淺談提高礦用球磨機襯板耐磨性能研究

金武

摘要： 本文從球磨機襯板使用過程中存在的問題入手，通過化學成分、澆注溫度、熱處理三個方面進行分析，提高襯板使用性能的技術要點，從而提高球磨機襯板的內在材質，提升產品使用性能。

關鍵詞： 球磨機襯板;化學成分;澆注溫度;熱處理

高錳鋼韌性好，耐磨性好，加工硬化性能優等特點，廣泛應用于采礦、冶金、電力、交通和國防等重要工業領域，且地位越來越明顯。2017年我公司選礦廠采購了一套Φ2700×4500mm的球磨機襯板，從該襯板的使用情況來看，未達到要求使用壽命，多處筒體襯板被磨穿，出現漏漿現象，格子板多處磨損求使用12個月以上，實際上使用了8個多月，不得不更換襯板，生產和經濟上都受到了較大影響。經過分析得出：襯板不耐磨，磨耗偏高。要提高襯板的使用壽命，須提高襯板的韌性和耐磨性，因此，要從化學成分、澆注溫度、熱處理三個方面進行控制。

化學成分的控制

襯板的化學成分決定了它的內在組織和機械性能，同時，還決定著鑄件使用性能。球磨機襯板是Mn13系列耐磨高錳鋼，具有韌度高，使用過程中不易斷裂，安全可靠，加工硬化性能優異等特點，其化學成分主要是C、Si、Mn、P、S五大元素：

碳（C） 碳在高錳鋼襯板中主要有兩個作用：一是利于形成單相奧氏體;二是固溶強化。隨著含C量的增加，襯板的強度硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低，也就是說碳的含量過高，襯板的強度和硬度較高，塑性和沖擊韌性低，易導致襯板破裂;若碳的含量過低，襯板的強度和硬度較低，不耐磨，達不到使用壽命要求，有資料表明：常溫下，含C量每增加0.1%，其沖擊韌性降低40J/C㎡，因此，一般控制在0.95～1.20之間為好。

硅（Si）在高錳鋼中，硅一般控制在0.30～1.0%之間。硅降低了碳在奧氏體中的溶解度，促使碳化物的析出，使鋼的抗磨性和沖擊韌性均降低。

錳（Mn） 為了使高錳鋼形成單一的奧氏體組織，需要有足夠的含錳量，過高不利于高錳鋼的加工硬化，降低鋼的強度、塑性和沖擊韌性，成本也會大大增加。一般選擇Mn/C的值為8～10，鑄件愈后，其中心部分愈易于析出碳化物，因而要取高的Mn/C值，一般控制在11～13%之間為宜。

磷（P）磷在鑄件中是有害元素，容易形成磷共晶，降低力學性能和耐磨性能，隨著含P量的增加，將增加鑄件的冷熱裂傾向，使鑄件的廢品率大幅增加，見右表1。

硫（S） 高錳鋼中因為含有大量的錳，硫和錳作用，形成了MnS，消耗了鑄件中錳元素的含量，因而含硫量經常是比較低（S<0.03%），故硫為有害元素，因此，要控制原材料中的含S量，降低成本。

澆注溫度的控制

澆注溫度對力學性能的影響

由于高錳鋼結晶間隔窄（液相線為1400℃左右，固相線為1350℃左右，只有50℃的結晶間隔），鋼水的流動性較好，而線收縮大，因此必須盡可能低的溫度澆注，否則鑄件易出現晶粒粗大、縮孔、縮松等缺陷，導致鑄件的耐磨性降低，使用壽命達不到要求。

澆注溫度的高低對鑄件晶粒度和力學性能影響非常明顯，要獲得高質量的鑄件，要嚴格控制適宜的澆注溫度，當然也不是無限制的降低，應根據實際情況確定，以不凍包為宜。

澆注溫度的控制方法

保證鋼水有足夠的鎮靜時間。根據“高溫出爐，低溫澆注”的原則，出爐溫度一般控制在1480～1500℃，鋼水中的夾雜物易上浮，吸氣也不嚴重;若鋼水溫度低，鋼液粘度增加，渣和夾雜物不易上浮，因此，高溫出爐的同時還要保證鋼水有足夠的鎮靜時間。

脫氧處理。在生產的過程中，要保證鋼水的脫氧良好，控制渣中FeO含量≦0.5%，氧化鐵和氧化錳二者總含量小于1.2%。

變質處理。用0.2～0.3%的稀土合金進行變質處理，在鋼包中充滿1/3鋼液時，向包內加入0.2～0.3%的稀土合金，可以減少夾雜物的含量。

熱處理

水韌處理工藝

見圖1所示。

升溫要點

高錳鋼鑄件從室溫加熱到600℃區間特別容易開裂，加熱速度不宜過快。

淬火

淬火就是將熱處理鑄件放入水中冷卻，在淬火過程中，操作要快，迅速將鑄件從爐內拉出投入水中，鑄件入水溫度不低于1000℃，為保證淬火介質有足夠的冷卻能力，淬火池內水溫不高于50℃為宜。

結束語

在實際的生產中，通過對化學成分、澆注溫度、熱處理的控制，生產效果較明顯，鑄件使用性能有了提高，而且較穩定，晶粒粗大、縮孔、縮松、熱裂等缺陷明顯減少，廢品率也得到了有效控制。

參考文獻

中國機械工程學會鑄造分會.鑄造手冊（2）[M].北京：機械工業出版社，2002.

陸文華，李隆盛，黃良余.鑄造合金及熔煉[C].北京：機械工業出版社，2002.8.