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2010中国铸造活动周论文集-1-我国水泥工业铸造耐磨材料生产现状与发展李茂林（合肥水泥研究设计院，安徽合肥230051）摘要：文章根据生产实际,从化学成分选择、熔炼、铸造工艺、热处理工艺等方面，阐述了我国近年来水泥工业耐磨材料生产的现状，提出了今后发展的主要趋势。关键词：耐磨材料；现状；发展1前言改革开放30年来随着水泥工业的高速发展，为水泥工业设备服务的耐磨材料企业蓬勃发展。据不完全统计国内耐磨材料企业已达1千多家。可以生产高锰钢系列高韧性耐磨钢；生产硬度和韧性优异的各类耐磨合金钢；生产高硬度有足够韧性的各类高铬铸铁及耐磨白口铁；生产各类复合材料；生产非铸造耐磨材料及耐热钢等，满足水泥工业用各类破碎机设备，各类磨机粉磨设备，新型干法窑烧成设备，冷却设备及输送设备选粉机等设备，对各类耐磨耐热材料材质的需要。我国已经成为耐磨材料生产的大国，每年生产各类耐磨材料300多万吨。在新材料材质的研究和生产上已经赶上或达到世界先进水平。但是我们还不是耐磨材料的强国。我们在生产耐磨材料的新设备和新工艺技术上，在检测手段，在管理水平上，与世界先进耐磨材料企业还有一定差距，在产品质量上有待进一步提高。本文将对我国耐磨材料生产现状与发展进行简要评述。2我国耐磨材料企业生产现状2.1我国耐磨材料企业生产耐磨材料的主要化学成分、性能及使用范围我国耐磨材料企业在新材料的研究和生产方面已经取得长足发展，根据国内外相应标准结合使用条件和我国国情研究和生产出各种成分和性能的耐磨材料，满足国内外市场需要。2.1.1奥氏体锰钢耐磨材料用于水泥工业的奥氏体锰钢耐磨材料的化学成分、性能、使用范围及有关生产厂家见表1和表2。2010中国铸造活动周论文集-2-表1奥氏体锰钢耐磨材料的化学成分与性能化学成分(%)力学性能牌号CSiMnPSCrMoбs(mpa)бb(mpa)硬度HBWakuJ/cm²ZGMn13Cr20.95-1.350.30-0.8011.5-13.50.060.041.60-2.200.3-0.7390735210-270120ZGMn17Cr20.90-1.300.30-0.7016.5-18.50.050.041.80-2.200.5-0.8---------200-260140ZGMn9Cr21.05-1.350.30-0.808.50-10.00.060.041.60-2.20--------------220-300100ZGMn7Cr21.00-1.300.30-0.806.50-7.500.060.041.50-2.00--------------230-29060注：（1）企业生产时根据使用工况在熔炼时加入适量的各种复合变质剂；（2）企业生产时的热处理工艺一般不对外说明。表2奥氏体锰钢耐磨材料的使用范围及有关生产企业牌号使用范围部分生产厂家ZGMn13Cr2破碎机用中小型锤头，齿板，蓖板；矿山用受冲击耐磨件等。中集华骏、郑州鼎盛、苏北建机、郑州玉升河北鼎基、靖江恒成、宁国东信耐磨ZGMn17Cr2破碎机用90公斤以上大锤头，大齿板，蓖板；矿山用受高冲击耐磨件等。郑州鼎盛、苏北建机、靖江恒成、中集华骏、郑州玉升等ZGMn9Cr2矿山球磨机衬板，破碎机反击板，蓖板等郑州玉升、河北鼎基、宁国东信耐磨ZGMn7Cr2中小磨机衬板郑州玉升、河北鼎基2.1.2各类合金钢耐磨材料近年来我国耐磨材料企业研制和生产出多种合金钢耐磨材料，在球磨机衬板，挖掘机铲齿等中等冲击力的工况条件下使用，具有良好的效果。用于水泥工业的主要合金钢系列耐磨材料的化学成分、性能、使用范围及有关生产厂家见表3和表4。2010中国铸造活动周论文集-3-表3主要合金钢耐磨材料的化学成分与性能化学成分(%)力学性能牌号CSiMnCrMoPS硬度HRCak(J/cm²)ZG30CrMnSi0.28-0.350.80-1.201.20-1.701.00-1.500.25-0.500.040.0450-5160-77ZG34Si2MnCr20.30-0.400.80-1.401.00-1.601.50-2.500.50-1.000.030.0353-5546-63ZG35Cr4Mo0.32-0.420.50-0.800.60-1.003.50-4.500.50-0.800.0350.03048-5250-70ZG42Si2MnCr2Mo0.38-0.461.50-1.800.8-1.201.80-2.500.20-0.400.030.0353-5750-80ZG50Cr5MnMo0.45-0.550.30-0.800.70-1.204.50-5.500.30-0.600.0350.03050-5530-50注：（1）企业生产时根据使用工况在熔炼时加入适量的V、Ti、RE、B、Ni、Nb等各种复合变质剂及微合金化元素，获得理想的金相组织及硬度和韧性的昀佳配合；（2）企业生产时的热处理工艺一般不对外说明。冲击韧性由10×10×55mm无缺口试样测定。表4主要合金钢耐磨材料的使用范围及有关生产企业牌号使用范围部分生产厂家ZG30CrMnSi挖掘机铲齿、湿式磨机衬板、8公斤以下小锤头衡阳冶金厂、中集华骏,河北鼎基、大同奥博ZG34Si2MnCr2球磨机衬板、齿板,推土机齿尖洛阳矿山机械厂等ZG35Cr4Mo球磨机隔仓板、蓖板、5公斤小锤头合肥院耐磨材料厂、靖江恒成厂,河北鼎基、宁国东信耐磨ZG42Si2MnCr2Mo球磨机一仓衬板、隔仓板、蓖板中集华骏、唐山水机厂、河北鼎基ZG50Cr5MnMo球磨机一、二仓衬板、端衬板合肥院耐磨材料厂、广州有色院靖江恒成厂、徐州中通机械2.1.3各类高硬度高铬合金耐磨铸铁用于水泥工业的各类高硬度高铬耐磨铸铁的化学成分、性能、使用范围及有关生产厂家见表5和表6。2010中国铸造活动周论文集-4-表5主要高硬度高铬耐磨铸铁的化学成分与性能化学成分(%)力学性能牌号CSiMnCrMoNiCuPS硬度HRCak(J/cm²)BTMCr22.10-3.600.80-1.200.80-1.501.50-2.80------------0.100.1048.0-53.02.00-3.00BTMCr82.20-3.601.20-2.201.00-2.007.00-10.00-2.01.01.20.060.0656.04.00-8.00BTMCr152.00-3.600.60-1.000.80-1.5013.0-17.00-2.01.01.20.060.0658.0-61.04.00-6.00BTMCr202.00-3.300.60-1.000.80-1.5018.0-22.00-2.01.01.20.060.0658.0-62.05.00-9.00BTMCr262.00-3.300.60-1.000.80-1.5023.0-28.00-2.01.01.20.060.0658.0-63.06.00-9.00注：（1）企业生产时根据使用工况在熔炼时加入适量的V、Ti、RE、B、Ni、Nb等各种复合变质剂及合金化元素，提高淬透性，获得硬度和韧性的昀佳配合；（2）企业生产时的热处理工艺一般不对外说明。硬度和冲击韧性是热处理后的数值，冲击韧性由10×10×55㎜无缺口试样测定。表6主要高硬度高铬耐磨铸铁的使用范围及有关生产企业牌号使用范围部分生产厂家BTMCr2球磨机细磨仓衬板、磨球、磨段宁耐总厂、马鞍山海峰、鞍山矿山耐磨公司BTMCr8球磨机衬板、中铬磨球广州有色院，宁耐总厂BTMCr15球磨机衬板、高铬磨球合肥院耐磨厂、广州有色院、郑州玉升宁耐总厂、马鞍山海峰、宁国东信厂BTMCr20细破碎机锤头、复合锤头、立磨磨辊、立磨磨盘衬板合肥院耐磨厂、郑州鼎盛、郑州玉升、苏北建机、麻阳武义精密铸造厂、中集华骏BTMCr26复合锤头、大磨机分块隔仓板立磨磨辊、立磨磨盘衬板山东临沂圣龙、合肥院耐磨厂中集华骏、河北鼎基衬板厂2.1.4各类主要耐热耐磨钢用于水泥工业新型干法窑及冷却机系统的各类主要耐热耐磨钢的成分性能使用范围和主要生产厂如表7和表8。2010中国铸造活动周论文集-5-表7各类主要耐热耐磨钢的化学成分和使用温度化学成分(%)使用温度牌号CMnSiCrNiMoNPS(℃)ZG35Cr24Ni7N0.30-0.500.80-1.501.30-2.0023.0-25.07.0-8.5---0.20-0.280.040.031100ZG30Cr26Ni50.20-0.401.02.024.0-28.04.0-6.00.50----0.040.041050ZG35Cr26Ni120.20-0.502.02.024.0-28.011.0-14.0---------0.040.041100ZG40Cr25Ni200.35-0.451.51.823.0-27.019.0-22.00.05-----0.040.041150表8各类主要耐热耐磨钢的使用范围及有关生产企业牌号使用范围部分生产厂家ZG35Cr24Ni7N冷却机蓖板江苏兴化东方、兴化南方、南京天华机械、长春亚泰等厂ZG30Cr26Ni5回转窑窑尾护板、窑尾回料勺等江苏兴化东方、兴化南方、南京天华机械、长春亚泰等厂ZG35Cr26Ni12冷却机蓖板、燃烧器喷嘴、予热器内桶挂板等江苏兴化东方、兴化南方、南京天华机械、长春亚泰等厂ZG40Cr25Ni20冷却机蓖板、回转窑窑口护板予热器内桶挂板、燃烧器喷嘴等江苏兴化东方、兴化南方、南京天华机械，长春亚泰等厂2.2我国耐磨材料生产技术的现状近年来我国耐磨材料生产，从耐磨材料的研究设计选用上已经赶上或超过世界先进水平。在生产设备生产技术和管理上也有长足进步，但与国外相比还有一定差距。2.2.1我国耐磨材料的熔炼技术近年来我国耐磨铸钢，耐磨铸铁的生产的熔炼设备，逐步淘汰高能耗高污染的落后熔炼设备。大都采用节能型可快速熔炼的先进的中频感应电炉及电弧炉生产。采用电炉生产，掌握正确的熔炼工艺，使耐磨材料的冶金质量得到提高。但是大多数耐磨材料生产厂熔炼时缺乏精炼技术。有的厂在熔炼操作时对造渣除渣,对脱氧去气不到位，不严谨，脱氧去气不充分，夹杂处理不干净，严重影响冶金质量，与国内外先进企业比差距很大。可喜的是有部分耐磨材料厂已经开始采用炉外精炼技术。有的厂采用吹氩气等措施脱氧去气。(如郑州鼎盛，中集华骏等)。目前许多厂采用加入各种复合变质剂脱氧去气变质夹杂，采用微合金化技术细化晶粒，提高耐磨性能。但大多数厂在采用先进熔炼设备和技术上有待加强[1]。图1为郑州鼎盛公司炉外精炼简易设备。2010中国铸造活动周论文集-6-图1郑州鼎盛公司炉外精炼炉盖2.2.2我国耐磨材料的铸型生产技术我国近年来耐磨材料铸型生产，采用过各种方法提高铸件的内在质量和外观质量，如采用粘土砂，水玻璃石灰石砂，水玻璃石英砂，镁橄榄石砂，树脂砂等，配以各种水基和醇基镁砂粉，锆英粉等涂料，取得良好效果。但砂中加入各种粘接剂造成铸件易产生气孔等铸造缺陷，旧砂处理回收很困难。为了节能减排，提高铸件质量，降低成本，近年来一些厂开始采用消失膜(EPC)真空实型铸造法，特别是采用V法真空负压法。生产锤头，破碎机齿板，球磨机衬板，等耐磨铸件，取得良好效果。2.2.2.1消失膜(EPC)真空实型铸造河北豪特耐磨材料公司三年来用消失模铸造新技术，生产φ3.0～4.6m大中型球磨机衬板,蓖板,隔仓板取得良好的效果。图2为该厂消失模铸造生产线，图3为用消失模铸造生产线铸造的部分产品。图2河北豪特耐磨材料公司消失模铸造生产线从图2中可见消失模铸造专用砂箱，加砂装置，振动台，真空泵等造型设备及提升设备和砂冷却设备，除尘设备等(属于黑区)；在白区有各种制模设备，如发泡成型机，粘结机，台模具等。图3为河北豪特耐磨材料公司用消失模铸造生产线生产的部分产品。图3球磨机一仓衬板2.2.2.2V法真空负压法铸造2010中国铸造活动周论文集-7-德兴铜矿机械制造有限公司几年