CN101811076A - 一种复合齿板及其铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合齿板及其铸造方法，所述齿板通过在其易磨损部位镶铸了耐磨合金块，在齿板铸造时，对基体部分的化学成分组成、熔炼工艺、造型工艺及热处理工艺进行优化。由此方法铸造的齿板，其耐磨合金块与基体部分扩散冶金结合、结合强度高，提高了齿板基体的强韧性和局部区域的耐磨性，因此齿板的使用寿命得到很大提高。

Description

一种复合齿板及其铸造方法
技术领域
本发明涉及一种复合齿板，同时还涉及该齿板的铸造方法，属于金属铸件制造技术领域。
背景技术
颚式破碎机是矿山、水泥和电力等行业广泛使用的破碎机械，齿板是其主要的易磨损件，其工作条件恶劣，在工作中经受各种物料的冲击与磨损。因此，齿板的性能要求必须满足有合适的硬度,以抵抗物料的磨损；还应具有一定的韧性,以抵抗疲劳剥落并防止裂断,即具有较好的强韧性。
长期以来多采用高锰钢、超高锰钢及高铬合金钢等钢种制造，使用寿命有限，需要经常更换齿板。由于齿板质量大（>1.6吨/件），体积大（大约1800×1200×（80-150）毫米），破碎机每次更换齿板停机时间长。同时，每块齿板价格高，齿板的更换和消耗给生产和成本带来很大的影响。通过对更换下来的报废齿板进行分析研究，发现报废齿板的磨损区域很不均匀，严重磨损区域（即齿板的易磨损部位）都集中在齿板下侧（破碎机出料口一侧）不到整块齿板1/2的位置，而齿板上侧（破碎机进料口一侧）磨损极少。根据这一情况,齿板的结构及其铸造方法还有待进一步改进，以提高产品的质量和延长齿板使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合齿板，同时提供该复合齿板的铸造方法，以提高齿板的质量并延长其使用寿命。
本发明的技术方案如下：
首先设计一种复合齿板，包括耐磨合金块和基体部分，耐磨合金块镶嵌于基体部分，并且耐磨合金块位于齿板的易磨损部位，以增强齿板的耐磨性。
同时还对该复合齿板的铸造方法进行优化，所述齿板包括耐磨合金块和基体部分，其铸造方法包括以下步骤：
（1）基体部分的熔炼
基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法进行熔炼，其中基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成：C1.15~1.25%，Mn17~19%，Si≤0.6%，Cr1.6~1.8%，Mo0.5~0.8%，Ti0.06~0.14%，RE0.3%，S≤0.03%，P≤0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质；
（2）造型工艺
采用水玻璃砂造型，将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后，充入二氧化碳硬化砂模，采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1000-1100℃，将步骤（1）中熔炼获得的钢液浇入型腔，冷却凝固后脱模，并进行去砂打磨，所得铸件即为齿板；
（3）齿板的热处理
热处理炉温度加热至400℃时放入齿板，以每小时80℃的速度升温至700℃，保温2-3小时；再升温到1050℃保温8小时，出炉前升温到1080℃，随后将铸件从加热炉中取出，水冷至室温后，再加热到350℃-400℃保温6小时，进行时效处理。
所述的基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法，具体方法包括以下步骤：在熔炼炉底部加入2-3%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量为：石灰80%，萤石20%；回炉超高锰钢和碳素废钢配料，钼铁按照计算量随炉料加入，温度达到1550-1600℃时，按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁，温度为1500℃时，进行终脱氧；钢渣混出，钢水包提前清理干净，烘烤至上下均为红色时，钢水包内放置0.3%稀土硅铁合金，冲入法变质处理后即得符合成分要求的钢液。
所述的钢液在变质后需镇静5-6分钟，当温度为1420-1440℃时扒渣，用于浇注。
本发明由于采用了感应加热预埋耐磨合金块的方法，使耐磨合金块和基体扩散冶金结合，结合强度高，提高了齿板基体的强韧性和局部区域的耐磨性，因此齿板的使用寿命得到很大提高；同时铸件在经优化的热处理工艺处理之后，齿板的抗拉强度σb大于840Mpa，屈服强度σs大于580Mpa，冲击韧性值ak大于180J/cm2。
具体实施方式
实施例1
本实施例齿板的铸造方法
（1）基体部分的熔炼工艺
基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成：C1.15%，Mn17%，Si0.6%，Cr1.6%，Mo0.5%，Ti0.06%，RE0.3%，S0.03%，P0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质，其熔炼工艺包括以下步骤：在熔炼炉底部加入2%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量为：石灰80%，萤石20%；回炉超高锰钢和碳素废钢配料，钼铁按照计算量随炉料加入，温度达到1550℃时，按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁，温度为1500℃时，进行终脱氧；钢渣混出，钢水包提前清理干净，烘烤至上下均为红色时，钢水包内放置0.3%稀土硅铁合金，冲入法变质处理；
（2）造型工艺
采用水玻璃砂造型，将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后，充入二氧化碳硬化砂模，采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1000℃，将步骤（1）中熔炼好的钢液镇静5分钟，当温度为1420℃时扒渣，浇入型腔，冷却凝固后脱模，并进行去砂打磨，所得铸件即为齿板；
（3）热处理工艺
热处理炉温度加热至400℃时放入齿板，以每小时80℃的速度升温至700℃，保温2小时；再升温到1050℃，保温8小时，出炉前升温到1080℃，随后将铸件从加热炉中取出，水冷至室温后，再加热到350℃保温6小时，进行时效处理。
经处理后的齿板其抗拉强度σb达到850Mpa，屈服强度σs达到590Mpa，冲击韧性值ak为190J/cm2。
实施例2
本实施例齿板的铸造方法
（1）基体部分的熔炼工艺
基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成：C1.2%，Mn18%，Si0.5%，Cr1.7%，Mo0.65%，Ti0.10%，RE0.3%，S0.02%，P0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质，其熔炼工艺包括以下步骤：在熔炼炉底部加入2.5%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量为：石灰80%，萤石20%；回炉超高锰钢和碳素废钢配料，钼铁按照计算量随炉料加入，温度达到1575℃时，按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁，温度为1500℃时，进行终脱氧；钢渣混出，钢水包提前清理干净，烘烤至上下均为红色时，钢水包内放置0.3%稀土硅铁合金，冲入法变质处理；
（2）造型工艺
采用水玻璃砂造型，将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后，充入二氧化碳硬化砂模，采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1050℃，将步骤（1）中熔炼好的钢液镇静5分钟，当温度为1430℃时扒渣，浇入型腔，冷却凝固后脱模，并进行去砂打磨，所得铸件即为齿板；
（3）热处理工艺
热处理炉温度加热至400℃时放入齿板，以每小时80℃的速度升温至700℃，保温2小时；再升温到1050℃，保温8小时，出炉前升温到1080℃，随后将铸件从加热炉中取出，水冷至室温后，再加热到370℃保温6小时，进行时效处理。
经处理后的齿板其抗拉强度σb达到860Mpa，屈服强度σs达到600Mpa，冲击韧性值ak为180J/cm2。
实施例3
本实施例齿板的铸造方法
（1）基体部分的熔炼工艺
基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成：C1.25%，Mn19%，Si0.3%，Cr1.8%，Mo0.8%，Ti0.14%，RE0.3%，S0.01%，P≤0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质，其熔炼工艺包括以下步骤：在熔炼炉底部加入3%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量为：石灰80%，萤石20%；回炉超高锰钢和碳素废钢配料，钼铁按照计算量随炉料加入，温度达到1600℃时，按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁，温度为1500℃时，进行终脱氧；钢渣混出，钢水包提前清理干净，烘烤至上下均为红色时，钢水包内放置0.3%稀土硅铁合金，冲入法变质处理；
（2）造型工艺
采用水玻璃砂造型，将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后，充入二氧化碳硬化砂模，采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1100℃，将步骤（1）中熔炼好的钢液镇静6分钟，当温度为1440℃时扒渣，浇入型腔，冷却凝固后脱模，并进行去砂打磨，所得铸件即为齿板；
（3）热处理工艺
热处理炉温度加热至400℃时放入齿板，以每小时80℃的速度升温至700℃，保温3小时；再升温到1050℃保温8小时，出炉前升温到1080℃，随后将铸件从加热炉中取出，水冷至室温后，再加热到400℃保温6小时，进行时效处理。
经处理后的齿板其抗拉强度σb为840Mpa，屈服强度σs为580Mpa，冲击韧性值ak为195J/cm2。

Claims (4)

1.一种复合齿板，其特征在于：所述齿板包括耐磨合金块和基体部分，耐磨合金块镶嵌于基体部分，并且耐磨合金块位于齿板的易磨损部位。
2.一种如权利要求1所述的复合齿板的铸造方法，其特征在于：所述齿板包括耐磨合金块和基体部分，其铸造方法包括以下步骤：
（1）基体部分的熔炼
基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法进行熔炼，其中基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成：C1.15~1.25%，Mn17~19%，Si≤0.6%，Cr1.6~1.8%，Mo0.5~0.8%，Ti0.06~0.14%，RE0.3%，S≤0.03%，P≤0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质；
（2）造型工艺
采用水玻璃砂造型,将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后，充入二氧化碳硬化砂模，采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1000-1100℃，将步骤（1）中熔炼获得的钢液浇入型腔，冷却凝固后脱模，并进行去砂打磨，所得铸件即为齿板；
（3）齿板的热处理
热处理炉温度加热至400℃时放入齿板，以每小时80℃的速度升温至700℃，保温2-3小时；再升温到1050℃保温8小时，出炉前升温到1080℃，随后将铸件从加热炉中取出，水冷至室温后，再加热到350℃-400℃保温6小时。
3.根据权利要求2所述的一种复合齿板的铸造方法，其特征在于：所述的基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法，具体方法包括以下步骤
在熔炼炉底部加入2-3%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量为：石灰80%，萤石20%；回炉超高锰钢和碳素废钢配料，钼铁按照计算量随炉料加入，温度达到1550-1600℃时，按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁，温度为1500℃时，进行终脱氧；钢渣混出，钢水包提前清理干净，烘烤至上下均为红色时，钢水包内放置0.3%稀土硅铁合金，冲入法变质处理后即得符合成分要求的钢液。
4.根据权利要求3所述的一种复合齿板的铸造方法，其特征在于：所述的钢液在变质后需镇静5-6分钟，当温度为1420-1440℃时扒渣，用于浇注。
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