CN101559487B - 双金属电渣熔铸抗磨锤具的方法 - Google Patents

Abstract

双金属电渣熔铸抗磨锤具的方法，该锤具是由高铬铸铁锤头与低碳合金钢锤身构成，其特征是：被焊锤头置于水冷结晶器内并与自耗电极相对应，结晶器底平面与锤头面间距为5～10mm，结晶器内表面与锤头侧面相距2～5mm，锤柄用无磁性钢的导体夹持器夹持，形成通电回路；引弧剂置于锤头表面，用碳棒引燃使其熔化压实，引弧剂的重量配比为CaF₂∶TiO₂∶CaO＝40～55∶30～40∶10～20，单锤用量20～30g；置于熔渣池中的熔渣是由30～50％CaF₂、20～30％Al₂O₃和20～45％的CaO组成的三元渣系，熔铸电压为30～60V，熔铸温度为1300～1600℃，熔铸电流为600A～1500A，电极充填比0.4～0.6。本发明方法可大大降低生产环境污染，复合锤具耐磨性高，接合成品率达100％，工艺先进，安全性高。

Description

双金属电渣熔铸抗磨锤具的方法

技术领域

本发明涉及一种电渣熔铸工艺，特别是采用电渣熔铸法复合制作双金属耐磨锤具的方法。

背景技术

在冶金、建材等行业用破碎机中的锤具是易磨损更换部件，目前采用复合锤具的方法主要有三种，①机械结合法；锤头和锤柄采用机械方式联接，其加工方法繁琐，使用寿命短，锤头容易脱落；②二次浇注：将锤具的支承柄铸造或锻造，然后在浇注耐磨材料成锤头，其工艺复杂，复合处容易脱开，操作不安全，制作成本高；③双金属液复合法，需人为控制凝固次序，工艺难度和废品率较高，钢水利用率低，操作中容易混流。已经公开的电渣熔铸法复合锤具，如200610047288.3号专利申请，虽然较好地解决了耐磨性、复合界面的结合强度、安全性、工艺难度等问题，但仍然存在如下缺陷：采用短路起弧融化渣系，弧光引起的粉尘大，工作生产环境污染严重，结晶器使用寿命短；钢制结晶器材质导热系数小，工艺不稳定，容易出废品，铜和钢之间焊接性能差，耗电量大，造价高；已公开的熔渣中CaF₂均达到70～80％，生产中产生的氟化物气体，造成严重的环境污染，危害工人健康。

发明内容

本发明的目的是克服以上技术中存在的诸多缺陷，提供一种双金属电渣熔铸抗磨锤具的方法，采用该方法可大大降低生产环境污染，复合锤具耐磨性高，接合成品率达100％，工艺先进，安全性高。

本发明为了最大程度地减少环境污染，选配引弧剂逐渐引燃渣料使其熔化，同时采用低氟熔渣系；为了减少电磁损失，节电降耗，采用无磁性钢作为锤柄的夹持器，形成用电回路。本发明锤具是由高铬铸铁锤头与低合金钢锤身构成，其特征是：

a)被焊锤头置于水冷结晶器内并与自耗电极相对应，结晶器底平面与锤头面间距为5～10mm，结晶器内表面与锤头侧面相距2～5mm，锤柄用无磁性钢的导体夹持器夹持，形成通电回路；

b)引弧剂置于锤头表面，用碳棒压实引燃使其熔化，引弧剂的重量配比为CaF₂∶TiO₂∶CaO＝40～55∶30～40∶10～20，单锤用量20～30g；

c)置于熔渣池中的熔渣是由重量30～50％CaF₂、20～30％Al₂O₃和20～45％的CaO组成的三元渣系，熔铸电压为30～60V，熔铸温度为1300～1600℃，熔铸电流为600A～1500A，电极充填比0.4～0.6。

为了逐渐熔化渣料，熔渣需要分3次加入，首次加入时，电流控制在600～800A，加入全部熔渣量的20～30％，0.5～1min后再加入熔渣总量的40～50％，使电流逐渐提高至1000A～1200A，3～5min后加入熔渣的剩余量。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

4、该技术改变其它复合锤具单一的物理的接合方式，接合不彻底、成品率低的缺点，熔焊复合锤具是机体的结合；采用先熔后焊的工作方式，使成品率达到100％，锤具部分使用低合金材料。根据不同的工况配以不同的材质，达到韧而不断的使用效果，锤头部分使用高铬铸铁，提高锤具的耐磨性。

2、电路接触器的改进：改变了电渣熔铸复合锤具技术电回路铜与钢的接合方式，采用无磁性钢作为锤柄的夹持器，形成用电回路，减少了电磁损失，节省了电能消耗；

3、水冷结晶器的改进：通过多次的试验，选用铝合金水结晶器，克服了钢制结晶器导热系数小，工艺不稳定，易造成废品的缺陷，而铜和钢之间的焊接性能差，造价高。铝合金结晶器导热性能好，便于制造和维修，即节省了材料又改进了使用性能，延长结晶器使用寿命1～2倍；

1、由于引入了引弧剂熔化熔渣，同时采用低氟渣系降低了对空气的污染。现有电渣复合技术多采用70-80％的CaF₂，而产生的氟化物气体危害工人健康，造成环境污染，采用低氟渣系大大降低了对空气的污染；

具体实施方式

水冷成型熔焊复合锤具技术的工艺过程：

1、水冷成型：铸件的晶体组织，主要是在凝固过程中形成的。一般认为：细粒状晶的抗疲劳性能较好，因此选择了水冷成型工艺。水冷成型的结晶过程有两大特点：一是冷却速度比砂型和金属型快，更有利于形成细粒状晶。二是结晶过程中，在相同材质的条件下，通过水冷成型的结晶方式，提高了工件的耐磨性能。

熔焊复合技术，根据电弧炉熔炼的原理采用30～60V低电压，依靠非自耗电极(碳棒)通过渣池对被焊锤面放电，使电能转变为热能，熔化锤具表面，为下一步的焊接创造了良好的基础。

焊接：在电极溶化锤具表面的同时，也使溶池内的焊剂得到溶化。当焊剂大约升温到1300℃～1600℃时，高铬电极在焊剂的保护下完成焊接

该技术的生产步骤：

一、熔焊前的准备

1、设备的准备工作

复合锤具采用单相双支臂的熔焊设备。设备的准备工作：

1)自耗电极与非自耗电极都一定要垂直与被焊锤面而且要与结晶器对中性良好；

2)双支臂的交点一定要交于结晶器中心；

3)二次测电压是否符合所焊锤具的工作要求。

2、原材料的准备

1)引弧剂的使用：引弧剂可用CaF₂∶TiO₂∶CaO＝40∶40∶20的比例经熔炼后固化而成。单锤用量约20～30克，使用前应放在烤箱中与渣料一同预热烘烤，烘烤温度应为≤600℃，4～6小时后方可使用。

2)渣料的准备：1、清洁。2、干燥。3、称量准确：三元渣系重量配比是CaF₂40％，CaO35％，Al₂O₃25％。4、烘烤温度≤600℃，4～6小时后方可使用；

3)渣料在烤箱外放置时间不宜过长，防止渣料吸水。

3、结晶器的准备

1)结晶器表面应该光滑无缺陷，如出现≥1/3内壁厚的凹坑缺陷时，应停止使用；

2)一定进行规定的水压试验，观察是否有漏水、润水现象。水压试验压力≥4公斤/cm²，保持时间大于30分钟。

4、自耗电极的准备

1)电极的充填比是否与结晶器相符，充填比应满足在0.4～0.6的范围内；

2)自耗电极在使用前应于200～300℃温度下预热0.5～1hr，以免出现爆渣现象。

二、熔焊过程：

1、把被焊锤具放在与它相匹配的模具内，并且把锤柄用无磁导体夹持器夹实，以形成通电回路；

2、用组合式铝合金水冷结晶器围住被焊锤具，结晶器底平面与被焊锤面之间相距约5～10mm，结晶器内表面与锤头的侧面之间相距约2～5mm；

3、把引弧剂放在结晶器内的锤面上，并用非自耗电极(碳棒)把引弧剂点燃熔化并压实；

4、开始引弧。给电后，观察引弧剂发红后，加入渣料总量的30％，以小功率给电，电流控制在600A～800A之间，防止长时间短路，烧坏变压器；随着渣料的逐渐熔化，加入新的渣料，供电电流也逐渐提高到1000A～1200A；0.5～1分钟后再加入渣料总量的50％，3～5分钟后加入剩余量的渣料，熔化渣池厚度通常是30～40mm；

5、渣料的均匀地加完后。供电电流提高到1400A～1500A，使渣池温度升高到1300～1600℃，加热2～5分钟，然后在20～30钞内换成高铬铸铁自耗电极进行熔焊；

6、填充补缩期：在熔焊将要完成时，应将电极迅速提出渣面外，停留10-20秒左右，再放入渣池内，使金属熔化量稍大于最终金属熔化的体积收缩之不足，实现丰满的补缩效果。

附表：本发明复合锤具化学成份

Claims (3)

1.双金属电渣熔铸抗磨锤具的制造方法，该锤具是由高铬铸铁锤头与低合金钢锤身构成，其特征是：

a)被焊锤头置于水冷结晶器内并与自耗电极相对应，结晶器底平面与锤头面间距为5～10mm，结晶器内表面与锤头侧面相距2～5mm，锤柄用无磁性钢的导体夹持器夹持，形成通电回路；

b)引弧剂置于锤头表面，用碳棒压实引燃使其熔化，引弧剂的重量配比为CaF₂∶TiO₂∶CaO＝40～55∶30～40∶10～20，单锤用量20～30g；

c)置于熔渣池中的熔渣是由重量30～50％CaF₂、20～30％Al₂O₃和20～45％的CaO组成的三元渣系，熔铸电压为30～60V，熔铸温度为1300～1600℃，熔铸电流为600A～1500A，电极充填比0.4～0.6；

D)熔渣初始加入时，电流控制在600～800A，加入全部熔渣量的20～30％，0.5～1min后再加入熔渣总量的40～50％，电流逐渐提高至1000A～1200A，3～5min后加入熔渣的剩余量；

e)渣料均匀地加完后，供电电流提高到1400A～1500A，使渣池温度升高到1300～1600℃，加热2～5分钟，然后在20～30秒内换成高铬铸铁自耗电极进行熔焊。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征是所述自耗电极在使用前于200～300℃下预热30～60min，自耗电极的材料为Cr26MoNi2，锤柄材料为25CrMo。

3.按照权利要求1所述的双金属电渣熔铸抗磨锤具的制造方法，其特征是组合式水冷结晶器的材质为铝合金。