CN101709430A - 一种高原始硬度的高锰钢破碎机锤头及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高原始硬度的高锰钢锤头及其制造方法，该锤头采用改性高锰钢铸造而成，改性高锰钢的化学成分的质量分数为：C1.21％～1.35％、Mn13.20％～14.10％、Si0.51％～0.83％、Cr2.35％～2.48％、Mo0.43％～0.48％、S0.02～0.030％、P0.05～0.060％、V0.18％～0.23％、Ti0.19％～0.25％、RE0.41％～0.52％、B0.58％～0.66％、Fe79.01％～80.87％。该制造方法包括改性高锰钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程；本发明的锤头全部采用改性高锰钢通过消失模铸造方法生产，综合力学性能好，生产的锤头原始硬度高，耐磨性好。
Description
技术领域
本发明涉及破碎机锤头及其制造方法，具体涉及一种高原始硬度的高锰钢破碎机锤头及其制造方法。
背景技术
在建材、电力、矿山、冶金、道路等行业，广泛使用锤式破碎机破碎物料。而破碎机锤头是关键零件，同时又是易损件，需求量巨大。当前在市场上使用的破碎机锤头，大部分采用普通高锰钢材料制作，其基体组织为奥氏体，表面硬度为HB180～HB220。普通高锰钢锤头如果在高能量的冲击下工作时，加上所破碎的物料硬度又比较高，锤头表面将产生加工硬化现象，硬化后，锤头工作面的表面硬度能达到HB450～HB550。但在实际使用中，高应力工况不足10％，大多数锤头，特别是中小型锤头，在工作中所受到的冲击应力并不大，所破碎的物料硬度也不高，使普通高锰钢锤头加工硬化现象不显著，工作面表层没有形成硬度较高的硬化层。因此，普通高锰钢的耐磨性能得不到充分发挥，结果导致普通高锰钢锤头的早期磨损失效，使用寿命短，既造成资源的严重浪费，又增加了设备维修时间和使用成本。
由此可见，普通高锰钢锤头在中小冲击应力作用下不耐磨的主要原因：一是冲击能量小，不能在锤头工作面产生加工硬化的特性；二是普通高锰钢原始硬度低，承受不了高速低冲击力的冲击磨损和冲刷磨损。因此，只要能提高高锰钢的原始硬度，改变锤头工作面的形状，锤头的耐磨性就能成倍提高。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种高原始硬度的高锰钢锤头及其制造方法，整个锤头全部采用改性高锰钢通过消失模铸造方法生产，生产的锤头原始硬度高，耐磨性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该锤头全部采用改性高锰钢铸造而成，改性高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.21％～1.35％、Mn 13.20％～14.10％、Si 0.51％～0.83％、Cr 2.35％～2.48％、Mo 0.43％～0.48％、S0.02～0.030％、P 0.05～0.060％、V 0.18％～0.23％、Ti0.19％～0.25％、RE 0.41％～0.52％、B 0.58％～0.66％、Fe 79.01％～80.87％。
本发明的锤头的制造方法是：该制造方法包括改性高锰钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程；其中，改性高锰钢的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化，调整成分，至成分符合上述改性高锰钢的化学成分的质量分数要求，将温度升高至1560℃～1590℃，扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧；在浇注包的底部预先加入占钢液质量为1.00％～1.20％的稀土、0.35％～0.45％的钛铁、0.35％～0.45％的钒铁，其粒度小于6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板；采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人工搅拌，静置2～3分钟，当钢液温度降至1450℃～1460℃时，浇入消失模中；在整个浇注过程中，将占钢液质量为1.40％～1.80％的B4C颗粒自始至终均匀地随流加入，以此形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料板加工制成锤头消失模模样，在制作过程中需要将锤头的两个工作面在消失模模样上加工成光滑的凸形圆弧面；然后，在消失模模样上粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实，浇注前，先开启真空泵，负压真空度设置为0.06Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到1000℃～1040℃时，将砂箱中的铁丸砂放出，用行车将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方，在前后、左右四个方向向温度在990℃～1020℃的锤头铸件喷水淬火；室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。
本发明具有以下优点：(1)改性高锰钢材料综合力学性能高，冲击韧性/(J.cm-2)达到20～25，硬度(HRC)达到55～59，该材料制成的锤头产品耐磨性好；(2)本发明的锤头适用于低冲击载荷或应力，可以在普通高锰钢材料不能发挥加工硬化的工况条件下工作；(3)本发明的锤头也适用于中等冲击载荷或应力，可以在普通高锰钢材料只能部分发挥加工硬化的工况条件下工作；(4)本发明的锤头适用于被破碎物料的硬度较低，可以在普通高锰钢材料耐磨性不好的工况条件下工作；(5)本发明的锤头适用于要求有较好的耐磨性，但其它高硬度耐磨材料韧性不足的工况条件；(6)本发明的锤头，采用消失模铸造的型砂为铁丸砂，可以加快铸件的冷却速度，提高过冷，细化奥氏体基体；(7)本发明的锤头热处理采用铸态余热加喷水淬火，可以减少表面脱碳、缩短生产周期和节约能源，同时提高原始硬度；(8)本发明的锤头将与破碎物料接触的锤头工作面设计为凸形圆弧面，既可减少冲击磨损，又可减少冲刷磨损，当物料冲击锤头凸形圆弧工作面时，容易滑落而不容易形成冲击坑。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但不能理解为这些实施例是对技术方案的限制。
实施例1：生产单重为250N的锤头，全部采用改性高锰钢铸造，改性高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.21％、Mn 13.20％、Si 0.51％、Cr 2.35％、Mo 0.43％、S 0.02、P 0.05、V 0.18％、Ti 0.19％、RE 0.41％、B 0.58％、Fe80.87％。
本发明的锤头的制造方法，该制造方法包括改性高锰钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程；其中，改性高锰钢的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化，调整成分，至成分符合上述改性高锰钢的化学成分的质量分数要求，将温度升高至1560℃，扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧；在浇注包的底部预先加入占钢液质量为1.00％的稀土、0.35％的钛铁、0.35％的钒铁，其粒度小于6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板；采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人工搅拌，静置2～3分钟，当钢液温度降至1450～1460℃时，浇入消失模中，在整个浇注过程中，将占钢液质量为1.40％的B4C颗粒自始至终均匀地随流加入，以此形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料板加工制成锤头消失模模样，在制作过程中将锤头的两个工作面在消失模模样上加工成光滑的凸形圆弧面；然后，在消失模模样上粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实，浇注前，先开启真空泵，负压真空度设置为0.06Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到1000～1040℃时，也就是浇注后5～8分钟，将砂箱中的铁丸砂放出，用行车将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方，在前后、左右四个方向由四人手执水枪向温度在990℃～1020℃的锤头铸件喷水淬火；室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。
实施例2：生产单重为200N的锤头，全部采用改性高锰钢铸造，改性高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.28％、Mn 13.65％、Si 0.67％、Cr 2.415％、Mo 0.455％、S 0.024％、P 0.053％、V 0.205％、Ti 0.22％、RE 0.465％、B 0.62％、Fe 79.943％。
本发明的锤头的制造方法，该制造方法包括改性高锰钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程；其中，改性高锰钢的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化，调整成分，至成分符合上述改性高锰钢的化学成分的质量分数要求，将温度升高至1575℃，扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧；在浇注包的底部预先加入占钢液质量为1.10％的稀土、0.40％的钛铁、0.40％的钒铁，其粒度小于6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板；采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人工搅拌，静置2～3分钟，当钢液温度降至1450～1460℃时，浇入消失模中，在整个浇注过程中，将占钢液质量为1.60％的B4C颗粒自始至终均匀地随流加入，以此形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料板加工制成锤头消失模模样，在制作过程中将锤头的两个工作面在消失模模样上加工成光滑的凸形圆弧面；然后，在消失模模样上粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实，浇注前，先开启真空泵，负压真空度设置为0.06Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到1000～1040℃时，也就是浇注后5～8分钟，将砂箱中的铁丸砂放出，用行车将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方，在前后、左右四个方向由四人手执水枪向温度在990℃～1020℃的锤头铸件喷水淬火；室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。
实施例3：生产单重为150N的锤头，全部采用改性高锰钢铸造，改性高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.35％、Mn 14.10％、Si 0.83％、Cr 2.48％、Mo 0.48％、S 0.030％、P 0.060％、V 0.23％、Ti 0.25％、RE 0.52％、B 0.66％、Fe 79.01％。
本发明的锤头的制造方法，该制造方法包括改性高锰钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程；其中，改性高锰钢的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化，调整成分，至成分符合上述改性高锰钢的化学成分的质量分数要求，将温度升高至1590℃，扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧；在浇注包的底部预先加入占钢液质量为1.20％的稀土、0.45％的钛铁、0.45％的钒铁，其粒度小于6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板；采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人工搅拌，静置2～3分钟，当钢液温度降至1450～1460℃时，浇入消失模中，在整个浇注过程中，将占钢液质量为1.80％的B4C颗粒自始至终均匀地随流加入，以此形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料板加工制成锤头消失模模样，在制作过程中将锤头的两个工作面在消失模模样上加工成光滑的凸形圆弧面；然后，在消失模模样上粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实，浇注前，先开启真空泵负压真空度设置为0.06Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到1000℃～1040℃时，也就是浇注后5～8分钟，将砂箱中的铁丸砂放出，用行车将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方，在前后、左右四个方向由四人手执水枪向温度在990℃～1020℃的锤头铸件喷水淬火；室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。
Claims (2)
1.一种高原始硬度的高锰钢锤头，其特征在于：该锤头全部采用改性高锰钢铸造而成，改性高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.21％～1.35％、Mn 13.20％～14.10％、Si 0.51％～0.83％、Cr 2.35％～2.48％、Mo 0.43％～0.48％、S 0.02～0.030％、P 0.05～0.060％、V 0.18％～0.23％、Ti 0.19％～0.25％、RE 0.41％～0.52％、B 0.58％～0.66％、Fe 79.01％～80.87％。
2.根据权利要求1所述的一种高原始硬度的高锰钢锤头的制造方法，其特征在于：该制造方法包括改性高锰钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程；其中，改性高锰钢的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化，调整成分，至成分符合上述改性高锰钢的化学成分的质量分数要求，将温度升高至1560℃～1590℃，扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧；在浇注包的底部预先加入占钢液质量为1.00％～1.20％的稀土、0.35％～0.45％的钛铁、0.35％～0.45％的钒铁，其粒度小于6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板；采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人工搅拌，静置2～3分钟，当钢液温度降至1450℃～1460℃时，浇入消失模中；在整个浇注过程中，将占钢液质量为1.40％～1.80％的B4C颗粒自始至终均匀地随流加入，以此形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料板加工制成锤头消失模模样，在制作过程中需要将锤头的两个工作面在消失模模样上加工成光滑的凸形圆弧面；然后，在消失模模样上粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实，浇注前，先开启真空泵，负压真空度设置为0.06Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到1000℃～1040℃时，将砂箱中的铁丸砂放出，用行车将锤头铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方，在前后、左右四个方向向温度在990℃～1020℃的锤头铸件喷水淬火；室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20110810 Termination date: 20151207 |
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