CN103551504B

CN103551504B - 改进v法铸造高锰钢鄂板的方法

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Publication number: CN103551504B
Application number: CN201310463106.0A
Authority: CN
Inventors: 张天兴; 张建满; 程传仓; 熊凌达; 张鹏; 张海江; 郝江涛
Original assignee: ZHENGZHOU YUSHENG CASTING Co Ltd
Current assignee: ZHENGZHOU YUSHENG CASTING Co Ltd
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2033-10-08
Also published as: CN103551504A

Abstract

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种采用真空密封造型（V法）与悬浮铸造相结合生产高锰钢颚板的方法。本发明改进V法铸造高锰钢鄂板的方法包括以下步骤：[1]按照V法工艺分别造颚板上、下型后，合型并抽真空等待浇注；[2]将盛有钢水的浇包移至铸型的浇口杯，做好浇注准备；同时，备好悬浮剂，做好随钢水同时浇入铸型的准备；[3]待浇注开始后，加入悬浮剂，让粉末状悬浮剂随钢水均匀进入铸型当中，并在钢水浇注结束前，停止加入悬浮剂的工作；[4]撤去真空，并让铸件在铸型内冷却后，开箱取出铸件。本发明达到了细化晶粒的目的，能生产出尺寸精确、外表光洁且耐磨性能好的高锰钢颚板。

Description

改进V法铸造高锰钢鄂板的方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种采用真空密封造型（V法）与悬浮铸造相结合生产高锰钢颚板的方法。

背景技术

高锰钢颚板是用于颚式破碎机上的主要耐磨易损件，市场消耗量极大，目前广泛采用传统的CO₂水玻璃砂铸造工艺生产。但是传统的CO₂水玻璃砂工艺生产的铸件尺寸精度不高，表面质量差，加工余量大，而且CO₂水玻璃砂工艺生产后砂子很难溃散，清理困难，并且旧砂回用困难，产生大量的废砂，给企业和社会造成了很大的环境负担，也使企业的生产成本居高不降。

奥氏体锰钢由于Mn含量较高（7%~20%），基体组织本身是奥氏体组织，热处理过程并不会导致最终的组织转变，结晶晶粒的大小也不能得到有效的细化，反而常常由于热处理温度把握不精准，晶粒进一步长大。而对奥氏体锰钢采取的水韧热处理，也仅仅是为了消除基体组织内的各种碳化物，尽可能得到均匀、单一的奥氏体单相组织。也就是说，奥氏体锰钢铸造过程中的一次结晶组织根本性地决定着铸件的各项性能指标和使用寿命。

真空密封造型（V法）是一种利用塑料薄膜密封砂箱并抽真空使干砂成型的铸造方法。V法铸造过程简述为九个步骤：1）准备好带有抽气箱的模具，模具上有透气孔可直接与抽气室的真空管相连；2)用0.10-0.20mm厚度的EVA塑料薄膜放置在烤膜器下加热到软化状态；3)通过模具上的透气孔将真空作用于软化的塑料薄膜，使之与模具紧密贴覆；4)将负压砂箱放置在模具上；5)砂箱被干砂充满，通过震动设备使干砂获得最大密度；6)砂型顶部再覆上一层密封薄膜，将浇口盆与上型直浇道相连，下型只需要在覆膜前将砂子刮平；7）对砂箱抽真空，造成砂型内外压差，使干砂得到紧实，同时释放模具抽气室的真空，并通入压缩空气反吹，将砂型与模具分开；8）用同样方法生产下型，将上型与下型合型，准备浇注；9）浇注过程中继续对砂型抽真空。铸件冷却后，去除真空，取出铸件，干砂可再生循环使用。

V法工艺生产耐磨铸件产品：尺寸精确，外表光洁，造型劳动强度低，效率高，在成本和作业车间的环保性上也体现出了一定的优势。但是V法铸造散热慢，铸态结晶组织晶粒粗大，导致高锰钢铸件的耐磨性降低。

悬浮铸造就是在浇注金属液时，将一定量的金属粉末材料加到金属液流中，使其与液流掺和在一起而流入铸型的一种铸造方法。在悬浮铸造时，粉末材料既不是加到浇包中，也不是直接加到铸型中，而是在浇注时加到浇注***中。早在上世纪四五十年代，前苏联就将悬浮铸造的方法成功应用在大型钢锭的生产上。但是在其他铸件上，尚未有成功的尝试和应用。我国国内六七十年代也进行了一些悬浮铸造的基础性研究，但是由于控制难度极大，很难实施，因此并没有形成实质性的应用成果。

发明内容

由于真空密封造型(V法)散热慢，铸态结晶组织晶粒粗大，且热处理细化晶粒比较困难，进而导致高锰钢铸件的耐磨性降低。针对以上问题，本发明将V法铸造与悬浮铸造结合起来，达到了细化晶粒的目的，能生产出尺寸精确、外表光洁且耐磨性能好的高锰钢颚板。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改进V法铸造高锰钢鄂板的方法，包括以下步骤：

[1]按照V法工艺分别构造颚板上、下型后，合型并抽真空等待浇注；

[2]将盛有钢水的浇包移至铸型的浇口杯，做好浇注准备；同时，备好悬浮剂，做好随钢水同时浇入铸型的准备；所述悬浮剂由铁粉85~90wt%和脱氧剂10~15wt%组成，悬浮剂的加入量为钢液的2~3wt%；

[3]待浇注开始后，加入悬浮剂，让粉末状悬浮剂随钢水均匀进入铸型当中，并在钢水浇注结束前，停止加入悬浮剂的工作；

[4]撤去真空（恢复常压），并让铸件在铸型内冷却后，开箱取出铸件。

根据上述的方法，步骤4中冷却至200~300℃。

根据上述的方法，悬浮剂粉末的湿度不大于0.25%，其粒径不大于1mm。

根据上述的方法，所述脱氧剂粒径不大于0.1mm，由锰铁和硅钙组成，二者重量比为3：1。

根据上述的方法，所述铁粉由80wt%纯铁、10wt%合金铁、10wt%钇基稀土合金组成，其中合金铁由铬铁80wt%、钛铁12wt%、硼铁8wt%组成。

本发明的积极有益效果：

（1）本发明解决了高锰钢颚板因晶粒粗大而导致的耐磨性下降的问题，并且将真空密封造型创造性的应用在此类耐磨铸件的生产上，发挥了V法铸造尺寸精确，外表光洁，造型劳动强度低，效率高，节能环保等优点，开启了改变传统CO₂水玻璃砂工艺的道路，实现了绿色铸造生产。

（2）本发明所用悬浮剂具有微型内冷铁的作用，可以使铸件晶粒细化，组织均匀。

（3）粉末具有较大的比表面，因此，单位重量的金属粉末所产生的杂质比同材质的整块金属多，这些杂质基本上是制造该粉末的金属氧化物。由于这个原因，本发明在悬浮剂中加入脱氧剂粉末，能消除较多氧化物杂质。

（4）本发明所用悬浮剂粉末的湿度不大于0.25%，消除了能成为气体来源的杂质，因为湿度增加会成为产生气孔类缺陷的根源。

（5）传统的砂型铸造工艺所采用的浇注***并不适合采用悬浮铸造的思想，而V法铸造浇注***设计灵活，浇冒***的设计贴近悬浮铸造的要求。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

本实施例改进V法铸造高锰钢鄂板的方法，包括以下步骤：

1、上型造型：

1）准备好带有抽气箱的颚板模具，模具上有透气孔可直接与抽气室的真空管相连；

2)用0.10~0.20mm厚度的EVA塑料薄膜放置在烤膜器下加热到90℃变为软化状态；

3)通过模具上的透气孔将真空作用于软化塑料薄膜，使之与模具紧密贴覆；

4)粘接冒口出气孔等，喷涂料，并烘干：采用镁橄榄石粉涂料，进行人工刷涂，使用涂料烘干设备烘干涂料，务必要求涂料完全干透；

5）将负压砂箱放置在模具上；

6)加少量砂，然后将浇口盆与上型直浇道相连，再继续加入干砂，然后通过震动设备采用3000cpm频率和0.5mm振幅振动紧实，使干砂获得最大密度；

7)砂型顶部再覆上一层密封薄膜，将浇口盆与上型直浇道相连，下型只需要在覆膜前将砂子刮平；

8）对砂箱抽真空，在振实的基础上保持稳定的负压（-0.04~-0.05）MPa，造成砂型内外压差，使干砂得到紧实，同时释放模具抽气室的真空，并通入压缩空气反吹，将砂型与模具分开。

2、下型造型：下型与上型相同的办法造型；合型：将下型翻转180度，将上型和下型合在一起，紧固，等待浇注。

3、浇注：

1）将盛有钢水的浇包移至铸型的浇口杯，做好浇注准备；同时，备好悬浮剂，做好随钢水同时浇入铸型的准备；

2）控制浇包开始浇注，与此同时，从冒口套处加入悬浮剂，让粉末状悬浮剂随钢水均匀进入铸型当中；也可将悬浮剂预先放在漏斗装置（漏斗下部孔径可调）中，悬浮剂的加入与浇注同时进行，但需在浇注前3~5秒之前即加入完毕。

其中，悬浮剂粉末的湿度为0.25%，由铁粉85wt%（重量百分比）和脱氧剂15wt%（重量百分比）组成；上述铁粉采用80wt%纯铁+10wt%合金铁+10wt%钇基稀土合金组成，合金铁成分为铬铁80wt%+钛铁12wt%+硼铁8wt%；上述脱氧剂粒径不大于0.1mm，由锰铁和硅钙组成，二者重量比为3：1。悬浮剂的加入量为高锰钢钢液量的2wt%，适宜粒度不大于1.0mm。

4、取件：浇铸后保压20~40min，然后撤去真空，恢复常压，并让铸件在铸型内继续冷却，直至铸件冷却温度达到200~300℃，开箱并取出铸件。

由表1可以看出，本实施例所得高锰钢铸件晶粒细化，组织均匀，综合力学性能得到改善，其耐磨性也得到提高。

注：磨程20.26cm，磨料采用180号棕刚玉砂布，载荷20N。

实施例2

除以下内容外，与实施例1相同：悬浮剂粉末的湿度为0.20%，由铁粉90%（重量百分比）和脱氧剂10%（重量百分比）组成；悬浮剂的适宜加入量为高锰钢钢液质量的3%。

由表2可以看出，本实施例所得高锰钢铸件晶粒细化，组织均匀，综合力学性能得到改善，其耐磨性也得到提高。

注：磨程20.26cm，磨料采用180号棕刚玉砂布，载荷20N。

实施例3

除以下内容外，与实施例1相同：悬浮剂粉末的湿度为0.15%，由铁粉88%（重量百分比）和脱氧剂12%（重量百分比）组成；悬浮剂的适宜加入量为高锰钢钢液质量的2.5%。

由表3可以看出，本实施例所得高锰钢铸件晶粒细化，组织均匀，综合力学性能得到改善，其耐磨性也得到提高。

注：磨程20.26cm，磨料采用180号棕刚玉砂布，载荷20N。

本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims

1.一种改进V法铸造高锰钢鄂板的方法，其特征在于，包括以下步骤：

[2]将盛有钢水的浇包移至铸型的浇口杯，做好浇注准备；同时，备好悬浮剂，做好随钢水同时浇入铸型的准备；

[3]待浇注开始后，加入悬浮剂，让粉末状悬浮剂随钢水均匀进入铸型当中，并在钢水浇注结束前，停止加入悬浮剂的工作；所述悬浮剂由铁粉85~90wt%和脱氧剂10~15wt%组成，悬浮剂的加入量为钢液的2~3wt%；所述脱氧剂粒径不大于0.1mm，由锰铁和硅钙组成，二者重量比为3：1；

[4]撤去真空，并让铸件在铸型内冷却至200~300℃，开箱取出铸件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：悬浮剂粉末的湿度不大于0.25%，粒径不大于1mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述铁粉由80wt%纯铁、10wt%合金铁、10wt%钇基稀土合金组成，其中合金铁由铬铁80wt%、钛铁12wt%、硼铁8wt%组成。