用颗粒增强复合材料技术生产高压滚筒

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用颗粒增强复合材料技术生产高压滚筒陕西华县金堆城钼业集团有限公司机修厂 (714102) 肖妤君 李志翔高压滚筒是我公司新上马万吨生产线破碎系统重要工作部件，在实际工况条件下承受着矿石碎块高周次的剪切、冲击及磨损。原配套件由德国SDVKWVK公司提供，在实际应用中表面复合层脱落严重，需频繁停车焊补，以保障下道工序粒度供给要求 ，造成了生产及检修的极大不便。针对该问题，课题组经反复研究 ，确定采用颗粒增强复合材料技术来解决此难题。

1.技术背景复合材料是由两种或多种不同材料组成的非均质体 ，其基体与加入体的物理性能和力学性能往往相差很大。如复合材料的基体-般都是普通材料，但其增强体通常都是高强度或高硬度的材料。在复合材料中，加入其他物相的目的通常是为了增强或增韧。

2.方案优化及确定据相关资料介绍，含碳纤维的磨料，其耐磨性能是普通中碳钢的1000倍，由于加入了比硬质合金还要硬的碳化硅颗粒，增强金属基复合材料的耐磨性能得到了极大的提高。

(1)碳化硅颗粒增强铝基复合材料 (SiCp/A1) 该材料具有优良的物理性能和力学性能，即重量轻，比强度和比刚度高，热膨胀系数小，尺寸稳定性好，且具有良好的导热性能和耐磨、抗腐蚀特性。这类材料各向同性，克服了纤维增强型材料常存在的各种缺陷，而且制备工艺简单，成本低，因而成为复合材料研究领域中的-个热点。目前，在美国、日本、英 国、德国等工业发达国家 ，其SiCp/A1在航空航天和汽车制造等工业部门得到了广泛的应用。我国在这方面的研究开发也做了不少工作，如华南理工大学研制的铝、铜基耐磨复合材料 ，性能良好，目前已用于军工和汽车等行业。

(2)碳化硅颗粒增强高锰钢复合材料 (SiCp/ZGMnl3) 该材料为强韧性好的ZGMnl3基体上高度弥散分布SiCp硬质点，具有较好的抗碎石块高周次的剪切、冲击及磨损性能，且符合我厂生产特点。

因此 ，在权衡生产成本及组织生产的可行性后 ，确定采用碳化硅颗粒增强高锰钢复合材料(SiCp/ZGMn13)制作高压滚筒。

3.生产工艺控制ZGMnl3的制备：(1)高锰钢成分控制范围 W 1.0%～1.2% ，Wsi0.35% ～0.45%，WM 11%～13% ，WP0.055%～0.075%，WR<0.05%。

(2)高锰钢的性能指标 ≥680MPa，a ≥150J/cm ，硬度≤229HBW，晶粒度≥2级，夹杂物≤4级。

(3)冶炼过程的关键控制指标 Mn/C≥10，W ≤0.075%，出炉温度1520～1600℃，包内镇定时间≥5min，浇注温度1370～1420℃，炉前圆杯试样收缩良好。

(4)采用包内1 稀土、铝的复合变质处理工艺，每吨钢液加入1 稀土1.5kg、铝锭lkg。

(5)整个冶炼过程在750kg中频感应电炉中进行，确保钢液具有充分的浓度起伏、温度起伏及成分起伏。

碳化硅颗粒增强高锰钢复合材料的制备：将制备好的ZGMnl3钢液出至处理包中，然后将预先准备好的SiCp颗粒 (已确定的加入量及加入M参磊 73