wú)孔洞、致密，結(jié)合面為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，在使用中不會(huì)開(kāi)裂、脫落，比其他粘結(jié)方式復(fù)合材料襯板牢固可靠和安全；
3、碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板為止口式結(jié)構(gòu)，安裝采用搭接和緊固機(jī)械組裝方式，不需要焊接，拆裝操作簡(jiǎn)單且高效，可極大地降低設(shè)備維修費(fèi)用；
4、依托外層高鉻鑄鐵基體材料(HRC^ 58)與其鑄滲形成的碳化鎢陶瓷顆粒(HV ^ 2000)復(fù)合襯板的高硬度特性，進(jìn)一步增強(qiáng)襯板抗磨粒磨損沖刷能力，有效地提高其使用壽命，能更好地發(fā)揮高效低耗設(shè)備優(yōu)越性。
[0011]【附圖說(shuō)明】:
圖1是本發(fā)明的碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是消失模鑄造復(fù)合耐磨襯板模型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]其中:
I高鉻鑄鐵，2碳化鎢陶瓷顆粒，3襯板安裝止口，4襯板泡沫模型，5襯板內(nèi)層碳化鎢顆粒涂劑涂層，6直澆道，7內(nèi)澆道。
[0013]【具體實(shí)施方式】:
為了更好地理解與實(shí)施，下面結(jié)合附圖給出具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明；所舉實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并非用于限制本發(fā)明的范圍。
[0014]實(shí)施例1，參見(jiàn)圖1、2，外層材料為高鉻鑄鐵I，其成分按重量百分比為:C:2.30%、Si:0.60%、Mn:1.50%、Cr: 14.0%、Mo:0.50%、Cu:0.80%、S 彡 0.06%、P 彡 0.10%、余為鐵；
內(nèi)層材料為碳化鎢陶瓷顆粒2，其成分按重量百分比為:碳化鎢:30.0%、C:3.00%、Cr:12.0%、Si:0.50%、Mn: 1.30%、Mo:0.30%、Cu:0.50%、S 彡 0.06%、P 彡 0.10%、余為鐵；
由外層高鉻鑄鐵I和內(nèi)層碳化鎢陶瓷顆粒2復(fù)合成復(fù)合材料，采用搭接和緊固機(jī)械組裝方式安裝襯板安裝止口 3，形成本發(fā)明的碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板。
[0015]具體制備方法如下:
O襯板泡沫模型制作:采用電阻絲切割聚苯乙烯泡沫，聚苯乙烯泡沫密度為0.018g/cm3,制成襯板泡沫模型4 ；
2)碳化鎢顆粒涂劑制作、涂敷與烘烤:
a、涂劑的配制:按重量百分比為:碳化鎢:50%，粒度40目；高碳鉻鐵:40%，粒度40目；硼砂和碳酸鈉:3%;余為聚苯乙烯珠粒，粒度60目；先將上述比例材料混合均勻后，再加入上述粒狀材料重量5%醇基溶液，攪拌為糊狀涂劑；
b、涂敷與烘烤:先將碳化鎢顆粒涂劑涂敷在襯板泡沫模型4內(nèi)壁，形成襯板內(nèi)層碳化鎢顆粒涂劑涂層5，厚度為6mm，再將其烘烤干燥，烘烤溫度為59°C，保溫時(shí)間為8h ；
3)耐火涂料制備、涂刷與烘烤:
a、耐火涂料制備:耐火涂料組分按重量百分比為:鎂砂粉:75%，粒度200目；粉狀纖維素:4% ;白乳膠:6% ;余為自來(lái)水；按比例稱(chēng)重的涂料組分在球磨機(jī)內(nèi)攪拌2h后，出料待用；
b、涂刷與烘烤:耐火涂料采用手工涂刷，襯板模型涂料層厚度:碳化鎢顆粒涂劑部位為1mm，其余部位為2mm ;每次涂刷的涂料應(yīng)在58°C烘烤，保溫時(shí)間4h，然后再涂刷下次涂料；
4)襯板模型裝箱:將襯板泡沫模型(耐火涂料層已干燥)置于底抽式真空砂箱內(nèi)，組裝燒注系統(tǒng)，內(nèi)燒道6截面尺寸為30mmX45mm ;直燒道7截面尺寸為45mmX45mm ;填充干燥型砂，采用石英砂，裝滿(mǎn)型砂的砂箱應(yīng)振動(dòng)lmin，其上覆蓋塑料薄膜，等待澆注；
5)高鉻鑄鐵熔煉與澆注:按照復(fù)合耐磨襯板的外層材料成分進(jìn)行配料，在中頻爐內(nèi)熔煉，脫氧處理；鐵液出爐溫度為1460°C ；
采用底注式鐵水包澆注，鐵水澆注溫度為1430 °C，澆注時(shí)，砂箱內(nèi)的真空負(fù)壓度為-0.05MPa,保持5min后調(diào)為-0.03MPa,保持15min后，泄壓；
6)襯板鑄件出箱與清理:復(fù)合耐磨襯板澆注完畢后在砂箱內(nèi)保溫6h，然后出箱空冷；鑄件冷至室溫狀態(tài)清除澆注系統(tǒng)，并進(jìn)行表面質(zhì)量的初檢；
7)襯板鑄件熱處理與終檢:淬火工藝:950 V ± 10°C X 1.5h空冷；回火工藝:260°C ±10°C X 3h空冷；檢查碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板端面硬度和外表質(zhì)量。
[0016]實(shí)施例2，參見(jiàn)圖1、2，外層材料為高鉻鑄鐵I，其成分按重量百分比為:C:2.40%、Si:0.70%、Mn:1.60%、Cr: 15.0%、Mo:0.50%、Cu:0.80%、S 彡 0.06%、P 彡 0.10%、余為鐵；
內(nèi)層材料為碳化鎢陶瓷顆粒2，其成分按重量百分比為:碳化鎢:34.0%、C:3.10%、Cr:12.2%、Si:0.60%、Mn: 1.40%、Mo:0.30%、Cu:0.50%、S 彡 0.06%、P 彡 0.10%、余為鐵；
由外層高鉻鑄鐵I和內(nèi)層碳化鎢陶瓷顆粒2復(fù)合成復(fù)合材料，采用搭接和緊固機(jī)械組裝方式安裝襯板安裝止口 3，形成本發(fā)明的碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復(fù)合耐磨襯板。
[0017]具體制備方法如下:
O襯板泡沫模型制作:采用電阻絲切割聚苯乙烯泡沫，聚苯乙烯泡沫密度為0.018g/cm3,制成襯板泡沫模型4 ；
2)碳化鎢顆粒涂劑制作、涂敷與烘烤:
a、涂劑的配制:按重量百分比為:碳化鎢:50%，粒度45目；高碳鉻鐵:40%，粒度45目；硼砂和碳酸鈉:3%;余為聚苯乙烯珠粒，粒度70目；先將上述比例材料混合均勻后，再加入上述粒狀材料重量5%醇基溶液，攪拌為糊狀涂劑；
b、涂敷與烘烤:先將碳化鎢顆粒涂劑涂敷在襯板泡沫模型4內(nèi)壁，形成襯板內(nèi)層碳化鎢顆粒涂劑涂層5，厚度為6.5mm，再將其烘烤干燥，烘烤溫度為59°C，保溫時(shí)間為8h ；
3)耐火涂料制備、涂刷與烘烤:
a、耐火涂料制備:耐火涂料組分按重量百分比為:鎂砂粉:75%，粒度200目；粉狀纖維素:4% ;白乳膠:6% ;余為自來(lái)水；按比例稱(chēng)重的涂料組分在球磨機(jī)內(nèi)攪拌2h后，出料待用；
b、涂刷與烘烤:耐火涂料采用手工涂刷，襯板模型涂料層厚度:碳化鎢顆粒涂劑部位為1mm，其余部位為2mm ;每次涂刷的涂料應(yīng)在59°C烘烤，保溫時(shí)間4h，然后再