CN101690903A

CN101690903A - 一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头及其制造方法

Info

Publication number: CN101690903A
Application number: CN200910184653A
Authority: CN
Inventors: 卓荣明; 卜云峰
Original assignee: Huaiyin Institute of Technology
Current assignee: Huaiyin Institute of Technology
Priority date: 2009-08-14
Filing date: 2009-08-14
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2029-08-14
Also published as: CN101690903B

Abstract

本发明公开了一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头及其制造方法，该锤头全部采用高铬铸铁消失模铸造而成，高铬铸铁的化学成分的质量分数为：C 2.60％～3.20％、Si 0.5％～1.0％、S＜0.06、P＜0.07、Mn 0.5％～1.0％、Cu 0.8％～1.2％、Cr 15.0％～27.0％、Mo 1.2％～1.8％、V 0.10％～0.20％、Ti 0.15％～0.25％、B 0.08％～0.12％、RE 0.08％～0.15％、Mg 0.004％～0.007％、Fe 63.943％～78.986％。本发明的高铬铸铁材料强韧性好，锤头中加入圆钢骨架，锤头硬度高、耐磨性好，在使用过程中不会发生断裂现象。

Description

一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头及其制造方法

技术领域

本发明涉及破碎机锤头，具体涉及一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头及其制造方法。

背景技术

长期以来，在破碎机械行业广泛使用高铬铸铁、高锰钢等材料来制造各类锤式破碎机锤头。但由于上述材料的自身特点，使用过程中都存在一些问题：高铬铸铁锤头虽然硬度高、耐磨性好，但韧性差，尤其是大、中型锤头在破碎冲击力的作用下很容易产生断裂；高锰钢锤头虽然具有高韧性和高冲击力下的硬化能力，但锤头工作时，其冲击作用力还不够强烈，不能发挥冲击硬化的特性，造成磨损快、使用寿命短；因此，上述两种材料制作的锤头在使用上都受到限制。

目前，采用镶嵌铸造法制作破碎机锤头，锤头工作面部位(也就是与破碎物接触的部位)采用高铬铸铁，锤柄部位采用韧性较好的铸钢，这就需要以铸造的方法先制作锤柄，然后用镶嵌铸造法浇注锤头。问题是在常温下的锤柄与高温的高铬铸铁铁液接触会引发强烈的反应，两者无法形成理想的冶金结合。因此，必须将锤柄部分加热到600℃以上再浇注高铬铸铁铁液才能形成比较牢固的镶嵌件。该方法不但制作工艺复杂、生产效率低，而且生产环境非常恶劣。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头及其制造方法，整个锤头全部采用强韧性较好的高铬铸铁通过消失模铸造方法生产，生产的锤头耐磨性好，使用过程中不断裂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该锤头全部采用高铬铸铁铸造而成，高铬铸铁的化学成分的质量分数为：C 2.60％～3.20％、Si 0.5％～1.0％、S＜0.06、P＜0.07、Mn 0.5％～1.0％、Cu 0.8％～1.2％、Cr 15.0％～27.0％、M01.2％～1.8％、V 0.10％～0.20％、Ti 0.15％～0.25％、B 0.08％～0.12％、RE 0.08％～0.15％、Mg 0.004％～0.007％、Fe 63.943％～78.986％。

本发明的锤头，在锤头的中心位安置骨架。

本发明的锤头，在锤头的中心位安置Ω形骨架。

本发明的锤头，在锤头的中心位安置Ω形骨架，Ω形骨架由圆钢制成，Ω形骨架的圆钢为Φ10～Φ20mm牌号20的圆钢。

本发明的锤头，Ω形骨架在高度方向的两端比消失模长15-25mm。

本发明的锤头的制造方法，该制造方法包括高铬铸铁的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程，其中，高铬铸铁的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，铁液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁和铜板，完全熔化后升温至1470℃扒渣，加入碎玻璃、莹石另造新渣，再次扒渣后升温至1480℃插入占铁液质量0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的铁液进行变质处理，在浇注包的底部预先加入占铁液质量0.30％～0.40％的稀土、0.20％～0.30％的钛铁、0.20％～0.30％的镁、0.20％～0.30％的钒铁、0.15％～0.20％的硼铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板；人工搅拌，静置2～3分钟将高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用铝合金制作成型锤头聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模的模具，该模具为成型锤头泡沫塑料模的一半，也就是依锤头厚度方向的中心线分开的一半，用模具打出的其中之一的半边锤头泡沫塑料模预留安置骨架的位置，待另一半边锤头泡沫塑料模打出后，两半边模涂上粘结剂安置骨架后粘合，并将浇注系统、冒口粘贴在两半模上；然后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头铸件，高铬铸铁铁液浇注温度为1420℃～1460℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到960℃～970℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出空冷，室温后清除冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。

本发明具有以下优点：(1)锤头的高铬铸铁变质处理后韧性大大增加，冲击韧性/(J.cm^-2)达到14～19，是普通高铬铸铁的1～2倍，为锤头在使用过程中不断裂奠定基础；(2)在锤头的中心位安置了Ω形圆钢骨架，大大增加了锤头承受冲击载荷的能力，完全能做到锤头在使用过程中不断裂；(3)锤头采用消失模铸造，工艺简单、生产效率高，质量稳定可靠，并解决了传统镶嵌铸造法制作破碎机锤头生产环境恶劣的根本问题；(4)使用单一高铬铸铁生产锤头，解决了镶嵌铸造法两种材料回收重熔再利用的难题，降低成本效果显著；(5)采用包内冲入法对脱氧后的铁液进行变质处理，在浇注包的底部预先加入占铁液质量0.30％的稀土、0.20％的钛铁、0.20％的镁、0.20％的钒铁、0.15％的硼铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板，其目的是避免合金过早上浮，造成大量烧损，保证锤头质量。

附图说明

图1为本发明锤头的示意图之一

图2为本发明锤头的示意图之二

图3为本发明锤头的示意图之三

具体实施方式

下面结合实例进一步说明本发明的技术解决方案，但不能理解为这些实例是对技术方案的限制。

实例1：生产单重为200N的锤头，全部采用高铬铸铁铸造，高铬铸铁的化学成分的质量分数为：C 2.61％、Si 0.72％、S 0.031％、P 0.06％、Mn 0.69％、Cu 0.82％、Cr 15.3％、Mo 1.3％、V 0.10％、Ti 0.12％、B 0.082％、RE 0.092％、Mg 0.004％、Fe 78.071％。

本发明的锤头，在锤头中心位安置Ω形圆钢骨架，圆钢直径为10mm，为了做到浇注过程中消失模气化时，保证圆钢骨架不位移，圆钢骨架在高度方向的两端比消失模长15mm以上，见图1；圆钢骨架能防止锤头工作时因冲击载荷过大而断裂，其原理与钢筋安放在混凝土中，大大增加承受拉应力相同。

本发明的锤头采用消失模铸造方法生产，其中，高铬铸铁的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，铁液熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁和铜板，完全熔化后升温至1470℃扒渣，加入碎玻璃、莹石另造新渣，再次扒渣后升温至1480℃插入占铁液质量为0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的铁液进行变质处理，在浇注包的底部预先加入占铁液质量0.30％的稀土、0.20％的钛铁、0.20％的镁、0.20％的钒铁、0.15％的硼铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板，其目的是避免合金过早上浮，造成大量烧损；人工搅拌，静置2～3分钟将高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用铝合金制作成型锤头聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模的模具，该模具为成型锤头泡沫塑料模的一半，也就是依锤头厚度方向的中心线分开的一半，用模具打出的其中之一的半边锤头泡沫塑料模预留安置骨架的位置，待另一半锤头泡沫塑料模打出后，两半边模涂上粘结剂安置圆钢骨架后粘合，并将浇注系统、冒口等粘贴在两半模上；然后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干的整体消失模一同埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头铸件，高铬铸铁铁液浇注温度为1420℃～1460℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到960℃～970℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出空冷，室温后清除冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。

实例2：生产单重为400N的锤头，采用高铬铸铁铸造而成，高铬铸铁的化学成分的质量分数为：C 2.82％、Si 0.85％、S 0.030％、P 0.07％、Mn 0.77％、Cu 0.96％、Cr 19.50％、M01.45％、V 0.12％、Ti 0.15％、B 0.091％、RE 0.11％、Mg 0.0045％、Fe 73.0745％。

本发明的锤头，在锤头中心位安置Ω形圆钢骨架，圆钢直径为15mm，为了做到浇注过程中消失模气化时，保证圆钢骨架不位移，圆钢骨架在高度方向的两端比消失模长20mm以上，见图2；圆钢骨架能防止锤头工作时因冲击载荷过大而断裂，其原理与钢筋安放在混凝土中，大大增加承受拉应力相同。

本发明的锤头采用消失模铸造方法生产，其中，高铬铸铁的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，铁液熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁和铜板，完全熔化后升温至1470℃扒渣，加入碎玻璃、莹石另造新渣，再次扒渣后升温至1480℃插入占铁液质量0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的铁液进行变质处理，在浇注包的底部预先加入占铁液质量0.35％的稀土、0.25％的钛铁、0.25％的纯镁、0.25％的钒铁、0.18％的硼铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板，其目的是避免合金过早上浮，造成大量烧损；人工搅拌，静置2～3分钟将高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用铝合金制作成型锤头聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模的模具，该模具为成型锤头泡沫塑料模的一半，也就是依锤头厚度方向的中心线分开，用模具打出的半边锤头泡沫塑料模预留安置圆钢骨架的位置，待另一半锤头泡沫塑料模打出后，两半边模涂上粘结剂安置圆钢骨架后粘合，并将浇注系统、冒口等粘贴在两半模上；然后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干的整体消失模一同埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头铸件，高铬铸铁铁液浇注温度为1420℃～1460℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到960℃～970℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出空冷，室温后清除冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。

实例3：生产单重为600N的锤头，采用高铬铸铁铸造而成，高铬铸铁的化学成分的质量分数为：C 2.93％、Si 0.95％、S 0.029％、P 0.06％、Mn 0.91％、Cu 1.12％、Cr 25.4％、Mo 1.72％、V 0.14％、Ti 0.18％、B 0.11％、RE 0.13％、Mg 0.005％、Fe 66.316％。

本发明的锤头，在锤头中心位安置Ω形圆钢骨架，圆钢直径为20mm，为了做到浇注过程中消失模气化时，保证圆钢骨架不位移，圆钢骨架在高度方向的两端比消失模长25mm以上，见图3；圆钢骨架能防止锤头工作时因冲击载荷过大而断裂，其原理与钢筋安放在混凝土中，大大增加承受拉应力相同。

本发明的锤头采用消失模铸造方法生产，其中，高铬铸铁的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，铁液熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁和铜板，完全熔化后升温至1470℃扒渣，加入碎玻璃、莹石另造新渣，再次扒渣后升温至1480℃插入占铁液质量0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的铁液进行变质处理，在浇注包的底部预先加入占铁液质量为0.40％的稀土、0.30％的钛铁、0.30％的镁、0.30％的钒铁、0.20％的硼铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板，其目的是避免合金过早上浮，造成大量烧损；人工搅拌，静置2～3分钟将高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用铝合金制作成型锤头聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模的模具，该模具为成型锤头泡沫塑料模的一半，也就是依锤头厚度方向的中心线分开，用模具打出的半边锤头泡沫塑料模预留安置圆钢骨架的位置，待另一半锤头泡沫塑料模打出后，两半边模涂上粘结剂安置圆钢骨架后粘合，并将浇注系统、冒口等粘贴在粘合的两半模上；然后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干的整体消失模一同埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头铸件，高铬铸铁铁液浇注温度为1420℃～1460℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到960℃～970℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出空冷，室温后清除冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。

Claims

1.一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头，其特征在于：该锤头全部采用高铬铸铁铸造而成，高铬铸铁的化学成分的质量分数为：C 2.60％～3.20％、Si 0.5％～1.0％、S＜0.06、P＜0.07、Mn 0.5％～1.0％、Cu 0.8％～1.2％、Cr15.0％～27.0％、Mo 1.2％～1.8％、V 0.10％～0.20％、Ti0.15％～0.25％、B 0.08％～0.12％、RE 0.08％～0.15％、Mg 0.004％～0.007％、Fe 63.943％～78.986％。

2.根据权利要求1所述的一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头，其特征在于：在锤头的中心位安置骨架。

3.根据权利要求2所述的一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头，其特征在于：在锤头的中心位安置Ω形骨架。

4.根据权利要求3所述的一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头，其特征在于：在锤头的中心位安置Ω形骨架，Ω形骨架由圆钢制成，Ω形骨架的圆钢为Φ10～Φ20mm牌号20的圆钢。

5.根据权利要求4所述的一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头，其特征在于：Ω形骨架在高度方向的两端比消失模长15-25mm。

6.根据权利要求1所述的一种不断裂的高铬铸铁破碎机锤头的制造方法，其特征在于：该制造方法包括高铬铸铁的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程，其中，高铬铸铁的生产过程为：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，铁液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁和铜板，完全熔化后升温至1470℃扒渣，加入碎玻璃、莹石另造新渣，再次扒渣后升温至1480℃插入占铁液质量0.30％的铝块脱氧；采用包内冲入法对脱氧后的铁液进行变质处理，在浇注包的底部预先加入占铁液质量0.30％～0.40％的稀土、0.20％～0.30％的钛铁、0.20％～0.30％的镁、0.20％～0.30％的钒铁、0.15％～0.20％的硼铁，其粒度小于6mm，并在上述材料上覆盖铁屑或钢板；人工搅拌，静置2～3分钟将高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头铸件；其中，消失模铸造过程为：首先，用铝合金制作成型锤头聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模的模具，该模具为成型锤头泡沫塑料模的一半，也就是依锤头厚度方向的中心线分开的一半，用模具打出的其中之一的半边锤头泡沫塑料模预留安置骨架的位置，待另一半边锤头泡沫塑料模打出后，两半边模涂上粘结剂安置骨架后粘合，并将浇注系统、冒口粘贴在两半模上；然后，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50～60Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实；最后，高铬铸铁铁液浇入消失模中形成锤头铸件，高铬铸铁铁液浇注温度为1420℃～1460℃，负压真空度为0.02～0.04Mpa；其中，热处理过程为：浇注后，待锤头铸件冷却到960℃～970℃时，将锤头铸件从消失模砂箱中吊出空冷，室温后清除冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。