通过对球磨机衬板用耐磨材料的使用情况、工况条件、性能要求、合金元素及耐磨材料性价的分析,在充分考虑金川集团镍铜矿选矿厂球磨机特殊性能的条件下,设计了不同成分的改性高锰钢衬板。在此基础上,选取了组织和力学性能最佳的的一种改性高锰钢,对钢的化学成分、热处理工艺、耐磨性进行了试验研究,并优化出一套最佳热处理工艺方案,制定了熔炼、铸造、热处理工艺,进行了生产小试和装机运行。 试验结果表明,设计的改性高锰钢经稀土变质处理后性能良好,能满足大型镍铜矿用球磨机衬板的性能要求。在热处理过程中升温到600℃保温12h后,1080℃保温2h水淬,钢的力学性能最佳,耐磨性最好,硬度达到HB217,抗拉强度σ_b=799.1MPa,屈服强度σ_s=485.4MPa,冲击韧性α_k=230J·cm^-2。组织分析表明,此时形成了奥氏体+弥散颗粒状碳化物的组织是其具有优良的综合机械性能的主要原因,此时耐磨性好,比球磨机衬板本体用普通高锰钢提高15%～35%。磨损形貌分析表明,经稀土变质的改性高锰钢,奥氏体良好的强韧性配合硬质点的颗粒状碳化物弥散分,磨痕细短浅小,挤塑变形区细小均匀,抵抗冲击滑动累积塑性疲劳能力强是其耐磨性能比普通ZGMn13高的原因。 生产小试与装机运行结果表明,改性高锰钢衬板的生产工艺较为简单,熔炼、铸造、热处理工艺易于掌握,使用寿命是普通ZGMn13的1.35倍。技术经济分析表明,改性高锰钢衬板的成本略高于普通ZGMn13衬板,但综合考虑磨矿效率和磨损成本及性价比后,具有明显的经济和社会效益。