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1、引言
    韓國獨資企業一一大宇水泥（山東）有限公司在山東省日照市港口建有400萬噸粉磨站一座，擁有兩臺∮5.4×15.5m世界級特大型水泥球磨機，80%產品出口。其球磨機襯板過去主要是從國外進口。2003年開始首次從國內耐磨材料生產企業采購。我公司于2003年初承接了∮5.4×15.5m特大型磨機高合金襯板的生產制備工作，并已實現安全生產6年以上，達到國際襯板先進技術水平，受到用戶好評‘1]。在成功消化國外襯板先進技術基礎上，我公司又于2006年12月對該套磨機隔倉板技術進行消化吸收，優化生產，至今已安全運轉2.5年以上，收到較好效果。該套隔倉板的成功應用，標志著我國耐磨材料技術跨上了一個新臺階，達到了國際水平，在我國水泥工業大型球磨機特殊耐磨件生產上，突破了技術瓶頸，實現了安全無憂慮生產。現將隔倉板生產工藝技術設計路線和質量控制過程簡述如下。
2、原裝國外進口隔倉板化學成分和主要性能檢測分析
    從大宇水泥（山東）有限公司使用過的廢1日隔倉板上取樣，進行主要化學元素分析和性能檢測（見表1），結果顯示：國外隔倉板材料主要是低碳高合金鋼，化學成分中沒有發現淬透性元素Mo、Ni等，熱處理工藝排除空冷或風冷淬火的可能，經初步分析應為油淬或其它介質淬火，HRC 41. 5:-45，從殘舊件上發現有卷韌邊，說明材料韌性好，適合特大型磨機隔倉板的技術要求。
3、∮5.4×15.5m特大型水泥磨機隔倉板化學成分優化和技術設計路線
3.1技術路線設計
     眾所周知，水泥磨機隔倉板磨損機理為粗磨倉粉磨達到粒度一定的物料是通過隔倉板篦縫到細磨倉的，物料對隔倉板篦縫進行擠壓沖刷磨損，球和物料對隔倉板進行側沖擊鑿削磨損，并且隔倉板多為懸臂梁式安裝，螺栓固定，受力狀況十分惡劣。因此，材料的韌性要好（沖擊值ak≥25J/ctri2，硬度HRC 45～50）。該套磨機粉磨工藝指標主要有平均球徑∮80 mm，最大鋼球∮100 mm，入磨粒度≤25 mm，入磨水份≤1，磨機轉速約15r/min，臺時產量大于250t/h。為滿足上述生產條件及隔倉板使用性能要求，保證所選隔倉板金屬材料既有足夠高耐磨性，又有足夠的強韌性配合。結合國內大型磨機的選材，并考慮成本諸因素，我們確定在本公司中碳中鉻合金耐磨鋼的基礎上進行化學成分優化，采用多元微合金變質及精煉技術以細化組織，配以相應的熱處理工藝，使隔倉板在服役中既不塑性變形又耐磨損不斷裂，不發生早期失效，使用壽命在3年以上，實現安全正常生產，滿足市場客戶的需求，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
3.1化學成分的確定
    化學成分見表2。
    C：C是主導元素。通過多次試驗證明，C<0.3%鋼的耐磨性不足而韌性較佳。當C>O. 45%時，HRC值雖有所提高，但韌性大為降低。從隔倉板的使用性能考慮，CO.33～0. 42%為宜。
    Si:Si是固溶于鐵素體和奧氏體中，有明顯的強化作用，Si對鋼的韌性有不利的影響，特別是Cr、Mn、Si三元素同時存在時，在鑄造中裂紋和開裂的傾向增大，生產工藝難度及廢品率增加。因此，Si按常規0.4～0.8%控制加入。
    Mn：Mn的加入有利于提高淬透性，Mn在一定范圍內能提高鋼的強度、硬度和耐磨性，Mn又是較強的脫硫劑，可減少硫的有害作用。但過量的Mn會導致鋼的淬火組織中奧氏體增加，易引起晶粒粗大，使鋼的硬度下降，耐磨性降低。故Mn O．6～1.2%為宜。
    Cr: Cr是強碳化物形成元素。在鋼中隨Cr量的變化，碳化物可轉變為對抗磨有利的碳化物類型。當Cr >4%時，即可有硬度較高的M7C3型碳化物出現，這有利于提高鋼的耐磨性。另有部分Cr溶入基體中，既強化基體又提高淬透性。Cr在回火時能阻止或減緩碳化物的析出和集聚，使碳化物保持較大的分散度，有利于強度和硬度的提高。但Cr量不宜過高，否則易形成柱狀晶和枝晶偏析，增大生產白點的傾向性。綜合考慮Cr4. 5～5. 5%為宜。
    Ti：Ti是活潑元素。鋼中加入微量的鈦，可以明顯細化晶粒，減少枝晶偏析，提高鋼的強度和韌性。鈦還是一種脫氧去氣劑，在鋼中形成極為穩定的TiC，并不易溶解，只有當鋼加熱到1000℃以上才緩慢地溶解，從而保證鋼在熱處理中能獲得細晶粒組織。鈦作為單一的微合金化元素添加到鋼中，其含量必須達到一定量（Ti>0. 04%質量分數），才能起到析出強化作用。鈦的加入不易過量，如果含量過大時，就會有多余的鈦固溶于鐵素體中，引起鐵素體的脆化作用，將會抵消細化晶粒的作用，惡化鋼的性能，綜合考慮Ti控制在0.  06～0.12%為宜。
    Cu：Cu可全部溶入奧氏體中，少量的Cu有與Ni類似作用，改善鋼的韌性，提高鋼的淬透性。其含量控制在0.3～0.5%為宜。
    S、P為有害元素，在鋼中應嚴格控制。
4、生產質量控制
4.1熔煉
    產品內在質量的優劣多來自冶金質量的控制，為取得高潔凈的鋼夜，熔煉是關鍵。大型隔倉板的熔煉是在750kg中頻感應電爐中性坩堝中進行，選用低硫低磷無銹蝕優質廢鋼，按精細計算的配料單全部稱重下料。高（低）碳鉻鐵破碎粒度80～100 mm，并經250 0C烘烤。復合脫氧劑、復合變質劑、鈦鐵破碎粒度1～10 mm，并經150～200 0C烘烤。在熔煉的全過程中大功率送電，以縮短熔煉時間，減少合金的燒損及提高熔化速度。采用高（低）碳鉻鐵調整Cr、C的平衡。爐前分析C、Cr元素。
4.2凈化鋼液
    各元素調整平衡后，造渣升溫至1550℃除渣，加入已預熱的復合脫氧劑（見表3），加入量0.2%，復合脫氧劑既是除渣劑，又是Ca、Ba的添加劑，用以凈化鋼液，提高冶金質量。在脫氧基本良好的潔凈液面上加入鈦鐵( FeTi30)。Ti在鋼液中形成TiN和TiC。TiC顆粒細小，是阻礙奧氏體晶粒長大的有效質點，提高鋼水的潔凈度，得到N、0、S含量較小的潔凈鋼水，可獲得細晶粒組織。鈦鐵加入后，采用高效隔熱保溫劑覆蓋液面，提速升溫至1600～1620 0C時，除渣再造新渣，徹底扒渣后傾鋼出爐。
4.3變質處理
    稀土凈化變質處理工藝是我國獨特的凈化鋼液、細化晶粒、強化基體的生產手段之一，高的潔凈度和均勻細小的晶粒有利于提高材料的強度與韌性。有文獻表明，Y基重稀土的凈化變質效果優于Ce基輕稀土。變質處理是采用中性材料鋼包，在出鋼前30min將鋼包預熱至800℃左右，將已預熱的稀土變質劑按鋼液重量的0.3%加入鋼包底部，并用潔凈的薄鐵皮覆蓋，以延長變質劑的反應，對鋼液進行孕育變質。變質劑的加入量不得過量，過多的變質劑會使鋼液中夾雜物數量增多，對材料的韌性帶來不利影響。變質溫度為1550～1580℃。變質過程中造渣、扒渣兩次，將被融渣吸附的懸浮夾雜物及非金屬夾雜物排出。排渣即為清雜的過程。變質處理后及時在鋼包的液面上覆蓋鋼包覆蓋劑進行靜置，溫度降至1480～1500℃時，推開包嘴浮渣進行澆注。
5、熱處理工藝及主要性能
    1）隨鑄件同箱澆注100×100×100 mm試塊，澆注后6h開箱打磨清理，進行熱處理。
    2）熱處理奧氏體化在煤氣（天燃氣）工業加熱爐中進行，回火在75kw臺式電阻爐中進行。其熱處理工藝見圖1。
    3）中碳中鉻合金鋼隔倉板因化學成分的變化，淬火冷卻介質采用淬火液。淬火液冷卻特性介于油冷和空冷之間，比空冷快5～9倍左右‘8]。高溫鑄件進入淬火液因水的比熱比空氣大，散熱速度比空氣快。進入中、低溫度階段時，散熱速度降低，冷卻均勻，且變形開裂現象極微。淬火液使用溫度應≤50℃。根據現場生產實踐操作，鑄件在淬火液中的終冷溫度控制基本按以下經驗公式計算：
    S-K．n
    式中S是鑄件在淬火液中停留的時間（秒）；K是根據液溫不同所取的系數(3～5)秒，低溫取上限，高溫取下限；n是鑄件的平均有效厚度（毫米）。
  鑄件在淬火液中終冷溫度為：180～210℃。特別指出的是：(a)鑄件在淬火液中必須是均勻散開，不得疊壓。(b)大斷面鑄件冷卻時應垂直入液且上下移動，不得躺臥。(c)鑄件淬火后空冷至50: -80℃及時裝爐回火。
    4)性能測試結果：沖擊試樣為10×10×55 mm無缺口試塊，在100×100×100 mm大試樣上用線切割切取。試樣隨鑄件同爐進行熱處理。HRC值均在10×10×55 mm沖擊試樣上測得，測試結果見表4。
    5)通過金相觀察表明，該材料的金相組織符合原設定要求，即金相組織為板條馬氏體及殘余奧氏體。
6、應用效果
    2007年初大宇水泥（山東）有限公司①5.4×15.5特大型水泥磨機隔倉板（如圖2）裝機運行，至今己運營近3年。又分別于2007年7-8月將該材料應用于山西晉牌水泥集團公司①4.4m大型磨機整體隔倉板上（鑄件高  1. 2m）和浙江水泥股份有限公司①4.2×14. 5m大型磨機隔倉板上，均表現了良好的耐磨性和使用效果。大量工業應用為水泥工業新型干法生產企業大型和特大型磨機隔倉板的安全使用提供了技術支撐，為耐磨材料質量技術進步與未來發展指明了方向。
7、結束語
    (1)新研制的特大型水泥磨機隔倉板材料，主要化學成分（質量分數%）：C 0.33: -0. 42，Si 0.40:-0. 80,  Mn O.6--1.2,Cr 4.5--5.5,Cu 0.3:-0.5,Ti O.06～0. 12,  Re O.05: -0. 08,S≤0.035,  P≤O. 035,主要力學性能HRC45--52，a。>40J/cm2。
    (2)生產質量控制的關鍵是：凈化鋼液及變質處理技術，以凈化晶界、細化組織、強化基體。采用特殊淬火介質淬火，熱工人員素質和現場操作經驗顯得十分重要。