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摘要： 本文从球磨机衬板使用过程中存在的问题入手，通过化学成分、浇注温度、热处理三个方面进行分析，提高衬板使用性能的技术要点，从而提高球磨机衬板的内在材质，提升产品使用性能。
关键词： 球磨机衬板;化学成分;浇注温度;热处理
高锰钢韧性好，耐磨性好，加工硬化性能优等特点，广泛应用于采矿、冶金、电力、交通和国防等重要工业领域，且地位越来越明显。2017年我公司选矿厂采购了一套Φ2700×4500mm的球磨机衬板，从该衬板的使用情况来看，未达到要求使用寿命，多处筒体衬板被磨穿，出现漏浆现象，格子板多处磨损求使用12个月以上，实际上使用了8个多月，不得不更换衬板，生产和经济上都受到了较大影响。经过分析得出：衬板不耐磨，磨耗偏高。要提高衬板的使用寿命，须提高衬板的韧性和耐磨性，因此，要从化学成分、浇注温度、热处理三个方面进行控制。
化学成分的控制
衬板的化学成分决定了它的内在组织和机械性能，同时，还决定着铸件使用性能。球磨机衬板是Mn13系列耐磨高锰钢，具有韧度高，使用过程中不易断裂，安全可靠，加工硬化性能优异等特点，其化学成分主要是C、Si、Mn、P、S五大元素：
碳（C） 碳在高锰钢衬板中主要有两个作用：一是利于形成单相奥氏体;二是固溶强化。随着含C量的增加，衬板的强度硬度增加，而塑性和冲击韧性降低，也就是说碳的含量过高，衬板的强度和硬度较高，塑性和冲击韧性低，易导致衬板破裂;若碳的含量过低，衬板的强度和硬度较低，不耐磨，达不到使用寿命要求，有资料表明：常温下，含C量每增加0.1%，其冲击韧性降低40J/C㎡，因此，一般控制在0.95～1.20之间为好。
硅（Si）在高锰钢中，硅一般控制在0.30～1.0%之间。硅降低了碳在奥氏体中的溶解度，促使碳化物的析出，使钢的抗磨性和冲击韧性均降低。
锰（Mn） 为了使高锰钢形成单一的奥氏体组织，需要有足够的含锰量，过高不利于高锰钢的加工硬化，降低钢的强度、塑性和冲击韧性，成本也会大大增加。一般选择Mn/C的值为8～10，铸件愈后，其中心部分愈易于析出碳化物，因而要取高的Mn/C值，一般控制在11～13%之间为宜。
磷（P）磷在铸件中是有害元素，容易形成磷共晶，降低力学性能和耐磨性能，随着含P量的增加，将增加铸件的冷热裂倾向，使铸件的废品率大幅增加，见右表1。
硫（S） 高锰钢中因为含有大量的锰，硫和锰作用，形成了MnS，消耗了铸件中锰元素的含量，因而含硫量经常是比较低（S<0.03%），故硫为有害元素，因此，要控制原材料中的含S量，降低成本。
浇注温度的控制
浇注温度对力学性能的影响
由于高锰钢结晶间隔窄（液相线为1400℃左右，固相线为1350℃左右，只有50℃的结晶间隔），钢水的流动性较好，而线收缩大，因此必须尽可能低的温度浇注，否则铸件易出现晶粒粗大、缩孔、缩松等缺陷，导致铸件的耐磨性降低，使用寿命达不到要求。
浇注温度的高低对铸件晶粒度和力学性能影响非常明显，要获得高质量的铸件，要严格控制适宜的浇注温度，当然也不是无限制的降低，应根据实际情况确定，以不冻包为宜。
浇注温度的控制方法
保证钢水有足够的镇静时间。根据“高温出炉，低温浇注”的原则，出炉温度一般控制在1480～1500℃，鋼水中的夹杂物易上浮，吸气也不严重;若钢水温度低，钢液粘度增加，渣和夹杂物不易上浮，因此，高温出炉的同时还要保证钢水有足够的镇静时间。
脱氧处理。在生产的过程中，要保证钢水的脱氧良好，控制渣中FeO含量≦0.5%，氧化铁和氧化锰二者总含量小于1.2%。
变质处理。用0.2～0.3%的稀土合金进行变质处理，在钢包中充满1/3钢液时，向包内加入0.2～0.3%的稀土合金，可以减少夹杂物的含量。
热处理
水韧处理工艺
见图1所示。
升温要点
高锰钢铸件从室温加热到600℃区间特别容易开裂，加热速度不宜过快。
淬火
淬火就是将热处理铸件放入水中冷却，在淬火过程中，操作要快，迅速将铸件从炉内拉出投入水中，铸件入水温度不低于1000℃，为保证淬火介质有足够的冷却能力，淬火池内水温不高于50℃为宜。
结束语
在实际的生产中，通过对化学成分、浇注温度、热处理的控制，生产效果较明显，铸件使用性能有了提高，而且较稳定，晶粒粗大、缩孔、缩松、热裂等缺陷明显减少，废品率也得到了有效控制。
参考文献
中国机械工程学会铸造分会.铸造手册（2）[M].北京：机械工业出版社，2002.
陆文华，李隆盛，黄良余.铸造合金及熔炼[C].北京：机械工业出版社，2002.8.
关键词： 球磨机衬板;化学成分;浇注温度;热处理
高锰钢韧性好，耐磨性好，加工硬化性能优等特点，广泛应用于采矿、冶金、电力、交通和国防等重要工业领域，且地位越来越明显。2017年我公司选矿厂采购了一套Φ2700×4500mm的球磨机衬板，从该衬板的使用情况来看，未达到要求使用寿命，多处筒体衬板被磨穿，出现漏浆现象，格子板多处磨损求使用12个月以上，实际上使用了8个多月，不得不更换衬板，生产和经济上都受到了较大影响。经过分析得出：衬板不耐磨，磨耗偏高。要提高衬板的使用寿命，须提高衬板的韧性和耐磨性，因此，要从化学成分、浇注温度、热处理三个方面进行控制。
化学成分的控制
衬板的化学成分决定了它的内在组织和机械性能，同时，还决定着铸件使用性能。球磨机衬板是Mn13系列耐磨高锰钢，具有韧度高，使用过程中不易断裂，安全可靠，加工硬化性能优异等特点，其化学成分主要是C、Si、Mn、P、S五大元素：
碳（C） 碳在高锰钢衬板中主要有两个作用：一是利于形成单相奥氏体;二是固溶强化。随着含C量的增加，衬板的强度硬度增加，而塑性和冲击韧性降低，也就是说碳的含量过高，衬板的强度和硬度较高，塑性和冲击韧性低，易导致衬板破裂;若碳的含量过低，衬板的强度和硬度较低，不耐磨，达不到使用寿命要求，有资料表明：常温下，含C量每增加0.1%，其冲击韧性降低40J/C㎡，因此，一般控制在0.95～1.20之间为好。
硅（Si）在高锰钢中，硅一般控制在0.30～1.0%之间。硅降低了碳在奥氏体中的溶解度，促使碳化物的析出，使钢的抗磨性和冲击韧性均降低。
锰（Mn） 为了使高锰钢形成单一的奥氏体组织，需要有足够的含锰量，过高不利于高锰钢的加工硬化，降低钢的强度、塑性和冲击韧性，成本也会大大增加。一般选择Mn/C的值为8～10，铸件愈后，其中心部分愈易于析出碳化物，因而要取高的Mn/C值，一般控制在11～13%之间为宜。
磷（P）磷在铸件中是有害元素，容易形成磷共晶，降低力学性能和耐磨性能，随着含P量的增加，将增加铸件的冷热裂倾向，使铸件的废品率大幅增加，见右表1。
硫（S） 高锰钢中因为含有大量的锰，硫和锰作用，形成了MnS，消耗了铸件中锰元素的含量，因而含硫量经常是比较低（S<0.03%），故硫为有害元素，因此，要控制原材料中的含S量，降低成本。
浇注温度的控制
浇注温度对力学性能的影响
由于高锰钢结晶间隔窄（液相线为1400℃左右，固相线为1350℃左右，只有50℃的结晶间隔），钢水的流动性较好，而线收缩大，因此必须尽可能低的温度浇注，否则铸件易出现晶粒粗大、缩孔、缩松等缺陷，导致铸件的耐磨性降低，使用寿命达不到要求。
浇注温度的高低对铸件晶粒度和力学性能影响非常明显，要获得高质量的铸件，要严格控制适宜的浇注温度，当然也不是无限制的降低，应根据实际情况确定，以不冻包为宜。
浇注温度的控制方法
保证钢水有足够的镇静时间。根据“高温出炉，低温浇注”的原则，出炉温度一般控制在1480～1500℃，鋼水中的夹杂物易上浮，吸气也不严重;若钢水温度低，钢液粘度增加，渣和夹杂物不易上浮，因此，高温出炉的同时还要保证钢水有足够的镇静时间。
脱氧处理。在生产的过程中，要保证钢水的脱氧良好，控制渣中FeO含量≦0.5%，氧化铁和氧化锰二者总含量小于1.2%。
变质处理。用0.2～0.3%的稀土合金进行变质处理，在钢包中充满1/3钢液时，向包内加入0.2～0.3%的稀土合金，可以减少夹杂物的含量。
热处理
水韧处理工艺
见图1所示。
升温要点
高锰钢铸件从室温加热到600℃区间特别容易开裂，加热速度不宜过快。
淬火
淬火就是将热处理铸件放入水中冷却，在淬火过程中，操作要快，迅速将铸件从炉内拉出投入水中，铸件入水温度不低于1000℃，为保证淬火介质有足够的冷却能力，淬火池内水温不高于50℃为宜。
结束语
在实际的生产中，通过对化学成分、浇注温度、热处理的控制，生产效果较明显，铸件使用性能有了提高，而且较稳定，晶粒粗大、缩孔、缩松、热裂等缺陷明显减少，废品率也得到了有效控制。
参考文献
中国机械工程学会铸造分会.铸造手册（2）[M].北京：机械工业出版社，2002.
陆文华，李隆盛，黄良余.铸造合金及熔炼[C].北京：机械工业出版社，2002.8.