一种中铬合金衬板及其制作方法技术领域
本发明涉及一种合金衬板及其制作方法，尤其涉及一种中铬合金衬板及其制作方
法，属于机械制造技术领域。
背景技术
球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备，广泛地被应用于电厂、水泥、
矿山、化工、耐火材料等行业，球磨机内部壁面上安装的衬板是保证球磨机长期平稳运行的
关键部件，主要作用是保护球磨机内部壁面不被研磨体和物料所磨损，同时，衬板不仅需要
能够承受研磨体和物料的冲击和磨损外，还要有提升研磨体的作用，随着物料粉磨技术的
快速发展，球磨机趋予大型化，对衬板材料的性能也提出了更高的要求，提高其耐磨性是研
究的重点；目前国内大型球磨机的衬板选材多数采用高锰钢，但从使用情况来看，其实际使
用寿命短、易破碎、成本高，且在使用过程中高锰钢衬板塑变抗力较低，容易变形，造成衬板
之间相互咬合，维修拆卸困难，从而影响球磨机运转，因此，为了延长衬板使用寿命,提高大
型球磨机运转效率，改善企业经济效益，急需研究一种既耐磨又可靠的衬板材料。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种中铬合金衬板，具有硬度高、韧性好、耐
磨性好、耐冲击性好的特性，其组织性能完全超过传统合金耐磨衬板，且本发明还同时公开
了该种中铬合金衬板的制作方法，生产成本低、制作方法简单，制得的中铬合金衬板使用寿
命长，提高了大型球磨机运转效率，企业的经济效益也得到了进一步增长。
本发明所采用的技术方案为：
一种中铬合金衬板，所含化学元素成分及其重量百分比为：铬6.2—6.8%、碳1.15—
1.55%、锰0.7—0.95%、铝0.45—0.55%、硅0.75—0.8%、镁0.3—0.45%、钙0.1—0.3%、钼
0.8—0.9%、硼0.003—0.005%、铼0.065—0.075%，余量为铁。
作为本发明一种中铬合金衬板的进一步优选，该中铬合金衬板所含化学元素成分
及其重量百分比优选为：铬6.5%、碳1.4%、锰0.9%、铝0.5%、硅0.8%、镁0.4%、钙0.2%、钼
0.85%、硼0.004%、铼0.07%，余量为铁。
一种中铬合金衬板的制作方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：将清洁干燥的废钢和生铁按1:1.5的比例加入炼炉中进行加热熔化，铁水温
度升至1480—1520℃时清除渣质，然后依次加入已经预热的铬铁、锰铁、硅铁，在铁水温度
达到 1550—1560℃时再次清除渣质，然后依次加入已经预热的碳、铝、镁、钙、钼，每种成分
加入的时间间隔为5分钟，待其全部熔化后加入硼铁，在铁水温度达到1590℃时，加入铼并
停止加热；
（2）浇注：待铁水温度降至1530℃以下时，将铁水浇入衬板钢锭模内；
（3）热处理：当衬板铸件表面温度不超过650℃时，将衬板铸件从衬板钢锭模内脱模并
放入热处理炉里，热处理炉内温度升至850℃，然后保温2.5小时，再降温至580℃，保温1小
时，淬火处理后再在280℃下回火2-3小时，然后加热至 680℃，保温3-4小时，最后加热至
945℃，保温7.5小时，再空冷至室温即可。
作为一种中铬合金衬板的制作方法的进一步优选，在步骤（1）所述的加入硼铁之
前还包括清除渣质的步骤。
作为一种中铬合金衬板的制作方法的进一步优选，在步骤（2）所述的浇注之前还
包括对炼炉中铁水化学元素成分进行快速热分析的步骤，炼炉中铁水化学元素成分合格则
浇注，不合格则调整炼炉中铁水化学元素成分至合格再浇注；铁水化学元素成分炉前快速
热分析技术是以铸铁组织形成过程的凝固温度曲线为被测对象，由计算机对凝固温度曲线
迸行解析，从而计算出铁水的碳当量（CE％）、碳含量（C％）和硅含量（Si％）等指标的铸铁炉
前快速分析技术，测量精度可达到CE|O.1O％、C|0.05％、Si|0.l0％，被广泛用于铸铁生产
的在线测量。
作为一种中铬合金衬板的制作方法的进一步优选，步骤（2）所述的将铁水浇入衬
板钢锭模内的过程为先慢浇注，然后快浇注，最后缓慢浇注。
作为一种中铬合金衬板的制作方法的进一步优选，步骤 (2) 所述的浇注采用底
注法将铁水浇入衬板钢锭模内；该浇注方法充型平稳，冲击力小，铁水氧化少。
化学元素成分中的碳和铬的主要作用是保证衬板铸件中碳化物数量和形态，碳与
铁和锰形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性，碳与其他元素产生协同作用，
提高了衬板铸件的综合性能；铬提高衬板铸件整体的强度和硬度，具有良好的耐腐蚀性和
抗氧化性能，阻止石墨化，提高淬透性；锰是强化元素，融入铁素体，强化基体，能够细化组
织，提高衬板铸件的强度和硬度，以及耐磨性；硅是脱氧元素，由于硅和氧很容易化合成二
氧化硅，所以硅铁常用于炼钢时的脱氧剂，同时由于二氧化硅生成时放出大量的热，在脱氧
的同时，对提高铁水温度也是有利的；硼是一种与氧和氮亲和力较强的元素，在铁水中易生
成氧化硼及氮化硼等硼化合物后而失去应有的作用，因此为防止硼的氧化和氮化，保证硼
加入后的吸收率得到提高，再加入硼之前先后加入已经预热的碳、铝、镁、钙、钼的措施进行
深度脱氧，使硼的作用得以发挥；碳、铝、镁、钙具有较强的脱氧、脱硫、增碳能力，对改变衬
板铸件中夹物形态分布，细化晶粒，改善衬板铸件的机械性能，提高衬板铸件的质量具有重
要作用；钼使衬板铸件的强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力；铼能改
善衬板铸件的韧性和耐磨性，加入铼进行变质处理，使衬板铸件的晶粒细化，夹杂物均匀弥
散分布，形貌以球形为主，减弱夹杂物对衬板铸件的割裂作用。
本发明的有益效果在于：重新设定中铬合金衬板所含的化学元素成分及其重量百
分比，并针对性的调整了熔炼、浇注以及热处理工艺，显著提高所制得的中铬合金衬板的耐
磨性，且所制得的中铬合金衬板在提高耐磨性的同时还提高了其韧性，满足大型球磨机衬
板的抗冲击性，具有硬度高、韧性好、耐磨性好、耐冲击性好的特性，其组织性能完全超过传
统合金耐磨衬板，生产成本低、制作方法简单，制得的中铬合金衬板使用寿命长，有效节约
了能源，减少了企业更换衬板的频率，降低了劳动强度，提高了大型球磨机运转效率，企业
的经济效益也得到了进一步增长。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做具体的介绍。
实施例一
一种中铬合金衬板，所含化学元素成分及其重量百分比为：铬6.2%、碳1.15%、锰0.7%、
铝0.45%、硅0.75%、镁0.3%、钙0.1%、钼0.8%、硼0.003%、铼0.065%，余量为铁；制作上述中铬
合金衬板的方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：将清洁干燥的废钢和生铁按1:1.5的比例加入炼炉中进行加热熔化，铁水温
度升至1480℃时清除渣质，然后依次加入已经预热的铬铁、锰铁、硅铁，在铁水温度达到
1550℃时再次清除渣质，然后依次加入已经预热的碳、铝、镁、钙、钼，每种成分加入的时间
间隔为5分钟，待其全部熔化后，清除渣质，加入硼铁，在铁水温度达到1590℃时，加入铼并
停止加热；对炼炉中铁水化学元素成分进行快速热分析，炼炉中铁水化学元素成分合格则
浇注，不合格则调整炼炉中铁水化学元素成分至合格再浇注；
（2）浇注：待铁水温度降至1530℃以下时，将铁水浇入衬板钢锭模内，浇注过程为先慢
浇注，然后快浇注，最后缓慢浇注；且本实施例中的浇注采用底注法将铁水浇入衬板钢锭模
内；该浇注方法充型平稳，冲击力小，铁水氧化少；
（3）热处理：当衬板铸件表面温度不超过650℃时，将衬板铸件从衬板钢锭模内脱模并
放入热处理炉里，热处理炉内温度升至850℃，然后保温2.5小时，再降温至580℃，保温1小
时，淬火处理后再在280℃下回火2小时，然后加热至 680℃，保温3小时，最后加热至945℃，
保温7.5小时，再空冷至室温即得到中铬合金衬板。
实施例二
一种中铬合金衬板，所含化学元素成分及其重量百分比为：铬6.8%、碳1.55%、锰0.95%、
铝0.55%、硅0.8%、镁0.45%、钙0.3%、钼0.9%、硼0.005%、铼0.075%，余量为铁；制作上述中铬
合金衬板的方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：将清洁干燥的废钢和生铁按1:1.5的比例加入炼炉中进行加热熔化，铁水温
度升至1520℃时清除渣质，然后依次加入已经预热的铬铁、锰铁、硅铁，在铁水温度达到
1560℃时再次清除渣质，然后依次加入已经预热的碳、铝、镁、钙、钼，每种成分加入的时间
间隔为5分钟，待其全部熔化后，清除渣质，加入硼铁，在铁水温度达到1590℃时，加入铼并
停止加热；对炼炉中铁水化学元素成分进行快速热分析，炼炉中铁水化学元素成分合格则
浇注，不合格则调整炼炉中铁水化学元素成分至合格再浇注；
（2）浇注：待铁水温度降至1530℃以下时，将铁水浇入衬板钢锭模内，浇注过程为先慢
浇注，然后快浇注，最后缓慢浇注；且本实施例中的浇注采用底注法将铁水浇入衬板钢锭模
内；该浇注方法充型平稳，冲击力小，铁水氧化少；
（3）热处理：当衬板铸件表面温度不超过650℃时，将衬板铸件从衬板钢锭模内脱模并
放入热处理炉里，热处理炉内温度升至850℃，然后保温2.5小时，再降温至580℃，保温1小
时，淬火处理后再在280℃下回火3小时，然后加热至 680℃，保温4小时，最后加热至945℃，
保温7.5小时，再空冷至室温即得到中铬合金衬板。
实施例三
一种中铬合金衬板，所含化学元素成分及其重量百分比为：铬6.5%、碳1.4%、锰0.9%、铝
0.5%、硅0.8%、镁0.4%、钙0.2%、钼0.85%、硼0.004%、铼0.07%，余量为铁；制作上述中铬合金
衬板的方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：将清洁干燥的废钢和生铁按1:1.5的比例加入炼炉中进行加热熔化，铁水温
度升至1500℃时清除渣质，然后依次加入已经预热的铬铁、锰铁、硅铁，在铁水温度达到
1550℃时再次清除渣质，然后依次加入已经预热的碳、铝、镁、钙、钼，每种成分加入的时间
间隔为5分钟，待其全部熔化后，清除渣质，加入硼铁，在铁水温度达到1590℃时，加入铼并
停止加热；对炼炉中铁水化学元素成分进行快速热分析，炼炉中铁水化学元素成分合格则
浇注，不合格则调整炼炉中铁水化学元素成分至合格再浇注；
（2）浇注：待铁水温度降至1530℃以下时，将铁水浇入衬板钢锭模内，浇注过程为先慢
浇注，然后快浇注，最后缓慢浇注；且本实施例中的浇注采用底注法将铁水浇入衬板钢锭模
内；该浇注方法充型平稳，冲击力小，铁水氧化少；
（3）热处理：当衬板铸件表面温度不超过650℃时，将衬板铸件从衬板钢锭模内脱模并
放入热处理炉里，热处理炉内温度升至850℃，然后保温2.5小时，再降温至580℃，保温1小
时，淬火处理后再在280℃下回火2.5小时，然后加热至 680℃，保温3.5小时，最后加热至
945℃，保温7.5小时，再空冷至室温即得到中铬合金衬板。
实施例一至三所制得的中铬合金衬板与现有高锰钢衬板的各项性能对比如表1所
示：
表1
根据表1可知，本发明所制得的中铬合金衬板的各项性能明显好于现有高锰钢衬板，具
有硬度高、韧性好、耐磨性好、耐冲击性好的特性，使用寿命长。
本发明重新设定中铬合金衬板所含的化学元素成分及其重量百分比，并针对性的
调整了熔炼、浇注以及热处理工艺，显著提高所制得的中铬合金衬板的耐磨性，且所制得的
中铬合金衬板在提高耐磨性的同时还提高了其韧性，满足大型球磨机衬板的抗冲击性，具
有硬度高、韧性好、耐磨性好、耐冲击性好的特性，其组织性能完全超过传统合金耐磨衬板，
生产成本低、制作方法简单，制得的中铬合金衬板使用寿命长，有效节约了能源，减少了企
业更换衬板的频率，降低了劳动强度，提高了大型球磨机运转效率，企业的经济效益也得到
了进一步增长。
以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技
术人员来说，在不脱离本发明专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和
润饰也应视为本发明专利的保护范围。