CN103817312B

CN103817312B - 一种耐磨复合衬板及其制备方法

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Publication number: CN103817312B
Application number: CN201410050010.6A
Authority: CN
Inventors: 李家荣; 李家元; 孙治国; 符寒光
Original assignee: YILIANG CHEMICAL ENGINEERING EQUIPMENT IRON FACTORY KUNMING
Current assignee: Yunnan Huazhu Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2034-02-13
Also published as: CN103817312A

Abstract

本发明是一种耐磨复合衬板及其制备方法。耐磨复合衬板由工作层耐磨高铬铸铁和非工作层低合金高强韧铸钢液-液复合铸造而成。其中工作层的化学组成是：2.1～2.4% C，18.0～20.0% Cr，0.7～1.0% B，0.25～0.40% V, 0.15～0.28% N，0.05～0.15% RE，0.5～0.8% Cu，0.05～0.12% Zn，0.02～0.06% Nb,0.15～0.22% Al,0.05～0.11% Bi,0.06～0.12% Mg, 0.10～0.22% Ti,0.5～0.8% Mn,1.8～2.2% Si, <0.04% S,<0.05% P,余量Fe；非工作层的化学组成是：0.25～0.35% C,0.17～0.45% Si, 1.28～1.60% Mn,0.20～0.45% Cr,0.03～0.07% N,0.05～0.10% Ti,0.04～0.08% Ce,0.03～0.08% Ca,0.04～0.09% Al,<0.035% S,<0.040% P,余量Fe。耐磨复合衬板工作层硬度高，耐磨性好，使用安全可靠。

Description

一种耐磨复合衬板及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体是一种耐磨复合衬板及其制备方法。

背景技术

为提高生产效率，矿山、建材工业用主要研磨设备—球磨机正向大型化发展，球磨机大型化以后，要求保护其筒体的衬板既要有较高的耐磨性，又要有较高的韧性，以适应磨球的冲击力。为了提高衬板的性能，中国发明专利CN1091476公开了硼硬合金及其衬板磨球的制造方法。以含硼生铁为原料，研制的含硼、钼等合金元素，铸态采用强制冷却和退火处理工艺，适于非重冲击工况下服役的粉磨设备用硼硬合金及其衬板、磨球的制造。具有硬度HRC>52，抗弯强度σ_bb>550MPa，不畸变、不破碎、造价低等特点，抗磨性优于高锰钢衬板1.2-1.5倍（磨铁矿），1.4-1.7倍（磨水泥）。中国发明专利CN1109106还公开了一种贝氏体球墨铸铁球磨机衬板，该发明衬板的成分为：C3.4～3.8%，Si2.5～3.5%，Mn1.5～2.5%，P≤0.1%，S≤0.03%，Mg0.03～0.08%，Re0.02～0.07%，余为Fe。该发明衬板用下列热处理工艺以获得贝氏体为主的组织。820-920℃保温2-8小时，然后在pH值为9-14，比重为1.0-1.8范围内的钠盐或钾盐水溶液中淬火。该衬板耐磨性及冲击韧性综合性能较好，使用寿命长、成本低。中国发明专利CN101173343还公开了一种高强度耐磨铸钢衬板及其制造方法，衬板其化学成分是(重量％)：0.25-0.45C，1.0-1.8Si，1.0-2.0Mn，0.8-1.5Cr，0.003-0.008B，0.02-0.08Al，0.04-0.15Ti，0.02-0.10La，0.02-0.10Ce，0.02-0.08Ba，0.02-0.10Ca，其余为Fe和不可避免的微量杂质，其中3.5＜Si+Mn+Cr＜4.5，0.05＜La+Ce＜0.18。该发明衬板利用电炉便可生产，采用砂型铸造，衬板抗拉强度高，达到1450-1600MPa，硬度达到50-55HRC，具有良好的耐磨性，冲击韧性达到65-80J/cm²，使用中不断裂，不剥落，使用性能明显优于Mn13高锰钢衬板，生产工艺简单，以钢屑为主要原料，因而生产成本低。使用该发明衬板可以提高球磨机作业率，降低物料研磨成本，具有很好的经济效益。中国发明专利CN101209431还公开了一种球磨机筒体用衬板，包括衬板工作面和衬板固定面，衬板固定面为一可与筒体内表面相适配的曲面，沿衬板工作面弯曲延伸形成波形面；沿与波形面的波形延伸方向相平行的衬板截面形状大致呈梯形，该波形面包括波形起始位置和波形终止位置，波形的起始位置靠近与波形延伸方向相平行的衬板截面的最高位置，波形终止位置靠近与波形延伸方向相平行的的衬板截面的最低位置，波形的起始位置为一波谷曲面的起始点，波形的终止位置为一波峰曲面的终止点，在波谷曲面的起始点和波峰曲面的终止点之间至少具有两个波峰曲面。其具有使用寿命长，工作效率高等优点。中国发明专利CN1843656还公开了一种稀土高碳低合金钢衬板生产工艺，包括造型工艺、冶炼工艺和热处理工艺；造型工艺包括湿砂型造型工艺和EPC消失模造型工艺，湿砂型工艺面砂材料采用40-100目人造石英砂，含硅量不低于98％，背砂采用河砂，料配比：石英砂：100％，膨润土：7-8％，水：4-6％；分装砂、舂砂、扎气眼孔、起模、补型合箱；EPC消失模造型工艺采用石英砂，一维振动台振动造型；冶炼工艺采用酸性炉衬，双渣法；热处理工艺将衬板加热到600-650℃保温1-2小时，再加热到900-960℃保温2-3小时，之后水冷到380-420℃，空冷至室温。然后加热到200-400℃保温3-5小时，空冷。用该发明工艺方法生产的球磨机衬板耐磨性强，不会产生塑性变形，不易断裂，成本低，安装简便。中国发明专利CN1923372还公开了一种用于球磨机的复合耐磨衬板的制造工艺，具体步骤如下：拉制纳米结构金属丝、处理金属丝、确定束紧外管尺寸、固定金属丝、切割复合管、加工衬板框架、焊接罗栓套、放置复合管、平铺焊接，即加工制造成衬板框架与复合管及隔板紧密结合的复合耐磨衬板。该发明的优点是：该发明充分发挥了纳米结构金属材料的高韧性、高强度、高耐磨和低价格等各种优点，解决了普通合金衬板要消耗大量有色金属的问题，并且使用寿命比普通材质衬板提高一个数量级。中国发明专利CN1932066还公开了低碳高合金球磨机衬板钢及其制造方法，其特征是所述衬板钢按重量百分比的合金成分为：C：0.15～0.30％、Cr：5.0～10.0％、Ni：0～1.5％、Mn：0.5～1.7％、Mo：0～1.5％、 RE：0～0.8％、Ti：0～1.0％、Si：0～1.6％、P：0.01～0.045％、S：0.01～0.045％；其他金属和非金属元素总量不超过3％；余量为Fe。该发明在湿式磨矿机衬板的工作环境下具有很好的耐磨性，其寿命是高锰钢衬板的两倍，低成本。中国发明专利CN101045972还公开了一种贝氏体耐磨铸钢衬板及其制造方法。该铸钢衬板的成分质量比(wt.％)为：C：0.45～0.55％；Si：1.6～2.0％；Mn：2.8～3.3％； P≤0.06％；S≤0.04％；余为Fe。其制造方法是利用中频感应电炉熔炼结合真空实型铸造工艺制备出铸钢衬板；然后采用控制冷却热处理工艺对衬板进行热处理以获得贝氏体复相组织；最后进行低温回火。所制备的衬板组织主要为针状贝氏体及少量马氏体和残余奥氏体，衬板的硬度值在 HRC53～55，冲击韧性α_k值在22～27J/cm²，具有非常好的强韧性配合和综合性能。在金属矿山、水泥磨机上工业应用结果表明该发明制备的贝氏体耐磨铸钢衬板的寿命是原高锰钢衬板的1.5～2.0倍。中国发明专利CN101054652还公开了一种球磨机衬板化学成分(重量百分比)为：C 0.6-0.8％、Si 0.3-0.8％、Mn 0.3-0.8％、Cr 2.0-4.5％、Ni 0.2-2.0％、Mo 0.1-0.8 ％、S＜0.04％、P＜0.04％、余量为Fe。其制造工艺是：将球磨机衬板加热到860-960℃，保温2-3小时，然后淬入水中冷却，使其温度快速下降，在工件表面温度下降至580-680℃时，从水中取出，再在强制对流的空气中空冷至室温，之后进行480-520℃回火，自然冷却即得成品。该发明的球磨机衬板具有很高的硬度、强度，淬透性较好，耐磨性高，其热处理工艺操作简单方便，对环境污染小，产品变形小，其成本仅为高锰钢的1.5倍，使用寿命是高锰钢产品的 1.5-2.5倍。中国发明专利CN102284330A还公开了一种球磨机复合衬板及其制造方法，其中球磨机复合衬板包括板体，板体上具有安装孔，板体包括金属底层和复合于金属底层上的塑料层。球磨机复合衬板的制造方法，包括如下步骤：a.制备金属底层；b.在金属底层上复合塑料层；c.冷却即成。该发明的球磨机复合衬板具有强度高、耐磨性好、不易断裂及破裂的优点。中国发明专利CN102517504A还公开了一种以低价硼为主要合金元素，可制造球磨机衬板的高硼耐磨铸钢，其所述铸钢的化学成分及其质量百分比为：C：＜0.4；Si：0.40-0.8；Mn：0.5-1.2；Cr：0.5-1.2；B：1.2-3.0；Re：＜0.2；V：＜0.1；Ti：＜0.1，所述铸钢先进行950-980℃×2h+水冷的淬火工艺，再在200-250℃×4h+空冷回火处理，其硬度大于58HRC，冲击韧性大于12J/cm²，淬透层深度大于40mm。中国发明专利CN102784886A还公开了一种球磨机衬板铸造方法，包括以下步骤，A选料：选用奥氏体-贝氏体钢的材料；B真空密封造模；C负压浇注：在抽真空负压0.05Mpa-0.06Mpa的状态下浇注，冷却后取消真空，落砂、清理；D热处理：采用电子回火窑，加热至900-950℃，保持6小时，然后出炉放置在冷却液中直至冷却，得到待加工的铸件。该发明相比较普通铸造方法生产出的球磨机衬板其耐磨、耐冲击性能好，强度、韧性高，且成本低。中国发明专利CN102808134A还公开了大中型球磨机合金钢专用衬板，其化学成分（wt%）为：碳0.8%～1.0%，锰0.4%～0.9%，硅0.6%～1.0%，铬6%～8%，钼0.3%～0.55%，镍：0.3%～0.5%，钒：0.2%～0.3%，钇基重稀土：0.1%～0.3%，硫≤0.04%，磷≤0.04%，其余为铁，和其它少量的不可避免的杂质，其生产工艺包括造型工艺、冶炼工艺和热处理工艺，大中型球磨机合金钢专用衬板使用寿命长，耐磨性高，成本低，易于拆装。中国发明专利CN103266272A还公开了一种球磨机筒体衬板的制备方法，其特征是所述衬板钢按重量百分比的化学成分为：C：0.20～1.0％，Si：0.6～2.6％，Mn：0.15～0.65％，Cr：0.3～3.0％，Al：0.01～0.05％，Re：0.05～0.5％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，余量为Fe，该发明的主要特点是采用分段加热保温和油淬火工艺，起到了细化晶粒、净化晶界、提高淬透性和组织及性能均匀性的作用，使得产品硬度HRC≥53、冲击韧性a_k≥20J/cm²，使用寿命提高了两倍。但是上述发明衬板还存在耐磨性和强韧性难以兼顾的不足。

发明内容

本发明目的是为了克服普通衬板难以兼顾耐磨性和强韧性，提供一种生产工艺简便、原料来源丰富、不含钼、镍等贵重合金元素和生产成本低廉的双金属耐磨复合衬板及其制备方法。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

耐磨复合衬板由工作层耐磨高铬铸铁和非工作层低合金高强韧铸钢采用液-液复合铸造方法复合而成，其中耐磨高铬铸铁的化学组分及其质量分数是：2.1～2.4%C，18.0～20.0%Cr，0.7～1.0%B，0.25～0.40%V, 0.15～0.28%N，0.05～0.15%RE，0.5～0.8%Cu，0.05～0.12%Zn，0.02～0.06%Nb, 0.15～0.22%Al, 0.05～0.11%Bi, 0.06～0.12%Mg, 0.10～0.22%Ti, 0.5～0.8%Mn, 1.8～2.2%Si, <0.04%S, <0.05%P, 余量Fe；低合金高强韧铸钢的化学组成及其质量分数是：0.25～0.35%C, 0.17～0.45%Si, 1.28～1.60%Mn, 0.20～0.45%Cr, 0.03～0.07%N, 0.05～0.10%Ti, 0.04～0.08%Ce, 0.03～0.08%Ca, 0.04～0.09%Al, <0.035%S, <0.040%P, 余量Fe。

工作层采用耐磨高铬铸铁以提高其耐磨性，其非工作层采用低合金高强韧铸钢，采用液-液复合铸造而成，确保衬板使用中不断裂。

耐磨复合衬板制备方法按以下步骤进行：

① 分别在两座电炉内熔炼复合衬板工作层耐磨高铬铸铁和非工作层低合金高强韧铸钢；

② 当非工作层低合金高强韧铸钢钢水的温度达到1620～650℃时出炉，当钢水温度降至1510～1535℃时，将钢水浇入浇铸系统的下层高强韧铸钢浇注系统，下层钢水浇注至75～85%后，立即将四硼酸钠连同余下25～15%的钢水通过下层高强韧铸钢浇注系统浇入铸钢表面，四硼酸钠加入量为铸钢与大气接触表面的每平方米面积3.5～4.0公斤（即3.5～4.0公斤/m²）；

③ 铸钢浇注完毕8～25min后，用非接触式测温仪测量铸钢表面温度，当温度为1330~1390℃时，浇入工作层（上层）耐磨高铬铸铁铁水，铁水浇注温度为1410～1440℃；铁水浇注完毕4~6h后开箱空冷复合衬板铸件，打掉浇冒口，清理飞边、毛刺；

④ 将清砂处理后的复合衬板铸件随炉加热至1020～1050℃，保温3～5h后风冷至温度到350~420℃，再继续入炉加热至480~520℃，保温8～12h后炉冷至温度低于260℃后，出炉空冷至室温，即可得到耐磨复合衬板。

所述的浇铸系统包括：铸型、冒口、下层高强韧铸钢浇注系统、上层耐磨高铬铸铁浇注系统，上层耐磨高铬铸铁型腔和下层高强韧铸钢型腔，冒口、下层高强韧铸钢浇注系统、上层耐磨高铬铸铁浇注系统、上层耐磨高铬铸铁型腔和下层高强韧铸钢型腔均设于铸型内，上层耐磨高铬铸铁浇注系统连通上层耐磨高铬铸铁型腔，下层高强韧铸钢浇注系统连通下层高强韧铸钢型腔，冒口在上层耐磨高铬铸铁型腔上部。

浇铸金属熔液经由上层耐磨高铬铸铁浇注系统和下层高强韧铸钢浇注系统进入上层耐磨高铬铸铁型腔和下层高强韧铸钢型腔。

本发明的复合衬板工作层选用耐磨高铬铸铁，主要是为了获得一定数量的高硬度M₇C₃型共晶碳化物，从而可提高衬板工作层耐磨性。在此基础上，加入0.7~1.0%B，主要是为了获得高硬度的硼碳化物以及利用硼固溶于基体，从而可提高马氏体基体的显微硬度，对改善耐磨性是非常有益的。加入0.25~0.40%V，可获得高硬度的MC型碳化物，有利于提高工作层耐磨性。加入0.15~0.28%N，一方面利用氮固溶于基体，提高基体淬透性，另一方面，利用氮与Ti、Nb等结合生成高熔点的细小氮化物，可起结晶核心作用，有利于提高耐磨层的强韧性。加入0.5~0.8%Cu可提高淬透性。加入0.05~0.15%RE，0.05~0.12%Zn，0.02~0.06%Nb, 0.15~0.22%Al, 0.06~0.12%Mg, 0.10~0.22%Ti, 不仅可以细化基体组织，还可以细化碳化物，并使碳化物均匀分布，从而可明显提高耐磨层的强韧性，防止耐磨层使用过程中出现剥落和开裂。而非工作层选用低合金高强韧铸钢，可确保复合衬板非工作层具有良好的强韧性，确保衬板使用中不会断裂和变形。

复合衬板的性能是由其材质和工艺决定的。为了提高复合衬板的复合质量，对两种金属液体的浇注顺序进行了研究，发现在先浇注铁水的工艺中，难以得到良好的复合铸件，表现在两种材料的结合区极易出现夹渣、气孔等缺陷，并且两种金属液易冲混。主要原因有二：一是后浇注的钢水温度远高于铸铁的熔点，容易造成铸铁的大面积冲混；二是铸铁表面易形成Cr、Mn、Si等元素的氧化物，这些氧化物较稳定，在复合过程中难于被还原，在钢水的冲刷下，易形成夹渣和气孔等缺陷。另外，铁的结晶温度范围比钢宽，钢的熔点比铁高。钢液的过热度一般比铁小，因此其液态流动的时间就短。钢液温度较高，在铸型中散热速度大，析出枝晶的速度快。浇注后，随温度下降，钢的凝固层不断加厚，其达到中心的速度比铁快。因此，在复合衬板双液无隔板水平浇注过程中，宜先浇钢水、后浇铁水。采用此工艺后，复合过程是在高温下，铁水润湿已凝固的铸钢表层，两种材料中的元素产生相互扩散。

本发明与现有技术相比具有以下特点：

1）本发明的复合衬板工作层耐磨高铬铸铁和非工作层低合金高强韧铸钢实现了良好的冶金结合，可以获得工作层硬度高、耐磨性好，非工作层强韧性好，且复合衬板结合强度高。

2）本发明复合衬板生产工艺简便、原料来源丰富，不含钼、镍等贵重合金元素，生产成本低廉。

3）本发明复合衬板具有优异的耐磨性，其使用寿命比高锰钢衬板提高3~4倍，且使用安全、可靠。

附图说明

图1是本发明的耐磨复合衬板浇铸系统结构示意图。

图中：1－上层耐磨高铬铸铁浇注系统，2－铸型，3－上层耐磨高铬铸铁型腔，4－冒口，5－下层高强韧铸钢型腔，6－下层高强韧铸钢浇注系统。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详述：

实施例1：

一种耐磨复合衬板的制备方法，分别采用500公斤中频感应电炉和1000公斤中频感应电炉熔炼复合衬板工作层耐磨高铬铸铁和非工作层低合金高强韧铸钢，其具体制备工艺步骤如下：

① 分别在两座电炉内熔炼复合衬板工作层耐磨高铬铸铁和非工作层低合金高强韧铸钢，其中耐磨高铬铸铁的化学组成及其质量分数是：2.11%C，18.14%Cr，0.98%B，0.25%V, 0.17%N，0.09%RE，0.77%Cu，0.06%Zn，0.05%Nb, 0.16%Al, 0.10%Bi, 0.08%Mg, 0.13%Ti, 0.78%Mn, 2.19%Si, 0.018%S, 0.035%P, 余量Fe。低合金高强韧铸钢的化学组成及其质量分数是：0.28%C, 0.44%Si, 1.29%Mn, 0.45%Cr, 0.04%N, 0.07%Ti, 0.08%Ce, 0.03%Ca, 0.05%Al, 0.027%S, 0.032%P, 余量Fe。

② 当非工作层低合金高强韧铸钢钢水的温度达到1623℃时出炉，当钢水温度降至1515℃时，将钢水浇入浇铸系统的下层高强韧铸钢浇注系统，下层钢水浇注至75%后，立即将四硼酸钠连同余下25%的钢水通过下层高强韧铸钢浇注系统浇入铸钢表面，四硼酸钠加入量为铸钢与大气接触表面的每平方米面积3.5公斤（即3.5公斤/m²）；

③ 铸钢浇注完毕12min后，用非接触式测温仪测量铸钢表面温度，当温度为1357℃时，浇入工作层（上层）耐磨高铬铸铁铁水，铁水浇注温度为1426℃；铁水浇注完毕4h后开箱空冷复合衬板铸件，打掉浇冒口，清理飞边、毛刺。

④ 将清砂处理后的复合衬板铸件随炉加热至1050℃，保温3h后风冷至温度到350℃，再继续入炉加热至520℃，保温8h后炉冷至温度低于260℃后，出炉空冷至室温，即可得到耐磨复合衬板。复合衬板性能见表1。

实施例2：

① 分别在两座电炉内熔炼复合衬板工作层耐磨高铬铸铁和非工作层低合金高强韧铸钢，其中耐磨高铬铸铁的化学组成及其质量分数是：2.38%C，19.91%Cr，0.71%B，0.38%V, 0.27%N，0.15%RE，0.53%Cu，0.11%Zn，0.02%Nb, 0.21%Al, 0.06%Bi, 0.11%Mg, 0.12%Ti, 0.55%Mn, 1.84%Si, 0.034%S, 0.045%P, 余量Fe。低合金高强韧铸钢的化学组成及其质量分数是：0.34%C, 0.19%Si, 1.57%Mn, 0.23%Cr, 0.07%N, 0.05%Ti, 0.05%Ce, 0.07%Ca, 0.09%Al, 0.024%S, 0.031%P, 余量Fe。

② 当非工作层低合金高强韧铸钢钢水的温度达到1648℃时出炉，当钢水温度降至1533℃时，将钢水浇入浇铸系统的下层高强韧铸钢浇注系统，下层钢水浇注至85%后，立即将四硼酸钠连同余下15%的钢水通过下层高强韧铸钢浇注系统浇入铸钢表面，四硼酸钠加入量为铸钢与大气接触表面的每平方米面积4.0公斤（即4.0公斤/m²）。

③ 铸钢浇注完毕22min后，用非接触式测温仪测量铸钢表面温度，当温度为1339℃时，浇入工作层（上层）耐磨高铬铸铁铁水，铁水浇注温度为1438℃；铁水浇注完毕6h后开箱空冷复合衬板铸件，打掉浇冒口，清理飞边、毛刺。

④ 将清砂处理后的复合衬板铸件随炉加热至1030℃，保温4h后风冷至温度到380℃，再继续入炉加热至500℃，保温10h后炉冷至温度低于260℃后，出炉空冷至室温，即可得到耐磨复合衬板。复合衬板性能见表1。

实施例3：

① 分别在两座电炉内熔炼复合衬板工作层耐磨高铬铸铁和非工作层低合金高强韧铸钢，其中耐磨高铬铸铁的化学组成及其质量分数是：2.25%C，19.20%Cr，0.84%B，0.29%V, 0.21%N，0.09%RE，0.71%Cu，0.08%Zn，0.04%Nb, 0.19%Al, 0.09%Bi, 0.08%Mg, 0.17%Ti, 0.68%Mn, 1.91%Si, 0.030%S, 0.037%P, 余量Fe。低合金高强韧铸钢的化学组成及其质量分数是：0.29%C, 0.30%Si, 1.46%Mn, 0.33%Cr, 0.05%N, 0.07%Ti, 0.06%Ce, 0.05%Ca, 0.08%Al, 0.031%S, 0.038%P, 余量Fe。

② 当非工作层低合金高强韧铸钢钢水的温度达到1648℃时出炉，当钢水温度降至1524℃时，将钢水浇入浇铸系统的下层高强韧铸钢浇注系统，下层钢水浇注至80%后，立即将四硼酸钠连同余下20%的钢水通过下层高强韧铸钢浇注系统浇入铸钢表面，四硼酸钠加入量为铸钢与大气接触表面的每平方米面积3.8公斤（即3.8公斤/m²）。

③ 铸钢浇注完毕16min后，用非接触式测温仪测量铸钢表面温度，当温度为1384℃时，浇入工作层（上层）耐磨高铬铸铁铁水，铁水浇注温度为1413℃；铁水浇注完毕5h后开箱空冷复合衬板铸件，打掉浇冒口，清理飞边、毛刺。

④ 将清砂处理后的复合衬板铸件随炉加热至1020℃，保温5h后风冷至温度到420℃，再继续入炉加热至480℃，保温12h后炉冷至温度低于260℃后，出炉空冷至室温，即可得到耐磨复合衬板。复合衬板性能见表1。

上述实施例中所述的浇铸系统构成：包括铸型2、冒口4、下层高强韧铸钢浇注系统6、上层耐磨高铬铸铁浇注系统1，上层耐磨高铬铸铁型腔3和下层高强韧铸钢型腔5；冒口、下层高强韧铸钢浇注系统、上层耐磨高铬铸铁浇注系统、上层耐磨高铬铸铁型腔和下层高强韧铸钢型腔均设于铸型内，上层耐磨高铬铸铁浇注系统连通上层耐磨高铬铸铁型腔，下层高强韧铸钢浇注系统连通下层高强韧铸钢型腔，冒口在上层耐磨高铬铸铁型腔上部，如图1所示。

表1 复合衬板力学性能

本发明复合衬板工作层耐磨高铬铸铁和非工作层低合金高强韧铸钢实现了良好的冶金结合，复合层无气孔、夹杂、裂纹等缺陷，复合层结合强度大于750MPa，复合衬板工作层硬度高，大于62HRC，耐磨性好，非工作层强韧性好，可以确保复合衬板的安全使用，复合衬板用于铁矿、磷矿、水泥等球磨机上，使用寿命比高锰钢衬板提高3~4倍，且使用安全、可靠。应用本发明衬板，可以提高球磨机作业率，减轻工人劳动强度，具有显著的经济和社会效益。

Claims

1.一种耐磨复合衬板，其特征在于复合衬板的工作层耐磨高铬铸铁和非工作层低合金高强韧铸钢采用液-液复合铸造方法复合而成，其中耐磨高铬铸铁的化学组成及其质量分数是：2.1～2.4%C，18.0～20.0%Cr，0.7～1.0%B，0.25～0.40%V, 0.15～0.28%N，0.05～0.15%RE，0.5～0.8%Cu，0.05～0.12%Zn，0.02～0.06%Nb, 0.15～0.22%Al, 0.05～0.11%Bi, 0.06～0.12%Mg, 0.10～0.22%Ti, 0.5～0.8%Mn, 1.8～2.2%Si, <0.04%S, <0.05%P, 余量Fe；低合金高强韧铸钢的化学组成及其质量分数是：0.25～0.35%C, 0.17～0.45%Si, 1.28～1.60%Mn, 0.20～0.45%Cr, 0.03～0.07%N, 0.05～0.10%Ti, 0.04～0.08%Ce, 0.03～0.08%Ca, 0.04～0.09%Al, <0.035%S, <0.040%P, 余量Fe。

2.一种如权利要求1所述的复合衬板的制备方法，其特征在于耐磨复合衬板制备方法按以下步骤进行：

② 当非工作层低合金高强韧铸钢钢水的温度达到1620～1650℃时出炉，当钢水温度降至1510～1535℃时，将钢水浇入浇铸系统的下层高强韧铸钢浇注系统，下层钢水浇注至75～85%后，立即将四硼酸钠连同余下25～15%的钢水通过下层高强韧铸钢浇注系统浇入铸钢表面，四硼酸钠加入量为铸钢与大气接触表面的每平方米面积3.5～4.0公斤；

③ 铸钢浇注完毕8～25min后，用非接触式测温仪测量铸钢表面温度，当温度为1330～1390℃时，浇入上层工作层耐磨高铬铸铁铁水，铁水浇注温度为1410～1440℃；铁水浇注完毕4～6h后开箱空冷复合衬板铸件，打掉浇冒口，清理飞边、毛刺；

④ 将清砂处理后的复合衬板铸件随炉加热至1020～1050℃，保温3～5h后风冷至温度到350～420℃，再继续入炉加热至480～520℃，保温8～12h后炉冷至温度低于260℃后，出炉空冷至室温，即可得到耐磨复合衬板。