碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復合耐磨襯板及其制備方法
【專利說明】
[0001]技術領域:
本發(fā)明涉及冶煉技術領域，具體地講是一種碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復合耐磨襯板及其制備方法。
[0002]【背景技術】:
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，在火電、煤化工、煤制油及水泥建材等行業(yè)得到廣泛應用。中速磨筒體內襯板承受物料磨粒磨損沖刷作用大，磨損嚴重，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合襯板，硬度明顯增高，但因粘貼技術問題，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，其脫落面積不斷擴大，導致在使用中、早期提前失效；還有應用中碳低合金鋼襯板，熱處理后硬度HRC為45~53，在安裝焊接時易產(chǎn)生裂紋，綜合力學性能和工藝性能都存在不足，使用壽命有待進一步提聞。
[0003]
【發(fā)明內容】
:
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術的不足，而提供一種碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復合耐磨襯板。
[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，在安裝焊接時易產(chǎn)生裂紋，綜合力學性能低和工藝性能存在不足等問題。
[0006]本發(fā)明的技術方案是:碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復合耐磨襯板，由復合材料和襯板安裝止口組成；其特殊之處在于，所述的復合材料由兩層材料復合組成，外層材料為高鉻鑄鐵，內層材料為碳化鎢陶瓷顆粒。
[0007]進一步的，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]進一步的，所述的內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壁，其厚度為6mm~8mm，烘烤干燥，烘烤溫度為59°C，保溫時間為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%，余為自來水；按比例稱重的涂料組分在球磨機內攪拌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內烘烤，保溫時間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，組裝澆注系統(tǒng)，內澆道截面尺寸:30mmX45mm,直燒道截面尺寸:45mmX45mm ;填充干燥型砂，裝滿型砂的砂箱振動lmin，其上覆蓋塑料薄膜，等待澆注；e高鉻鑄鐵熔煉與澆注:
按照復合耐磨襯板的外層材料成分進行配料，在中頻爐內熔煉，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，砂箱內的真空負壓度為-0.05MPa—0.06MPa,保持 5min 后調為-0.03MPa—0.035MPa,保持 15min 后，泄壓；f襯板鑄件出箱與清理:
復合耐磨襯板澆注完畢后在砂箱內保溫6h，然后出箱空冷；鑄件冷至室溫狀態(tài)清除澆注系統(tǒng)，并進行表面質量的初檢；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；檢測碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復合耐磨襯板端面硬度和外表質量。
[0010]本發(fā)明所述的碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復合耐磨襯板及其制備方法與已有技術相比具有突出的實質性特點和顯著進步:
1、采用碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復合材料制備中速磨筒體襯板，其截面硬度由外(HRC > 58)向內(HV ^ 2000)逐漸增高，抗磨損能力相應增加；同時，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，設備運行效率大幅度提高，高效低耗優(yōu)越性明顯；
2、在真空負壓下澆注，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孔洞、致密，結合面為冶金結合，結合強度高，在使用中不會開裂、脫落，比其他粘結方式復合材料襯板牢固可靠和安全；
3、碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復合耐磨襯板為止口式結構，安裝采用搭接和緊固機械組裝方式，不需要焊接，拆裝操作簡單且高效，可極大地降低設備維修費用；
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)復合襯板的高硬度特性，進一步增強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)揮高效低耗設備優(yōu)越性。
[0011]【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的碳化鎢陶瓷顆粒/高鉻鑄鐵復合耐磨襯板結構示意圖；
圖2是消失模鑄造復合耐磨襯板模型結構示意圖。
[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襯板內層碳化鎢顆粒涂劑涂層，6直澆道，7內澆道。
[0013]【具體實施方式】:
為了更好地理解與實施，下面結合附圖給出具體實施例詳細說明本發(fā)明；所舉實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]實施例1，參見圖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和內層碳化鎢陶瓷顆粒2復合成復合材料，采用搭接和緊固機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內壁，形成襯板內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% ;余為自來水；按比例稱重的涂料組分在球磨機內攪拌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 ;每次涂刷的涂料應在58°C烘烤，保溫時間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，組裝燒注系統(tǒng)，內燒道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，裝滿型砂的砂箱應振動lmin，其上覆蓋塑料薄膜，等待澆注；
5)高鉻鑄鐵熔煉與澆注:按照復合耐磨襯板的外層材料成分進行配料，在中頻爐內熔煉，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，砂箱內的真空負壓度為-0.05MPa,保持5min后調為-0.03MPa,保持15min后，泄壓；
6)襯板鑄件出箱與清理:復合耐磨襯板澆注完畢后在砂箱內保溫6h，然后出箱空冷；鑄件冷至室溫狀態(tài)清除澆注系統(tǒng)，并進行表面質量的初檢；
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/高鉻鑄鐵復合耐磨襯板端面硬度和外表質量。
[0016]實施例2，參見圖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和內層碳化鎢陶瓷顆粒2復合成復合材料，采用搭接和緊固機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內壁，形成襯板內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% ;余為自來水；按比例稱重的涂料組分在球磨機內攪拌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 ;每次涂刷的涂料應在59°C烘烤，保溫時間4h，然后再