CN102000620B - 分级破碎机的整体破碎齿及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分级破碎机的整体破碎齿及其制作方法，该整体破碎齿以合金高锰钢为主要材料，采用消失模整体铸造，整体破碎齿（3）的中心有带键槽（4）的齿辊孔（5），在整体破碎齿（3）的外壁上有外圆齿（6），外圆齿（6）上镶铸硬质合金棒（2）。本发明生产的整体破碎齿强度和韧性好，硬度和耐磨性较高，并且还能进行切削加工，适合于制造齿套式分级破碎机破碎齿。

Description

分级破碎机的整体破碎齿及其制作方法

技术领域

本发明涉及破碎机的破碎齿，具体涉及一种分级破碎机的整体破碎齿及其制作方法。

背景技术

众所周知，分级破碎机主要适用于煤炭、冶金、建材、化工等行业脆性块状物料的粗、中级破碎。特别是在煤炭行业，使用三机破碎原煤只要经过除铁、除杂、无须除矸，便可直接进行破碎，破碎出的物料，粒度均匀，过粉碎率低，从而简化了选煤工艺，降低了投资和生产成本。因此，自投放市场以来，受到了众多用户的好评。 

但随着煤炭资源的深度开采，造成煤炭的品味降低，煤炭的洗选加工压力增大，尤为明显的是含矸量增多、原煤的硬度增加带来前所未有的挑战，这就要求分级破碎机的破碎齿既要具有足够的耐磨性，又要有比较高的韧性，同时还要具有易加工性和可更换性。毫无疑问，要提高破碎齿的耐磨性能，所用材料的硬度就要增加，但随着硬度的提高，抗冲击韧性就必然会下降，同时带来更大的问题是切削加工难度加大，高硬度材质的破碎齿根本无法金加工。到目前为止，可以说分级破碎机的破碎齿的选材、制作方法还没有真正得到解决，其问题的关键是很难解决材料的耐磨性与韧性和易加工性这三者之间的矛盾。若采用折中的方法，三者均作出一些让步和牺牲，或许能解决这一问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种分级破碎机整体破碎齿及其制作方法，齿套式分级破碎机破碎齿依该制作方法生产，整体破碎齿强度和韧性好，硬度和耐磨性也较高，并且还能进行切削加工。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该整体破碎齿以合金高锰钢为主要材料，采用消失模整体铸造，整体破碎齿的中心有带键槽的齿辊孔，在整体破碎齿的外壁上有外圆齿，外圆齿上镶铸硬质合金棒。

其中，合金高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.21％～1.30％、Si 0.58％～0.76％、S 0.04％～0.05％、P 0.04％～0.06％、Mn 13.12％～13.74％、Cr 1.87％～2.16％、MO 0.45％～0.57％、V 0.14％～0.19％、Ti 0.15％～0.21％、RE 0.39％～0.49％、B 0.42％～0.51％、Fe 79.96％～81.59％。

其中，在整体破碎齿的外圆齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径为4～5mm，其化学成分的质量分数为：WC 80％、粘结剂20％，性能为：密度 /t.m^-3 13.4～13.8、抗弯强度 /Mpa 2400～2480、硬度(HRA) 80～83.5。

其中，硬质合金棒的末端焊接元钉。

其中，该整体破碎齿的制作方法包括以下步骤：

（1）硬质合金棒的处理过程：首先，将外购直径为4～5mm的YG20硬质合金棒切割成长度相同的小段，在每一小段合金棒的一端焊接直径比合金棒小1mm的元钉；然后，手持元钉一端将硬质合金棒用砂布砂光，再用汽油清洗，涂上质量浓度30-50%的硫酸铜溶液，使其表面生成保护层；

（2）合金高锰钢的生产过程：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化后调整成分，成分合格后，将温度升高至1580℃～1600℃扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧，并在浇注包的底部预先加入占钢液质量0.90％～1.10％的稀土、0.40％～0.50％的钛铁、0.30％～0.40％的钒铁，其粒度小于6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板，采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人工搅拌后静置2～3分钟，当钢液温度降至1460℃～1470℃时，浇入消失模中；

（3）消失模铸造过程：首先，用铝合金制作整体破碎齿可发性聚苯乙烯泡沫塑料模的模具，用该模具制作泡沫塑料模，要求制作的泡沫塑料模尺寸精度高、表面光洁；接着，在整体破碎齿泡沫塑料模的外圆齿的每个齿面上钻制两个对角排列直径为4～5mm的小孔，且相邻的小孔位置错开，小孔深度比齿高尺寸深5mm左右；然后，在小孔中插入切割成段并经过处理的YG20硬质合金棒，硬质合金棒上焊接的元钉外露于泡沫塑料模，其作用是在浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移；其次，粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；最后，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，但在整体破碎齿泡沫塑料模的内孔表面填入的是石英砂，使铸件内外冷却速度不同，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，浇注前开启真空泵，负压真空度设置为0.06Mpa，当钢液温度降至1460℃～1470℃时，浇入消失模中；在整个浇注过程中，将占钢液质量为1.00％～1.30％的B₄C颗粒自始至终均匀地随流加入，以此形成整体破碎齿铸件；

    （4）热处理过程：浇注后，待整体破碎齿铸件冷却到1000℃～1030℃时，将砂箱中的铁丸砂放出，用行车将整体破碎齿铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方，在上下、前后四个方向，向温度在990℃～1000℃的整体破碎齿铸件外圆齿上喷水淬火，室温后清除浇、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）破碎齿采用消失模整体铸造，无需拔模，并且尺寸精度高、加工余量少、表面光洁，克服了其他铸造方法整体铸造的一些缺陷，同时也不需要用手工焊接的方法在破碎齿上堆焊耐磨材料，既减轻了劳动强度，又大大提高了整体破碎齿的使用寿命；（2）整体破碎齿采用合金高锰钢为主要材料，该材质初始硬度高，基体的强韧性好，镶铸的YG20硬质合金棒形成硬质相，达到了硬度好韧性又佳的效果；（3）本发明的整体破碎齿采用消失模铸造方法和热处理工艺，外表面用铁丸砂，内孔用石英砂，达到了同一铸件不同部位有不同的硬度值，整体破碎齿中的齿辊孔需要加工，其硬度为HRC 30～35，整体破碎齿的外圆齿不需加工，其基体硬度为HRC 40～45，既保证了可加工性，又有较高的耐磨性；（4）本发明的整体破碎齿镶铸的硬质合金棒所需数量少，重量轻，成本低，工作过程中不易脱落，效果好；（5）本发明的整体破碎齿采用铸件余热淬火处理的方法，既减少铸件脱碳，又节约了二次加热所需的能源。

附图说明

图1为本发明整体破碎齿图2中B一B剖视示意图。

图2为本发明整体破碎齿图1中A向视图示意图。

图中：1为元钉，2为硬质合金棒，3为整体破碎齿，4为键槽，5为齿辊孔，6为外圆齿。

具体实施方式

下面结合实施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。

如图1、2所示，该整体破碎齿以合金高锰钢为主要材料，采用消失模整体铸造，整体破碎齿3的中心有带键槽4的齿辊孔5，在整体破碎齿3的外壁上有外圆齿6，外圆齿6上镶铸硬质合金棒2。

其中，合金高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.21％～1.30％、Si 0.58％～0.76％、S 0.04％～0.05％、P 0.04％～0.06％、Mn 13.12％～13.74％、Cr 1.87％～2.16％、MO 0.45％～0.57％、V 0.14％～0.19％、Ti 0.15％～0.21％、RE 0.39％～0.49％、B 0.42％～0.51％、Fe 79.96％～81.59％。

其中，在整体破碎齿的外圆齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径为4～5mm，其化学成分的质量分数为：WC 80％、粘结剂20％，性能为：密度 /t.m^-3 13.4～13.8、抗弯强度 /Mpa 2400～2480、硬度(HRA) 80～83.5。

其中，硬质合金棒2的末端焊接元钉1。

实施例1与2：生产FP5008A与FP5012A分级破碎机的整体破碎齿，该整体破碎齿依以下步骤制作：

（1）硬质合金棒的处理过程：首先，将外购直径为4～5mm的YG20硬质合金棒切割成长度相同的小段，在每一小段

合金棒的一端焊接直径比合金棒小1mm的元钉；然后，手持元钉一端将硬质合金棒用砂布砂光，再用汽油清洗，涂上质量浓度30-50%的硫酸铜溶液，使其表面生成保护层；

（2）合金高锰钢的生产过程：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化后调整成分，成分合格后，将温度升高至1580℃～1600℃扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧，并在浇注包的底部预先加入占钢液质量0.90％～1.10％的稀土、0.40％～0.50％的钛铁、0.30％～0.40％的钒铁，其粒度小于6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板，采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人工搅拌后静置2～3分钟，当钢液温度降至1460℃～1470℃时，浇入消失模中；

（3）消失模铸造过程：首先，用铝合金制作整体破碎齿可发性聚苯乙烯泡沫塑料模的模具，用该模具制作泡沫塑料模，要求制作的泡沫塑料模尺寸精度高、表面光洁；接着，在整体破碎齿泡沫塑料模的外圆齿的每个齿面上钻制两个对角排列直径为4～5mm的小孔，且相邻的小孔位置错开，小孔深度比齿高尺寸深5mm左右；然后，在小孔中插入切割成段并经过处理的YG20硬质合金棒，硬质合金棒上焊接的元钉外露于泡沫塑料模，其作用是在浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移；其次，粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；最后，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，但在整体破碎齿泡沫塑料模的内孔表面填入的是石英砂，使铸件内外冷却速度不同，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，浇注前开启真空泵，负压真空度设置为0.06Mpa，当钢液温度降至1460℃～1470℃时，浇入消失模中；在整个浇注过程中，将占钢液质量为1.00％～1.30％的B₄C颗粒自始至终均匀地随流加入，以此形成整体破碎齿铸件；

    （4）热处理过程：浇注后，待整体破碎齿铸件冷却到1000℃～1030℃时，将砂箱中的铁丸砂放出，用行车将整体破碎齿铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方，在上下、前后四个方向，向温度在990℃～1000℃的整体破碎齿铸件外圆齿上喷水淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。

Claims (2)

1.一种分级破碎机的整体破碎齿，整体破碎齿（3）的中心有带键槽（4）的齿辊孔（5），在整体破碎齿（3）的外壁上有外圆齿（6），该整体破碎齿以合金高锰钢为主要材料，采用消失模整体铸造，外圆齿（6）上镶铸硬质合金棒（2）；其特征在于：其中，合金高锰钢的化学成分的质量分数为：C 1.21％～1.30％、Si 0.58％～0.76％、S 0.04％～0.05％、P 0.04％～0.06％、Mn 13.12％～13.74％、Cr 1.87％～2.16％、MO 0.45％～0.57％、V 0.14％～0.19％、Ti 0.15％～0.21％、RE 0.39％～0.49％、B 0.42％～0.51％、Fe 79.96％～81.59％。

2.根据权利要求1所述的一种分级破碎机的整体破碎齿的制作方法，其特征在于该制作方法包括以下步骤：

（1）硬质合金棒的处理过程：首先，将外购直径为4～5mm的YG20硬质合金棒切割成长度相同的小段，在每一小段

合金棒的一端焊接直径比合金棒小1mm的元钉；然后，手持元钉一端将硬质合金棒用砂布砂光，再用汽油清洗，涂上质量浓度30-50%的硫酸铜溶液，使其表面生成保护层；

（2）合金高锰钢的生产过程：将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化后调整成分，成分合格后，将温度升高至1580℃～1600℃扒渣，加入占钢液质量为0.30％的铝块脱氧，并在浇注包的底部预先加入占钢液质量0.90％～1.10％的稀土、0.40％～0.50％的钛铁、0.30％～0.40％的钒铁，其粒度小于6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板，采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人工搅拌后静置2～3分钟，当钢液温度降至1460℃～1470℃时，浇入消失模中；

（3）消失模铸造过程：首先，用铝合金制作整体破碎齿可发性聚苯乙烯泡沫塑料模的模具，用该模具制作泡沫塑料模，要求制作的泡沫塑料模尺寸精度高、表面光洁；接着，在整体破碎齿泡沫塑料模的外圆齿的每个齿面上钻制两个对角排列直径为4～5mm的小孔，且相邻的小孔位置错开，小孔深度比齿高尺寸深5mm左右；然后，在小孔中插入切割成段并经过处理的YG20硬质合金棒，硬质合金棒上焊接的元钉外露于泡沫塑料模，其作用是在浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移；其次，粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温度为50℃的烘房烘干；最后，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，但在整体破碎齿泡沫塑料模的内孔表面填入的是石英砂，使铸件内外冷却速度不同，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，浇注前开启真空泵，负压真空度设置为0.06Mpa，当钢液温度降至1460℃～1470℃时，浇入消失模中；在整个浇注过程中，将占钢液质量为1.00％～1.30％的B₄C颗粒自始至终均匀地随流加入，以此形成整体破碎齿铸件；

    （4）热处理过程：浇注后，待整体破碎齿铸件冷却到1000℃～1030℃时，将砂箱中的铁丸砂放出，用行车将整体破碎齿铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方，在上下、前后四个方向，向温度在990℃～1000℃的整体破碎齿铸件外圆齿上喷水淬火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220℃保温2h出炉空冷。

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