高铬铸铁耐磨衬板的热处理工艺改进我公司生产的2号和6号衬板是一种高铬合金铸铁，因其耐热耐磨性能好，广泛用于各大钢铁公司的高炉设备但由于其脆性大，无论在铸造还是在热处理过程中、极易断裂据我们过去统计，在热处理时，尺寸约在1000毫米×500毫米×25毫米以下的中小型衬板废品率一般在10～15%，尺寸在此以上的大衬板最高时甚至达到50%左右由于规格繁多，几何形状多样，生产难度较大，每年的平均废品率一般都在16%左右走访过一些单位，大家都认为衬板开裂的原因很多，与其铸造内在质量、外观质量、尺寸大小、几何形状、化学成分等多种因素有关但我们认为主要是热处理加热和冷却条件这种衬板在加热和冷却过程中体积变化特别突出加热时其体积增大，而冷却时体积缩小对同一块衬板来说，加热速度过快，体积增大速度上下不一，造成较大应力，导致开裂衬板在砂箱中摆放过挤，受热后体积增大受到限制，也会迫使它以开裂方式释放体积变化受阻产生的应力开裂最多是在出炉后，衬板在砂箱中以空气风冷时，边缘冷却快，体积大幅度收缩，而中部不易冷却，其红热部分收缩量滞后，中部阻止外部收缩，这时中部承受边缘施加的压应力，而边缘收缩受阻承受很大的拉应力，而衬板的韧性又较低，当拉应力达到一定极限后，外部边缘以开裂形式来释放应力。
这时如注意观察会发现，裂纹通常起源于衬板冷得最快的长边中段某处,因为这里的应力聚集最大，开口裂得较宽，裂口端部可达3～4毫米，当中部随时间延长逐渐降温收缩后，边缘与中部的收缩量接近一致，裂口便闭合在一起，然而，很长的裂纹已经产生，甚至断开所以我们认为冷却和加热过程中，在同一块衬板上的温度一致性，是保证衬板不裂的决定性因素裂因明确后，在加热过程中，我们采取逐步升温、均温的方法，这与老方法基本相同，目的使同一块衬板均匀受热，各部分膨胀系数基本一样，但必须注意要将大衬板摆放在宽松的工装或砂箱内，让其可以有足够的空间膨胀这样通常可以保证衬板在炉中不裂衬板出炉时是最关键的步骤冷却速度的快慢决定着硬度的高低，而同一块衬板上如何均温冷却，决定着裂与不裂为此，我们做了大量的工作，用风吹、向中部喷水雾，但都不具备良好的可操作性，尤其是喷水雾，尽管可以使硬度提高、开裂率下降，但对操作者的要求太严，不能有任何粗心大意，在生产实际中很难实施，只能停留在实验中最后，我们采取分批单件散开，即在台车炉加热衬板出炉时，迅速将其中的一砂箱吊离炉底板，并立刻一块一块散开空冷为防止台车上的衬板出炉后，边缘与其中部随时间延长造成较大温差，一定要及时将台车开进炉内均温，均温时不送电、炉门可以不全关。
目的是防止衬板边沿变暗或使已稍变暗的边沿回温，以保证其均温效果第一批散开后，再出第二批砂箱，如此直到全炉衬板出完最后一批出炉的衬板，温度一般控制在仪表显示760℃以上，其硬度值不受影响这样便解决了衬板均温快速冷却的问题这一方法效果非常明显，不仅不易出现开裂，而且衬板中部与边缘基本同时冷却，冷却过程中各处的体积收缩速度趋于一致，产生的热应力也很小更大的优点是衬板硬度各处一致，避免了在砂箱中冷却时，衬板的硬度边缘只能勉强合格、中部则往往严重偏低的问题由于散开后冷却速度加快，其硬度值也得以显著提高，2号衬板一般达到58～64HRC, 6号衬板达到54～60HRC，均达到技术要求特别要提的是我们通过科学分析、实验验证后认为：均温冷却过程中残留应力很小，传统的低温回火又对这种高铬铸铁的机械性能几乎不产生作用，所以在新工艺方法中，将通常认为“必不可少的回火工艺”省去这样在衬板热处理质量不受影响的同时，还使工艺周期大大缩短，生产效率得到提高附1：高铬铸铁衬板热处理新工艺采用(2×5m²)650kw台车式电阻炉加热衬板：200℃以下装炉，阶梯升温，200℃保温1小时；350℃保温1.5小时；500℃保温1小时；650℃保温1.5小时；960℃保温2～2.5小时；停炉；分批出炉空冷，迅速全部散开。
注释：1、硬度值与960℃保温时间有关，不宜过短2、季节对本工艺有一定的影响出炉时，气温越低，散开衬板的速度应当越快冬季出炉前，可先停电降温至900～920℃左右，然后出炉，这样可以让衬板在炉内有个缓慢适应降温的过程，并减轻炉内温度与环境温度差别过大的影响，减少因散开不够及时造成的开裂3、以上工艺的改进，关键在出炉方式，尤其对较宽大的衬板，单件散开速度必须快，否则中部冷却滞后于边沿，极易开裂附2：新、老工艺生产的废品率统计分析对比表1 2003年 耐磨高铬铸铁衬板废品率统计分析Table 1 Statistics & analysis on the rate of waste product for wear-resistance & High-chromium Iron Cast Liner Plate in 2003月份热处理工艺产量（吨）废品量（吨）废品率（%）废品主要原因分析备注1老工艺： 将衬板阶梯升温至 960℃х2h出炉，在砂箱或工装架上空冷或风冷约1小时后，280~300℃回火5小时57.5408.20014.25空冷过程中，同一块衬板上冷热不均中部冷却慢，导致硬度偏低，边沿冷却相对快，导致开裂。
低温回火对防裂和硬度无明显影响对老工艺进行观察分析阶段，找出了开裂产生的原因291.7009.26010.10376.38013.48017.654老工艺：960℃出炉后，空冷的同时对砂箱中部红热部分采取喷水雾促使均匀降温97.9108.6908.88喷水雾可以提高硬度，控制得好、开裂率能够下降，但操作要求严、不宜掌握，难以实施试验喷水雾阶段5114.5345.4664.77较好地控制喷雾，能够达到废品率≤5%的目标6本月中旬试行散开空冷新工艺82.4333.8294.64仍以喷水雾措施为主77月起正式执行新工艺，与老工艺相比，新工艺适当缩短了升温加热总时间，960℃ 出炉后，衬板全部散开空冷，使同一块衬板能够快速均匀降温，保证了硬度值稳定提高，由于大大减轻了冷热不均产生的热应力，故而省去了回火工艺，且产品质量和生产效率同时大幅度提高82.6600.4060.49严格按新工艺执行后，废品率明显降低，可以非常有把握地控制在公司要求的5%以下但10月内，由于天气变冷、重视不够，加之大衬板（每块300kg以上）较多、工装吊具不配套、散开不够及时等原因，曾出现一炉开裂6块大衬板的现象重视后，11月内，改变大衬板工装吊具，并适当降温后出炉，废品率得以控制。
新工艺带来的效果，令人十分满意882.4330.8070.98955.2030.4510.821069.3323.3644.85工装吊具不配套、散开不够及时1159.6120.8471.42恢复到满意状态1268.1670.3580.537~12月执行新工艺的产量、质量统计结果417.4076.2331.49结论：执行新工艺半年，总废品率为1.49% 远低于公司要求的5％指标从2003年全年生产情况看，自7月份开始采用新工艺后，废品率大幅度降低通过近几年的生产实践，截止目前，尚未发现省去回火工艺对质量有任何影响，广大用户对我公司的产品使用寿命非常满意实践证明：使用本工艺进行衬板热处理，硬度质量可达100%合格、开裂废品率可以非常有把握地控制在1. 5%以下，从而解决了衬板热处理开裂量大的难题。