CN104928601A

CN104928601A - 一种破碎机用高锰钢衬套及其制作方法

Info

Publication number: CN104928601A
Application number: CN201510279128.0A
Authority: CN
Inventors: 冯航泽
Original assignee: Wuhu Yinhai Machinery Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Wuhu Yinhai Machinery Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2015-09-23

Abstract

本发明公开了一种破碎机用高锰钢衬套，所述衬套的材质为高锰钢，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.13～1.53％、Mn：14.5～18.5％、Cr：1.5～2.5％、Si：0.4～1.2％、Ti：0.15～0.35％、Na：0.15～0.65％、K：0.15～0.65％、S：≤0.05％、P：≤0.05％；余量为Fe。本发明提供的制作方法主要包括：造型、熔炼、脱氧处、精炼、浇注、清砂、水韧处理等步骤。本发明提供的破碎机用高锰钢衬套及其制作方法，得到的高锰钢衬套具有耐磨性能好、抗疲劳破坏能力强、使用寿命长等优势。

Description

一种破碎机用高锰钢衬套及其制作方法

技术领域

本发明涉及破碎机技术领域，更具体地说涉及一种破碎机用高锰钢衬套及其制作方法。

背景技术

耐磨金属材料被广泛地应用于工业生产的各个领域，而随着科学技术和现代工业的高速发展，由于金属磨损而引起的能源和金属材料消耗增加等所造成的经济损失相当惊人。近年来，对金属磨损和耐磨材料的研究，越来越引起国内外人们的广泛重视。

耐磨锰钢是应用最广的耐磨材料，其中高锰钢是英国人Hadfield于1882年发明的，其铸态组织是奥氏体+马氏体+碳化物，水韧处理后为单一奥氏体组织。高锰钢的主要特征是屈服强度低，高锰钢工件使用中易变形，冲击值达1960～2940kJ/m²，显示出极高的韧性，在强烈冲击工况下可产生加工硬化，从而具有良好的耐磨性。

圆锥破碎机是利用破碎腔内的空间变化来达到破碎矿石的目的。衬套在冲击负荷下承受挤压应力，矿石尖角部分压入衬套表面，而且矿石的硬度越高，压入越深。当动锥旋转时，又产生巨大的剪切应力，造成衬套表面出现大量的凿坑，犁皱及沟槽，这是衬套失效的主要形式之一。更有甚者的是，由于我国大部分矿山在圆锥破碎机使用过程中，都避免不了物料带有夹杂物，例如残留的铲齿，螺钉螺母等，此时衬套被反复挤压会出现龟裂，严重时出现孔洞。衬套表面出现凿坑，犁皱，沟槽等必然使衬套局部产生大量的塑性变形，由于挤压应力、剪切应力反复周期地作用在衬套表面，致使其局部的塑性变形也是多次反复的，因此必然导致材料的疲劳，脆性化，并出现裂纹，裂纹经过不断扩大，相互交割，最后导致大块剥落，由于衬套局部多次塑性变形，接触疲劳引起的破坏也是衬套失效的主要形式。

然而，目前的破碎机用高锰钢衬套在耐磨性能、使用强度、使用寿命等方面均不够理想，无法满足现有的需求。

发明内容

为了克服上述技术的缺点，本发明提供了一种破碎机用高锰钢衬套及其制作方法，得到的高锰钢衬套具有耐磨性能好、抗疲劳破坏能力强、使用寿命长等优势。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种破碎机用高锰钢衬套，所述衬套的材质为高锰钢，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.13～1.53％、Mn：14.5～18.5％、Cr：1.5～2.5％、Si：0.4～1.2％、Ti：0.15～0.35％、Na：0.15～0.65％、K：0.15～0.65％、S：≤0.05％、P：≤0.05％；余量为Fe。

进一步地，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.20～1.50％、Mn：15.0～18.0％、Cr：1.5～2.5％、Si：0.5～1.0％、Ti：0.20～0.35％、Na：0.20～0.50％、K：0.20～0.50％、S：≤0.05％、P：≤0.05％；余量为Fe。

优选地，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.30％、Mn：15.5％、Cr：1.8％、Si：0.6％、Ti：0.30％、Na：0.30％、K：0.30％、S：0.04％、P：0.04％；余量为Fe。

优选地，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.40％、Mn：17.0％、Cr：2.2％、Si：0.7％、Ti：0.25％、Na：0.35％、K：0.35％、S：0.04％、P：0.04％；余量为Fe。

一种破碎机用高锰钢衬套的制备方法，所述的制备方法主要包括以下步骤：

步骤1：造型，选择优质碱性材料砂作为造型砂，型造好后进行上涂料，再进行点火烘烤，然后待浇；

步骤2：熔炼，将普通废钢、生铁通过电炉熔成钢液，钢液溶清后加入锰铁、铬铁、硅铁，完全熔化，调整成分，至成分符合上述高锰钢的化学成分的质量分数要求，将温度升至1600～1650℃；

步骤3：脱氧处理：采用铝条进行终脱氧处理，铝条的重量为钢液重量的0.3～0.35％；

步骤4：精炼：采用精炼剂进行精炼；

步骤5：浇注，出来的钢水温度控制在1550℃～1600℃进行浇注，浇注温度控制在1500℃～1550℃，保温时间为3小时；

步骤6：清砂，浇注完成后，进行清砂处理；然后清理铸件毛刺，打磨检验；

步骤7：水韧处理，把清理好的铸件堆放到高温热处理炉内放好，封好炉门，冷炉升温40～100℃/h，升温至650℃保温1.0～2.0h；再升温至1050～1100℃继续保温1.0h左右，大于950℃水淬，水池的水温保持40℃以下；

步骤8：铸件空冷至室温后，清除浇、冒口，然后对产品进行验收、进库、堆放、分类入库。

进一步地，所述造型的具体操作为，先在沙箱底部铺150mm厚的砂，振实，振平整并刮平，再将制备好的筛板消失模吊放入砂箱内，置中，落砂斗中布袋式均匀加砂，边振动，边加砂，至型砂离砂箱10～20mm时停止加砂，顶面铺塑料薄膜，用干砂压盖好，放置好浇口杯，待浇。

进一步地，所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：工具钢粉30～40份、麦饭石1～2份、氟化钙3～4份、氧化镁6～7份、氯化铁1～2份、钾长石粉2～3份、硫酸镁2～3份、纳米二氧化硅2～3份、玉石粉3～4份、蒙脱石1～2份、氟硅酸钾4～5份；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100～200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2～3％的硅烷偶联剂KH-550、1～2％的纳米碳粉，混合均匀后，在8～15Mpa下压制成坯，然后，在900～950℃下煅烧3～4小时，冷却后，再粉碎成150～250目粉末即可。

进一步地，所述的造型步骤中，采用橡胶式三维振实台，振动电机的频率为50Hz，振动时间为60～90s，振幅为0.3～0.5mm。

进一步地，所述熔炼步骤采用中频感应炉，所述感应炉内底部铺设有一层石灰和氟石的混合物。

进一步地，所述浇注的时长为5～8分钟，浇注时，砂型的温度为230～250℃。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的破碎机用高锰钢衬套及其制作方法，得到的高锰钢衬套具有耐磨性能好、抗疲劳破坏能力强、使用寿命长等优势。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

一种破碎机用高锰钢衬套，所述衬套的材质为高锰钢，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.15％、Mn：15.0％、Cr：1.5％、Si：0.8％、Ti：0.25％、Na：0.35％、K：0.35％、S：0.04％、P：0.04％；余量为Fe。

上述破碎机用高锰钢衬套的制备方法主要包括以下步骤：

步骤1：造型，先在沙箱底部铺150mm厚的砂，振实，振平整并刮平，再将制备好的筛板消失模吊放入砂箱内，置中，落砂斗中布袋式均匀加砂，边振动，边加砂，至型砂离砂箱10～20mm时停止加砂，顶面铺塑料薄膜，用干砂压盖好，放置好浇口杯，待浇；所述的造型步骤中，采用橡胶式三维振实台，振动电机的频率为50Hz，振动时间为60～90s，振幅为0.3～0.5mm。

步骤2：熔炼，将普通废钢、生铁通过电炉熔成钢液，钢液溶清后加入锰铁、铬铁、硅铁，完全熔化，调整成分，至成分符合上述高锰钢的化学成分的质量分数要求，将温度升至1600～1650℃；所述熔炼步骤采用中频感应炉，所述感应炉内底部铺设有一层石灰和氟石的混合物。

步骤4：精炼：采用精炼剂进行精炼；所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：工具钢粉30～40份、麦饭石1～2份、氟化钙3～4份、氧化镁6～7份、氯化铁1～2份、钾长石粉2～3份、硫酸镁2～3份、纳米二氧化硅2～3份、玉石粉3～4份、蒙脱石1～2份、氟硅酸钾4～5份；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100～200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2～3％的硅烷偶联剂KH-550、1～2％的纳米碳粉，混合均匀后，在8～15Mpa下压制成坯，然后，在900～950℃下煅烧3～4小时，冷却后，再粉碎成150～250目粉末即可。

步骤5：浇注，出来的钢水温度控制在1550℃～1600℃进行浇注，浇注温度控制在1500℃～1550℃，保温时间为3小时；所述浇注的时长为5～8分钟，浇注时，砂型的温度为230～250℃。

实施例2

一种破碎机用高锰钢衬套，所述衬套的材质为高锰钢，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.30％、Mn：15.5％、Cr：1.8％、Si：0.6％、Ti：0.30％、Na：0.30％、K：0.30％、S：0.04％、P：0.04％；余量为Fe。

上述破碎机用高锰钢衬套的制作方法同实施例1。

实施例3

一种破碎机用高锰钢衬套，所述衬套的材质为高锰钢，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.40％、Mn：17.0％、Cr：2.2％、Si：0.7％、Ti：0.25％、Na：0.35％、K：0.35％、S：0.04％、P：0.04％；余量为Fe。

上述破碎机用高锰钢衬套的制作方法同实施例1。

实施例4

一种破碎机用高锰钢衬套，所述衬套的材质为高锰钢，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.50％、Mn：18.5％、Cr：2.5％、Si：1.0％、Ti：0.30％、Na：0.35％、K：0.35％、S：0.04％、P：0.04％；余量为Fe。

上述破碎机用高锰钢衬套的制作方法同实施例1。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种破碎机用高锰钢衬套，其特征在于：所述衬套的材质为高锰钢，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.13～1.53％、Mn：14.5～18.5％、Cr：1.5～2.5％、Si：0.4～1.2％、Ti：0.15～0.35％、Na：0.15～0.65％、K：0.15～0.65％、S：≤0.05％、P：≤0.05％；余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种破碎机用高锰钢衬套，其特征在于：所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.20～1.50％、Mn：15.0～18.0％、Cr：1.5～2.5％、Si：0.5～1.0％、Ti：0.20～0.35％、Na：0.20～0.50％、K：0.20～0.50％、S：≤0.05％、P：≤0.05％；余量为Fe。

3.根据权利要求1或2所述的一种破碎机用高锰钢衬套，其特征在于：所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.30％、Mn：15.5％、Cr：1.8％、Si：0.6％、Ti：0.30％、Na：0.30％、K：0.30％、S：0.04％、P：0.04％；余量为Fe。

4.根据权利要求1或2所述的一种破碎机用高锰钢衬套，其特征在于：所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.40％、Mn：17.0％、Cr：2.2％、Si：0.7％、Ti：0.25％、Na：0.35％、K：0.35％、S：0.04％、P：0.04％；余量为Fe。

5.一种根据权利要求1所述的破碎机用高锰钢衬套的制备方法，其特征在于：所述的制备方法主要包括以下步骤：

步骤4：精炼：采用精炼剂进行精炼；

6.根据权利要求5所述的破碎机用高锰钢衬套的制备方法，其特征在于：所述造型的具体操作为，先在沙箱底部铺150mm厚的砂，振实，振平整并刮平，再将制备好的筛板消失模吊放入砂箱内，置中，落砂斗中布袋式均匀加砂，边振动，边加砂，至型砂离砂箱10～20mm时停止加砂，顶面铺塑料薄膜，用干砂压盖好，放置好浇口杯，待浇。

7.根据权利要求5所述的破碎机用高锰钢衬套的制备方法，其特征在于：所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：工具钢粉30～40份、麦饭石1～2份、氟化钙3～4份、氧化镁6～7份、氯化铁1～2份、钾长石粉2～3份、硫酸镁2～3份、纳米二氧化硅2～3份、玉石粉3～4份、蒙脱石1～2份、氟硅酸钾4～5份；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100～200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2～3％的硅烷偶联剂KH-550、1～2％的纳米碳粉，混合均匀后，在8～15Mpa下压制成坯，然后，在900～950℃下煅烧3～4小时，冷却后，再粉碎成150～250目粉末即可。

8.根据权利要求6所述的破碎机用高锰钢衬套的制备方法，其特征在于：所述的造型步骤中，采用橡胶式三维振实台，振动电机的频率为50Hz，振动时间为60～90s，振幅为0.3～0.5mm。

9.根据权利要求5所述的破碎机用高锰钢衬套的制备方法，其特征在于：所述熔炼步骤采用中频感应炉，所述感应炉内底部铺设有一层石灰和氟石的混合物。

10.根据权利要求5所述的破碎机用高锰钢衬套的制备方法，其特征在于：所述浇注的时长为5～8分钟，浇注时，砂型的温度为230～250℃。