CN101811076A - 一种复合齿板及其铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合齿板及其铸造方法,所述齿板通过在其易磨损部位镶铸了耐磨合金块,在齿板铸造时,对基体部分的化学成分组成、熔炼工艺、造型工艺及热处理工艺进行优化。由此方法铸造的齿板,其耐磨合金块与基体部分扩散冶金结合、结合强度高,提高了齿板基体的强韧性和局部区域的耐磨性,因此齿板的使用寿命得到很大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合齿板,同时还涉及该齿板的铸造方法,属于金属铸件制造技术领域。
背景技术
颚式破碎机是矿山、水泥和电力等行业广泛使用的破碎机械,齿板是其主要的易磨损件,其工作条件恶劣,在工作中经受各种物料的冲击与磨损。因此,齿板的性能要求必须满足有合适的硬度,以抵抗物料的磨损;还应具有一定的韧性,以抵抗疲劳剥落并防止裂断,即具有较好的强韧性。
长期以来多采用高锰钢、超高锰钢及高铬合金钢等钢种制造,使用寿命有限,需要经常更换齿板。由于齿板质量大(>1.6吨/件),体积大(大约1800×1200×(80-150)毫米),破碎机每次更换齿板停机时间长。同时,每块齿板价格高,齿板的更换和消耗给生产和成本带来很大的影响。通过对更换下来的报废齿板进行分析研究,发现报废齿板的磨损区域很不均匀,严重磨损区域(即齿板的易磨损部位)都集中在齿板下侧(破碎机出料口一侧)不到整块齿板1/2的位置,而齿板上侧(破碎机进料口一侧)磨损极少。根据这一情况,齿板的结构及其铸造方法还有待进一步改进,以提高产品的质量和延长齿板使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合齿板,同时提供该复合齿板的铸造方法,以提高齿板的质量并延长其使用寿命。
本发明的技术方案如下:
首先设计一种复合齿板,包括耐磨合金块和基体部分,耐磨合金块镶嵌于基体部分,并且耐磨合金块位于齿板的易磨损部位,以增强齿板的耐磨性。
同时还对该复合齿板的铸造方法进行优化,所述齿板包括耐磨合金块和基体部分,其铸造方法包括以下步骤:
(1)基体部分的熔炼
基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法进行熔炼,其中基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成:C1.15~1.25%,Mn17~19%,Si≤0.6%,Cr1.6~1.8%,Mo0.5~0.8%,Ti0.06~0.14%,RE0.3%,S≤0.03%,P≤0.06%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)造型工艺
采用水玻璃砂造型,将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后,充入二氧化碳硬化砂模,采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1000-1100℃,将步骤(1)中熔炼获得的钢液浇入型腔,冷却凝固后脱模,并进行去砂打磨,所得铸件即为齿板;
(3)齿板的热处理
热处理炉温度加热至400℃时放入齿板,以每小时80℃的速度升温至700℃,保温2-3小时;再升温到1050℃保温8小时,出炉前升温到1080℃,随后将铸件从加热炉中取出,水冷至室温后,再加热到350℃-400℃保温6小时,进行时效处理。
所述的基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法,具体方法包括以下步骤:在熔炼炉底部加入2-3%的底渣材料,底渣材料的成分及其重量百分含量为:石灰80%,萤石20%;回炉超高锰钢和碳素废钢配料,钼铁按照计算量随炉料加入,温度达到1550-1600℃时,按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁,温度为1500℃时,进行终脱氧;钢渣混出,钢水包提前清理干净,烘烤至上下均为红色时,钢水包内放置0.3%稀土硅铁合金,冲入法变质处理后即得符合成分要求的钢液。
所述的钢液在变质后需镇静5-6分钟,当温度为1420-1440℃时扒渣,用于浇注。
本发明由于采用了感应加热预埋耐磨合金块的方法,使耐磨合金块和基体扩散冶金结合,结合强度高,提高了齿板基体的强韧性和局部区域的耐磨性,因此齿板的使用寿命得到很大提高;同时铸件在经优化的热处理工艺处理之后,齿板的抗拉强度σb大于840Mpa,屈服强度σs大于580Mpa,冲击韧性值ak大于180J/cm2。
具体实施方式
实施例1
本实施例齿板的铸造方法
(1)基体部分的熔炼工艺
基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成:C1.15%,Mn17%,Si0.6%,Cr1.6%,Mo0.5%,Ti0.06%,RE0.3%,S0.03%,P0.06%,余量为Fe和不可避免的杂质,其熔炼工艺包括以下步骤:在熔炼炉底部加入2%的底渣材料,底渣材料的成分及其重量百分含量为:石灰80%,萤石20%;回炉超高锰钢和碳素废钢配料,钼铁按照计算量随炉料加入,温度达到1550℃时,按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁,温度为1500℃时,进行终脱氧;钢渣混出,钢水包提前清理干净,烘烤至上下均为红色时,钢水包内放置0.3%稀土硅铁合金,冲入法变质处理;
(2)造型工艺
采用水玻璃砂造型,将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后,充入二氧化碳硬化砂模,采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1000℃,将步骤(1)中熔炼好的钢液镇静5分钟,当温度为1420℃时扒渣,浇入型腔,冷却凝固后脱模,并进行去砂打磨,所得铸件即为齿板;
(3)热处理工艺
热处理炉温度加热至400℃时放入齿板,以每小时80℃的速度升温至700℃,保温2小时;再升温到1050℃,保温8小时,出炉前升温到1080℃,随后将铸件从加热炉中取出,水冷至室温后,再加热到350℃保温6小时,进行时效处理。
经处理后的齿板其抗拉强度σb达到850Mpa,屈服强度σs达到590Mpa,冲击韧性值ak为190J/cm2。
实施例2
本实施例齿板的铸造方法
(1)基体部分的熔炼工艺
基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成:C1.2%,Mn18%,Si0.5%,Cr1.7%,Mo0.65%,Ti0.10%,RE0.3%,S0.02%,P0.03%,余量为Fe和不可避免的杂质,其熔炼工艺包括以下步骤:在熔炼炉底部加入2.5%的底渣材料,底渣材料的成分及其重量百分含量为:石灰80%,萤石20%;回炉超高锰钢和碳素废钢配料,钼铁按照计算量随炉料加入,温度达到1575℃时,按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁,温度为1500℃时,进行终脱氧;钢渣混出,钢水包提前清理干净,烘烤至上下均为红色时,钢水包内放置0.3%稀土硅铁合金,冲入法变质处理;
(2)造型工艺
采用水玻璃砂造型,将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后,充入二氧化碳硬化砂模,采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1050℃,将步骤(1)中熔炼好的钢液镇静5分钟,当温度为1430℃时扒渣,浇入型腔,冷却凝固后脱模,并进行去砂打磨,所得铸件即为齿板;
(3)热处理工艺
热处理炉温度加热至400℃时放入齿板,以每小时80℃的速度升温至700℃,保温2小时;再升温到1050℃,保温8小时,出炉前升温到1080℃,随后将铸件从加热炉中取出,水冷至室温后,再加热到370℃保温6小时,进行时效处理。
经处理后的齿板其抗拉强度σb达到860Mpa,屈服强度σs达到600Mpa,冲击韧性值ak为180J/cm2。
实施例3
本实施例齿板的铸造方法
(1)基体部分的熔炼工艺
基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成:C1.25%,Mn19%,Si0.3%,Cr1.8%,Mo0.8%,Ti0.14%,RE0.3%,S0.01%,P≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质,其熔炼工艺包括以下步骤:在熔炼炉底部加入3%的底渣材料,底渣材料的成分及其重量百分含量为:石灰80%,萤石20%;回炉超高锰钢和碳素废钢配料,钼铁按照计算量随炉料加入,温度达到1600℃时,按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁,温度为1500℃时,进行终脱氧;钢渣混出,钢水包提前清理干净,烘烤至上下均为红色时,钢水包内放置0.3%稀土硅铁合金,冲入法变质处理;
(2)造型工艺
采用水玻璃砂造型,将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后,充入二氧化碳硬化砂模,采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1100℃,将步骤(1)中熔炼好的钢液镇静6分钟,当温度为1440℃时扒渣,浇入型腔,冷却凝固后脱模,并进行去砂打磨,所得铸件即为齿板;
(3)热处理工艺
热处理炉温度加热至400℃时放入齿板,以每小时80℃的速度升温至700℃,保温3小时;再升温到1050℃保温8小时,出炉前升温到1080℃,随后将铸件从加热炉中取出,水冷至室温后,再加热到400℃保温6小时,进行时效处理。
经处理后的齿板其抗拉强度σb为840Mpa,屈服强度σs为580Mpa,冲击韧性值ak为195J/cm2。
Claims (4)
1.一种复合齿板,其特征在于:所述齿板包括耐磨合金块和基体部分,耐磨合金块镶嵌于基体部分,并且耐磨合金块位于齿板的易磨损部位。
2.一种如权利要求1所述的复合齿板的铸造方法,其特征在于:所述齿板包括耐磨合金块和基体部分,其铸造方法包括以下步骤:
(1)基体部分的熔炼
基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法进行熔炼,其中基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成:C1.15~1.25%,Mn17~19%,Si≤0.6%,Cr1.6~1.8%,Mo0.5~0.8%,Ti0.06~0.14%,RE0.3%,S≤0.03%,P≤0.06%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)造型工艺
采用水玻璃砂造型,将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后,充入二氧化碳硬化砂模,采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1000-1100℃,将步骤(1)中熔炼获得的钢液浇入型腔,冷却凝固后脱模,并进行去砂打磨,所得铸件即为齿板;
(3)齿板的热处理
热处理炉温度加热至400℃时放入齿板,以每小时80℃的速度升温至700℃,保温2-3小时;再升温到1050℃保温8小时,出炉前升温到1080℃,随后将铸件从加热炉中取出,水冷至室温后,再加热到350℃-400℃保温6小时。
3.根据权利要求2所述的一种复合齿板的铸造方法,其特征在于:所述的基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法,具体方法包括以下步骤
在熔炼炉底部加入2-3%的底渣材料,底渣材料的成分及其重量百分含量为:石灰80%,萤石20%;回炉超高锰钢和碳素废钢配料,钼铁按照计算量随炉料加入,温度达到1550-1600℃时,按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁,温度为1500℃时,进行终脱氧;钢渣混出,钢水包提前清理干净,烘烤至上下均为红色时,钢水包内放置0.3%稀土硅铁合金,冲入法变质处理后即得符合成分要求的钢液。
4.根据权利要求3所述的一种复合齿板的铸造方法,其特征在于:所述的钢液在变质后需镇静5-6分钟,当温度为1420-1440℃时扒渣,用于浇注。
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