CN103357470A - 一种锤式破碎机的耐磨锤头及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种锤式破碎机的耐磨锤头及其制备方法，包括锤头的端部和锤头的柄部，其特征是：锤头的端部是高铬铸铁，其成分按重量百分比为：C：2.40%~3.20%、Si：0.30%~1.50%、Mn：0.50%~2.0%、Cr：12.0%~18.0%、P：≦0.10%、S：≦0.06%、Ce：0.04%、V：0.10%~0.20%、余为铁；锤头的柄部是中碳低合金钢，其成分按重量百分比为：C：0.30%~0.50%、Si：0.30%~1.0%、Mn：0.70%~1.5%、Cr：1.0%~3.0%、Mo：0.15%~0.25%、P：≦0.04%、S： ≦0.04%、余为铁；利用消失模空型铸造液－液双金属复合耐磨锤头，通过控制浇注程序，制备出一种界面为冶金结合的双液－双金属复合锤头。锤头柄部材料为中碳低合金钢，锤头端部材料为高铬铸铁。在制造成本不变的情况下，其使用寿命较传统高锰钢锤头可提高2～3倍。

Description

一种锤式破碎机的耐磨锤头及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种锤头及其制备方法，属于金属冶炼技术领域。

背景技术

锤式破碎机广泛应用于建材、矿山、冶金、电力及化工等行业，其中锤头在工作时受力复杂，承受冲击、挤压、剪切及接触疲劳的反复作用，工况条件恶劣，属于关键配件，年消耗大量金属材料，因此，研制一种新型低成本、韧性优良和高耐磨性锤头已成为提高我国锤式破碎机作业率的一项迫切解决的问题，从工况使用要求出发，锤头的端部磨损部位，要求很高的硬度，抗冲击性能好，耐磨性能良好；锤头柄部安装部位，要求较好的韧性，使用不断裂，同时也具有一定的硬度，近年来，经工况使用证明，用量较大的中、小型锤头，采用材料为单一高锰钢，由于耐磨性差，锤头磨损量大，破碎物料效率低，造成高能耗低产出，一直困扰企业经济快速发展，业内也曾用马氏体钢提高锤头的耐磨性能，由于韧性差，脆性大，使用时常发生断裂现象，工况使用很少；高铬铸铁硬度很好，是良好耐磨材料，由于脆性很大，极易断裂，尚未用作锤头材料，目前，国内外采用双金属复合材料制造中、小型锤头，综合力学性能达到使用要求，能够满足不同工况使用环境，被铸造界称为第四代耐磨材料，双金属复合锤头的复合方式主要有两种工艺：液－固双金属复合和液－液双金属复合。其中液－固双金属复合锤头的复合界面存在机械结合，结合强度低，易产生裂纹、掉块和断裂缺陷，使用不安全，而液－液双金属复合锤头的复合界面为冶金结合，结合强度高，使用中既耐磨又安全，液－液双金属复合锤头的制备方法，国内外普遍采用树脂砂造型工艺，该工艺的锤头安装孔借助芯子形成，造型需要较多砂箱，配备工装辅具，操作工艺复杂，生产效率低，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供造型不需要较多砂箱和配备工装辅具，操作工艺简单，生产效率高，生产成本低的一种锤式破碎机的锤头及其制备方法。

本发明采用的制备方法是利用消失模空型铸造液－液双金属复合锤头。

本发明的目的是由以下方式实现的：

一种耐磨锤头，包括锤头的端部和锤头的柄部，其特征是：

锤头的端部是高铬铸铁，其成分按重量百分比为：

C：2.40%～3.20%、Si：0.30%～1.50%、Mn：0.50%～2.0%、Cr：12.0%～18.0%、P：≦0.10%、S： ≦0.06%、Ce：0.04%、V：0.10%～0.20%、余为铁；

锤头的柄部是中碳低合金钢，其成分按重量百分比为：

C：0.30%～0.50%、Si：0.30%～1.0%、Mn：0.70%～1.5%、Cr：1.0%～3.0%、Mo：0.15%～0.25%、P：≦0.04%、S： ≦0.04%、余为铁；

一种如上所述耐磨锤头的制备方法，具体如下：

1)采用电阻丝切割聚苯乙烯泡沫制作锤头模型，其中锤头端部模型中间为空型，四周壁厚10mm；泡沫密度0.016g/cm³～0.018g/cm³；

2)锤头泡沫模型涂刷涂料并烘烤，

a)涂料的配制：涂料a，成分重量百分比为：石英砂：粒度200目～270目、20%～25%；粉状纤维素：1.0%～1.5%；市售普通白乳胶：1.0%～1.5%；自来水：10%～13%；配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；第三遍涂刷涂料b，在涂料a的基础上，按照重量百分比添加2%～3%水玻璃粘结剂，配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；

b)涂料的涂刷:先涂刷两遍涂料a，第一遍涂料涂刷待2-3小时干燥后再涂刷第二遍，待第二遍涂料干燥后，第三遍涂刷涂料b，目的是增强涂料层的抗裂强度；涂料层总厚度1.5mm～2.0mm；

c)模型的烘烤:将涂刷好涂料的模型进行烘烤，模型烘烤温度为53℃～58℃，烘烤时间5小时；

3)按照所述锤头的端部和锤头的柄部材料成分，进行配料；

4)将配备好的两种材料分别装入两台中频感应加热炉，同时进行熔炼；

5)锤头模型装入真空砂箱内，填充粒度20目干燥石英砂，直浇道和横浇道尺寸均为50mm×50mm，内浇道尺寸20mm×15mm×80mm，锤头端部和柄部分别单设浇注系统，锤头模型必须放置在经过操平的砂面上，吃砂量80mm；

6)振动砂箱、覆盖塑料薄膜，安放浇口杯，抽真空，负压度为-0.3MPa～0.4 Mpa；

7)锤头的端部和锤头两种材料熔清后调整化学成分、脱氧和扒渣处理，高铬铸铁液盛入经过烘烤的定量铁水包内，浇注温度1400℃～1450℃；中碳低合金钢液盛入经过烘烤的钢水包内，浇注温度1500℃～1570℃。浇注方式：先浇注高铬铸铁，后浇注中碳低合金钢；中间间隔5分钟；

8)锤头铸件在砂箱内保持负压10分钟后泄压，并保温1.5h出箱空冷；

9)清除铸件浇注系统，打磨表面，检验外形尺寸；

10）锤头热处理：淬火工艺：960℃±10℃×2h空冷；回火工艺：260℃±10℃×3.5h空冷；

11）经硬度检测后入库。

本发明的优点是：

采用高铬铸铁和中碳低合金钢复合材料制备中、小型锤头，工艺技术先进，操作简单，耐磨性能优良，低消耗高效率，符合国家节能降耗战略要求，采用本发明技术生产13.2kg锤头，经某火力发电厂细碎煤粉机使用考核，其使用寿命是高锰钢锤头的3～4倍，在制造成本基本相同情况下，具有较大的性价比竞争空间。

双金属复合锤头复合界面质量优劣，直接影响到锤头的使用安全性，本发明采用液-液双金属复合工艺的界面为冶金结合，其界面强度高于锤头端部的高铬铸铁，使用效果好，比其他铸造复合工艺生产的锤头安全可靠。

本发明方法制备的锤头端部泡沫模型采用空型结构，液面变为水平形状，成为可控的规则平面，达到复合界面质量要求，该工艺技术突破了消失模铸造金属液面呈放射弧状不可控制的瓶颈，操作简单易行。

本发明在普通消失模涂料中添加少量水玻璃粘结剂，增强空型泡沫模型强度，起到防止型砂塌陷作用，实践证明，涂料的抗裂增强效果明显，成为一种新型消失模涂料。

与树脂砂铸造工艺相比，本专利采用消失模空型铸造液-液双金属复合锤头主要有以下特点：生产所用型砂无粘结剂，可反复使用、回收率高，作业环境较好，锤头孔型不用芯子形成，省去工装辅具，一箱浇注多件锤头，生产效率高，可实现产业规模化等优点，具有极大推广应用价值和显著的社会经济效益。

附图说明：

图1是本发明锤头的立体意图；

图2是本发明锤头的剖视图；

图3是本发明锤头浇注系统结构示意图；

其中：1-锤头的端部；2-锤头的柄部；3-锤头模型；4-内浇道；5-横浇道；6-直浇道；7-高铬铸铁浇注系统；8-中碳低合金钢浇注系统；

具体实施方式

实施例1：

锤头端部材料成分按重量百分比为：

C：2.42%、Si：0.31%、Mn：0.58%、Cr：12.8%、Ce：0.04%、V：0.20%、P：0.10%、S：0.06%、余为铁；

锤头柄部材料成分按重量百分比为：

C：0.31%、Si：0.35%、Mn：0.71%、Cr：1.20%、Mo：0.15%、P：0.04%、S：0.04%、余为铁。

所述锤头的制备方法是：

1)采用电阻丝切割聚苯乙烯泡沫制作锤头模型，其中锤头端部模型中间为空型，四周壁厚10mm；泡沫密度0.016g/cm³；

2)锤头泡沫模型涂刷涂料并烘烤，

a)涂料的配制：涂料a，成分重量百分比为：石英砂：粒度200目、22%；粉状纤维素：1.1%；市售普通白乳胶：1.1%；自来水：11%。配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；第三遍涂刷涂料b，在涂料a的基础上，按照重量百分比添加2%水玻璃粘结剂，配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；

b)涂料的涂刷:先涂刷两遍涂料a，第一遍涂料涂刷待2-3小时干燥后再涂刷第二遍，待第二遍涂料干燥后，第三遍涂刷涂料b，目的是增强涂料层的抗裂强度；涂料层总厚度1.5mm；

c)模型的烘烤:将涂刷好涂料的模型进行烘烤，模型烘烤温度为55℃，烘烤时间5小时；

3)按照所述锤头的端部和锤头的柄部材料成分，进行配料；

4)将配备好的两种材料分别装入两台中频感应加热炉，同时进行熔炼；

5)锤头模型装入真空砂箱内，填充粒度20目干燥石英砂，直浇道和横浇道尺寸均为50mm×50mm，内浇道尺寸20mm×15mm×80mm，锤头端部和柄部分别单设浇注系统，锤头模型必须放置在经过操平的砂面上，吃砂量80mm；

6)振动砂箱、覆盖塑料薄膜，安放浇口杯，抽真空，负压度为-0.35MPa；

7)锤头的端部和锤头两种材料熔清后调整化学成分、脱氧和扒渣处理，高铬铸铁液盛入经过烘烤的定量铁水包内，浇注温度1410℃；中碳低合金钢液盛入经过烘烤的钢水包内，浇注温度1530℃；浇注方式：先浇注高铬铸铁，后浇注中碳低合金钢；中间间隔5分钟；

8)锤头铸件在砂箱内保持负压10分钟后泄压，并保温1.5h出箱空冷；

9)清除铸件浇注系统，打磨表面，检验外形尺寸；

10）锤头热处理：淬火工艺：960℃±10℃×2h空冷；回火工艺：260℃±10℃×3.5h空冷；

11）锤头经硬度检测后入库。

实施例2：

锤头端部材料成分按重量百分比为：

C：2.86%、Si：0.60%、Mn：0.78%、Cr：13.2%、Ce：0.04%、V：0.10%、P：0.10%、S：0.06%、余为铁；

锤头柄部材料成分按重量百分比为：

C：0.35%、Si：0.78%、Mn：1.20%、Cr：1.30%、Mo：0.18%、P：0.04%、S：0.04%、余为铁；

所述锤头的制备方法是：

1）采用电阻丝切割聚苯乙烯泡沫制作锤头模型，其中锤头端部模型中间为空型，四周壁厚10mm；泡沫密度0.017g/cm³；

2）锤头泡沫模型涂刷涂料并烘烤，

a)涂料的配制：涂料a，成分重量百分比为：石英砂：粒度240目、23%；粉状纤维素：1.3%；市售普通白乳胶：1.3%；自来水：11%。配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；第三遍涂刷涂料b，在涂料a的基础上，按照重量百分比添加2.2%水玻璃粘结剂，配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；

b)涂料的涂刷:先涂刷两遍涂料a，第一遍涂料涂刷待2-3小时干燥后再涂刷第二遍，待第二遍涂料干燥后，第三遍涂刷涂料b，目的是增强涂料层的抗裂强度；涂料层总厚度1.5mm；

c)模型的烘烤:将涂刷好涂料的模型进行烘烤，模型烘烤温度为53℃，烘烤时间5小时；

3）按照所述锤头的端部和锤头的柄部材料成分，进行配料；

4）将配备好的两种材料分别装入两台中频感应加热炉，同时进行熔炼；

5）锤头模型装入真空砂箱内，填充粒度20目干燥石英砂，直浇道和横浇道尺寸均为50mm×50mm，内浇道尺寸20mm×15mm×80mm，锤头端部和柄部分别单设浇注系统，锤头模型必须放置在经过操平的砂面上，吃砂量80mm；

6）振动砂箱、覆盖塑料薄膜，安放浇口杯，抽真空，负压度为-0.30MPa；

7）锤头的端部和锤头两种材料熔清后调整化学成分、脱氧和扒渣处理，高铬铸铁液盛入经过烘烤的定量铁水包内，浇注温度1420℃；中碳低合金钢液盛入经过烘烤的钢水包内，浇注温度1550℃。浇注方式：先浇注高铬铸铁，后浇注中碳低合金钢；中间间隔5分钟；

8）锤头铸件在砂箱内保持负压10分钟后泄压，并保温1.5h出箱空冷；

9）清除铸件浇注系统，打磨表面，检验外形尺寸；

10）锤头热处理：淬火工艺：960℃±10℃×2h空冷；回火工艺：260℃±10℃×3.5h空冷；

11）锤头经硬度检测后入库。

实施例3：

锤头端部材料成分按重量百分比为：

C：2.98%、Si：1.30%、Mn：1.60%、Cr：14.0%、Ce：0.04%、V：0.15%、P：0.10%、S：0.06%、余为铁；

锤头柄部材料成分按重量百分比为：

C：0.43%、Si：0.92%、Mn：1.32%、Cr：2.63%、Mo：0.20%、P：0.04%、S：0.04%、余为铁。

所述锤头的制备方法是：

1）采用电阻丝切割聚苯乙烯泡沫制作锤头模型，其中锤头端部模型中间为空型，四周壁厚10mm；泡沫密度0.017g/cm³；

2）锤头泡沫模型涂刷涂料并烘烤，

a)涂料的配制：涂料a，成分重量百分比为：石英砂：粒度260目、24%；粉状纤维素：1.4%；市售普通白乳胶：1.4%；自来水：13%。配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；第三遍涂刷涂料b，在涂料a的基础上，按照重量百分比添加2.5%水玻璃粘结剂，配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；

b)涂料的涂刷:先涂刷两遍涂料a，第一遍涂料涂刷待2-3小时干燥后再涂刷第二遍，待第二遍涂料干燥后，第三遍涂刷涂料b，目的是增强涂料层的抗裂强度；涂料层总厚度1.5mm；

c)模型的烘烤:将涂刷好涂料的模型进行烘烤，模型烘烤温度为56℃，烘烤时间5小时；

3）按照所述锤头的端部和锤头的柄部材料成分，进行配料；

4）将配备好的两种材料分别装入两台中频感应加热炉，同时进行熔炼；

5）锤头模型装入真空砂箱内，填充粒度20目干燥石英砂，直浇道和横浇道尺寸均为50mm×50mm，内浇道20mm×15mm×80mm，锤头端部和柄部分别单设浇注系统，锤头模型必须放置在经过操平的砂面上，吃砂量80mm；

6）振动砂箱、覆盖塑料薄膜，安放浇口杯，抽真空，负压度为-0.38MPa；

7）锤头的端部和锤头两种材料熔清后调整化学成分、脱氧和扒渣处理，高铬铸铁液盛入经过烘烤的定量铁水包内，浇注温度1440℃；中碳低合金钢液盛入经过烘烤的钢水包内，浇注温度1560℃。浇注方式：先浇注高铬铸铁，后浇注中碳低合金钢；中间间隔5分钟；

8）锤头铸件在砂箱内保持负压10分钟后泄压，并保温1.5h出箱空冷；

9）清除铸件浇注系统，打磨表面，检验外形尺寸；

10）锤头热处理：淬火工艺：960℃±10℃×2h空冷；回火工艺：260℃±10℃×3.5h空冷；

11）锤头经硬度检测后入库。

实施例4：

锤头端部材料成分按重量百分比为：

C：3.20%、Si：1.50%、Mn：2.0%、Cr：18.0%、Ce：0.04%、V：0.20%、P：0.10%、S：0.06%、余为铁；

锤头柄部材料成分按重量百分比为：

C：0.50%、Si：1.0%、Mn：1.50%、Cr：3.0%、Mo：0.25%、P：0.04%、S：0.04%、余为铁。

所述锤头的制备方法是：

1）采用电阻丝切割聚苯乙烯泡沫制作锤头模型，其中锤头端部模型中间为空型，四周壁厚10mm；泡沫密度0.017g/cm³；

2）锤头泡沫模型涂刷涂料并烘烤，

a)涂料的配制：涂料a，成分重量百分比为：石英砂：粒度270目、25%；粉状纤维素：1.5%；市售普通白乳胶：1.5%；自来水：14%。配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；第三遍涂刷涂料b，在涂料a的基础上，按照重量百分比添加3%水玻璃粘结剂，配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；

b)涂料的涂刷:先涂刷两遍涂料a，第一遍涂料涂刷待2-3小时干燥后再涂刷第二遍，待第二遍涂料干燥后，第三遍涂刷涂料b，目的是增强涂料层的抗裂强度；涂料层总厚度1.5mm；

c)模型的烘烤:将涂刷好涂料的模型进行烘烤，模型烘烤温度为58℃，烘烤时间5小时；

3）按照所述锤头的端部和锤头的柄部材料成分，进行配料；

4）将配备好的两种材料分别装入两台中频感应加热炉，同时进行熔炼；

5）锤头模型装入真空砂箱内，填充粒度20目干燥石英砂，直浇道和横浇道尺寸均为50mm×50mm，内浇道20mm×15mm×80mm，锤头端部和柄部分别单设浇注系统，锤头模型必须放置在经过操平的砂面上，吃砂量80mm；

6）振动砂箱、覆盖塑料薄膜，安放浇口杯，抽真空，负压度为-0.40MPa；

7）锤头的端部和锤头两种材料熔清后调整化学成分、脱氧和扒渣处理，高铬铸铁液盛入经过烘烤的定量铁水包内，浇注温度1450℃；中碳低合金钢液盛入经过烘烤的钢水包内，浇注温度1570℃。浇注方式：先浇注高铬铸铁，后浇注中碳低合金钢；中间间隔5分钟；

8）锤头铸件在砂箱内保持负压10分钟后泄压，并保温1.5h出箱空冷；

9）清除铸件浇注系统，打磨表面，检验外形尺寸；

10）锤头热处理：淬火工艺：960℃±10℃×2h空冷；回火工艺：260℃±10℃×3.5h空冷；

11）锤头经硬度检测后入库。

锤头柄部的高度a是磨损高度，一般为46～52mm。

Claims (2)

1.一种耐磨锤头，包括锤头的端部和锤头的柄部，其特征是： 

锤头的端部是高铬铸铁，其成分按重量百分比为： 

C：2.40%～3.20%、Si：0.30%～1.50%、Mn：0.50%～2.0%、Cr：12.0%～18.0%、P：≦0.10%、S：≦0.06%、Ce：0.04%、V：0.10%～0.20%、余为铁； 

锤头的柄部是中碳低合金钢，其成分按重量百分比为： 

C：0.30%～0.50%、Si：0.30%～1.0%、Mn：0.70%～1.5%、Cr：1.0%～3.0%、Mo：0.15%～0.25%、P：≦0.04%、S：≦0.04%、余为铁。 

2.一种耐磨锤头的制备方法，其特征是：

1)采用电阻丝切割聚苯乙烯泡沫制作锤头模型，其中锤头端部模型中间为空型，四周壁厚10mm；泡沫密度0.016g/cm³～0.018g/cm³；

2)锤头泡沫模型涂刷涂料并烘烤，

a)涂料的配制：涂料a，成分重量百分比为：石英砂：粒度200目～270目、20%～25%；粉状纤维素：1.0%～1.5%；市售普通白乳胶：1.0%～1.5%；自来水：10%～13%；配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；第三遍涂刷涂料b，在涂料a的基础上，按照重量百分比添加2%～3%水玻璃粘结剂，配好后经搅拌机搅拌2小时，出料；

b)涂料的涂刷:先涂刷两遍涂料a，第一遍涂料涂刷待2-3小时干燥后再涂刷第二遍，待第二遍涂料干燥后，第三遍涂刷涂料b，目的是增强涂料层的抗裂强度；涂料层总厚度1.5mm～2.0mm；

c)模型的烘烤:将涂刷好涂料的模型进行烘烤，模型烘烤温度为53℃～58℃，烘烤时间5小时；

3)按照所述锤头的端部和锤头的柄部材料成分，进行配料；

4)将配备好的两种材料分别装入两台中频感应加热炉，同时进行熔炼；

5)锤头模型装入真空砂箱内，填充粒度20目干燥石英砂，直浇道和横浇道尺寸均为50mm×50mm，内浇道尺寸20mm×15mm×80mm，锤头端部和柄部分别单设浇注系统，锤头模型必须放置在经过操平的砂面上，吃砂量80mm； 

6)振动砂箱、覆盖塑料薄膜，安放浇口杯，抽真空，负压度为-0.3MPa～0.4 Mpa；

7)锤头的端部和锤头两种材料熔清后调整化学成分、脱氧和扒渣处理，高铬铸铁液盛入经过烘烤的定量铁水包内，浇注温度1400℃～1450℃；中碳低合金钢液盛入经过烘烤的钢水包内，浇注温度1500℃～1570℃。浇注方式：先浇注高铬铸铁，后浇注中碳低合金钢；中间 间隔5分钟；

8)锤头铸件在砂箱内保持负压10分钟后泄压，并保温1.5h出箱空冷；

9)清除铸件浇注系统，打磨表面，检验外形尺寸；

10）锤头热处理：淬火工艺：960℃±10℃×2h空冷；回火工艺：260℃±10℃×3.5h空冷；

11）经硬度检测后入库。 

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