高锰钢工业性应用分析及关键参数控制

崔林科，董建军，李志翔

1.概述

高锰钢产品在实际工况条件下，能否获得良好的应用效果，关键是要通过工艺措施来实现各参数的最佳匹配，多年来我们一直致力于这方面的研究工作，经大量的工业性试验及结果统计分析，总结出了一整套生产高锰钢产品的科学方法，保障了高锰钢产品在实际工况条件下获得良好的应用效果。现将关键控制参数介绍如下，供同行参考。

2.高锰钢的工业性应用结果分析

表1、表2是高锰钢衬板在我公司选矿厂使用的生产统计数据。

对一系列统计数据的分析可知，白花岭选矿厂球磨机衬板平均使用时间由2012年的4128.84h提高到2013年的4896.27h，高锰钢衬板平均使用寿命延长了767.43h。ZGMn13Cr2应用于破碎机轧臼壁、破碎壁，在白花岭选矿厂与某冶金机械厂的产品对比试验，试验的轧臼壁运行170天，破碎壁运行154天。轧臼壁比对比产品多运行30天。电铲斗齿在露天矿2012年消耗450件，2013年消耗降低到300件，耐磨性提高也很明显。在高锰钢产品使用的可靠性方面，球磨机筒体衬板、格子板、电铲斗齿等，使用中没有断裂现象，为公司的采选设备安全运行，提高设备运转率做出了贡献。机修厂的高锰钢产品以高品质占领了公司内部市场，逐步扩大至外部市场。

3.关键参数控制

（1）高锰钢成分控制 wC＝1.0%～1.2%，wSi＝0.35%～0.45%，wMn＝11%～13%，wCr＝1.5%～2.5%，wP＝0.055%～0.075%，wS＜0.05%。

（2）指标 σb≥680MPa，aK≥150J/cm2，硬度≤229HBW，晶粒度≥2级，夹杂物≤4级。

（3）冶炼过程的关键参数控制 Mn/C≥10，wP≤0.075%，出炉温度1520～1550℃，包内镇定时间≥5min，浇注温度1370～1420℃，炉前圆杯试样收缩良好。

表1 2012年百花岭选矿厂衬板使用时间统计

表2 2013年百花岭选矿厂衬板使用时间统计

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

（5）工艺模拟 通过高锰钢凝固模拟，在消失模铸造工艺条件下，轧臼壁内侧8个热节部位应放置外冷铁。

（6）热处理过程的关键参数控制 奥氏体化温度1100～1150℃，保温时间≥6h，淬火槽加高压风搅拌，以增加水的冷却能力。格子板等壁厚不均的铸件需在铸型中缓冷48h以上才能进入热处理工序，并且在铸件加热温度达到760℃以前升温速度≤80℃/h。

（7）合金化处理 轧臼壁、破碎壁等低冲击工况使用的高锰钢铸件，采用Cr进行合金化，含量控制在wCr＝1.5%～2.5%。