五礦邯邢礦業(yè)有限公司邯鄲機(jī)械設(shè)備分公司 （河北 056302） 崔艷君 王志熙 史正興 秦俊敏

自磨機(jī)是選礦廠重要的生產(chǎn)設(shè)備，而自磨機(jī)進(jìn)料端襯板是選礦廠磨耗較大的襯板類(lèi)型之一，因此改進(jìn)進(jìn)料端襯板耐磨性、提高使用壽命成為一項(xiàng)重要課題。

一、高錳鋼與鉻系合金襯板磨損機(jī)理分析

（1）高錳鋼襯板耐磨性的提高是通過(guò)沖擊功或擠壓功對(duì)亞穩(wěn)奧氏體提供動(dòng)能，使其發(fā)生相變，形成馬氏體來(lái)實(shí)現(xiàn)的（奧氏體的硬度<200HBW，而相變馬氏體的硬度值達(dá)到58～62HRC），在沖擊功較小或擠壓變形力不大的情況下，馬氏體的轉(zhuǎn)化率較低，硬度增加較少，起不到很好的耐磨作用。

（2）自磨機(jī)高錳鋼進(jìn)料端襯板使用壽命短（以五礦邯邢礦業(yè)北!河鐵礦為例，其壽命一般在4～5個(gè)月）的主要原因是進(jìn)料端襯板所受沖擊載荷較小（進(jìn)料口給礦一般沖擊不到端襯板），端襯板處在物料磨損界面上，物料磨損量最大，擠壓變形力?。ㄎ锪隙讯馍蠈幼灾貕簭?qiáng)?。?，均不利于高錳鋼材料的加工硬化。通過(guò)對(duì)報(bào)廢端襯板物料界面磨損區(qū)金相組織檢驗(yàn)證明，馬氏體轉(zhuǎn)變率為30%～35%。

（3）鉻系合金鑄鐵（白口鑄鐵）屬非馬氏體強(qiáng)化耐磨材料，其耐磨性是馬氏體的1.5～2倍，但沖擊韌度較差（aK≤4J/cm2），斷裂傾向比較大，不適用于高沖擊載荷。而進(jìn)料端襯板的工況條件是沖擊載荷不大，屬于磨粒磨損和電化學(xué)腐蝕（濕式磨介）工況條件，采用鉻系合金鑄鐵制作進(jìn)料端襯板，比較符合濕式磨介使用要求。通過(guò)對(duì)鉻系合金鑄鐵磨球試驗(yàn)證明，φ100mm球從3.5m自由落體相互沖擊，點(diǎn)接觸上萬(wàn)次以后會(huì)發(fā)生疲勞掉塊，而襯板在自磨機(jī)的工況條件，沖擊功是很小的，發(fā)生疲勞掉塊的可能性很小。鉻系合金鑄鐵的抗壓強(qiáng)度（σbc＞750MPa）遠(yuǎn)大于高錳鋼（σbc≤350MPa），抗擠壓磨損能力優(yōu)于高錳鋼材料。

（4）鉻系合金鑄鐵的防斷裂措施。由于鉻系合金沖擊韌度差，為提高襯板的強(qiáng)度、韌性，防止使用過(guò)程中出現(xiàn)斷裂，借鑒鋼筋混凝土原理，采用鋼筋網(wǎng)與鉻系合金鑄鐵復(fù)合澆注成形。鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)如附圖所示。

鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖（點(diǎn)畫(huà)線為襯板外形）

二、試驗(yàn)方案的實(shí)施

1. 化學(xué)成分確定

鉻系合金鑄鐵化學(xué)成分(參考鑄鐵鉻球確定)如附表所示。

鉻系合金鑄鐵化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

（1）碳 C與Cr在合金中形成M3C型碳化物耐磨相，隨著含碳量的提高，合金中碳化物含量增多，合金硬度提高，但沖擊韌度降低。wC＝2.37%～2.69%時(shí)，珠光體中鉻鑄鐵可獲得較高的沖擊疲勞抗力、韌度，以及在硅砂為磨料時(shí)有較好的沖擊耐磨性。所以選擇wC＝2.5%～2.7%。

（2）鉻 形成合金碳化物（M3C），是合金中最關(guān)鍵的元素，增加鉻含量，可改善碳化物的分布形態(tài)，提高材料的沖擊韌度，但鉻含量越高，成本越高，在滿足使用要求的情況下，選擇wCr＝4.5%～5.5%。

加入適量稀土元素，可起到改善碳化物形態(tài)，細(xì)化晶粒，脫氧、脫硫，以及凈化鐵液的作用。

2. 鑄造工藝的制訂

（1）造型 采用水玻璃砂CO2硬化工藝。為保證鑄件組織致密，在鑄件上表面放置大冒口。冒口和澆道的設(shè)計(jì)，采用順序凝固理論，確保鑄件在結(jié)晶凝固過(guò)程中，鑄件的最終凝固點(diǎn)在冒口的位置，使鑄件本身不存在縮孔、縮松等缺陷，達(dá)到鑄件在使用過(guò)程中，整體均勻磨損的效果。

（2）熔煉 采用0.5t中頻感應(yīng)電爐熔煉，鐵液出爐溫度控制在1500～1550℃，這樣能提高鐵液的純凈度和成分均勻性。合金元素在爐料全部熔化后加入，靜置10min，以利于氣體排出和夾雜物上浮。

（3）澆注 澆注溫度過(guò)高時(shí)，鋼筋網(wǎng)可能會(huì)熔化，起不到強(qiáng)化作用；溫度過(guò)低時(shí)，鋼筋網(wǎng)和鉻系合金鑄鐵結(jié)合不好，其強(qiáng)化作用也無(wú)法發(fā)揮。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，確定澆注溫度為1430～1470℃。

3. 防止襯板斷裂的措施

鉻系合金鑄鐵脆性大、韌性差，為保證襯板在使用中不發(fā)生斷裂，采取了在內(nèi)部設(shè)置鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)由φ14～φ16mm鋼筋焊接而成，焊接處必須牢固，鋼筋網(wǎng)格置入型腔前采用鹽酸溶液進(jìn)行清洗。

為了保證鑄件的耐磨性不受影響并且在鑄件使用后期充分發(fā)揮防斷作用，鋼筋網(wǎng)放置在距離鑄件安裝面（非使用面）10mm處。

采用鋼筋網(wǎng)與多元合金白口鑄鐵復(fù)合澆注成形，（借鑒鋼筋混凝土原理）能有效地防止鑄件斷裂，解決白口鑄鐵沖擊韌度差的問(wèn)題。鋼筋網(wǎng)在鑄件內(nèi)部起到了內(nèi)冷鐵的作用，有利于減少鑄鐵中的縮孔、縮松等鑄造缺陷，增加了耐磨性，對(duì)于提高襯板的使用壽命是有益的。

如果鑄件在使用過(guò)程中產(chǎn)生了裂紋，內(nèi)部的鋼筋網(wǎng)格會(huì)起到連接作用，保證鑄件不斷開(kāi)，避免鑄件開(kāi)裂而引發(fā)設(shè)備事故。

4. 熱處理工藝

為最大限度地消除內(nèi)應(yīng)力，提高鑄件沖擊疲勞抗力。熱處理工藝采用了加熱到500～550℃，保溫8h兩次回火。在修磨前進(jìn)行第一次回火，保證鑄件在修磨時(shí)內(nèi)應(yīng)力不致過(guò)大，防止造成鑄件迸裂，第二次回火在鑄件全部修磨完成后，以完全消除鑄造內(nèi)應(yīng)力。

5. 工業(yè)性試驗(yàn)

2009年7月，試制的一套進(jìn)料端襯板在五礦邯邢礦業(yè)有限公司北!河鐵礦進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，磨機(jī)型號(hào)為MZS5518（φ5500mm×1800mm），2009年11月、12月二次開(kāi)倉(cāng)檢查，襯板磨損均勻，沒(méi)有其他損壞現(xiàn)象，2010年2月該襯板更換，使用時(shí)間近7個(gè)月，共處理原礦35萬(wàn)t。而原來(lái)一套高錳鋼襯板在使用期間處理原礦量為20萬(wàn)t，壽命為4～5個(gè)月（加厚型襯板壽命約為5個(gè)月），鉻系合金鑄鐵襯板使用壽命為高錳鋼襯板的1.75倍左右。

三、結(jié)語(yǔ)

（1）鉻系合金進(jìn)料端襯板，使用壽命比高錳鋼襯板提高了75%，減少了襯板更換次數(shù)，提高了磨機(jī)工作效率。

（2）新材料的應(yīng)用，不僅生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易行，而且減少了合金元素的使用，每噸成本可降低2000元左右，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，具有一定推廣價(jià)值。