CN104878320B - 一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件，该铸件化学组成的重量百分比为：C 0.15～0.35，Si 0.50～2.50，Mn≤2.5，P≤0.04，S≤0.02，Cr 0.3～0.5，Ni 0.4～0.6，Mo≤0.5，Cu≤0.2，V 0.25～0.35，其余为Fe和不可避免的微量杂质。还公开了一种用于生产上述高强度铸件的工艺，使铸件具有较好的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性，在低温工况下仍具备良好的韧性，适用于矿山及建筑用移动破碎站的生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸件及其生产工艺，具体的说是一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件及其生产工艺。
背景技术
矿山及建筑用移动破碎站是直接用于矿物开采和富选等作业的机械。包括采矿机械和选矿机械。以破碎机为例，破碎机为矿山及建筑用移动破碎站，尤其是大型高效移动破碎站中的一类重型机械，广泛运用于工业生产中。在破碎机中，除了衬板外，还包括筒体、调整环、主支架、配重块、锥体等重要零部件，这些零部件的冲击载荷小于衬板，但需要其仍具备高强度以及较高的耐磨性。传统的矿山及建筑用移动破碎站的铸件存在强度不足，易磨损、腐蚀，且在低温工况下易开裂的问题，尤其不便于破碎机在严寒地区的使用。由于破碎机中铸件的体型较大，厚度较厚，对于生产中的温度和时间的参数要求也较高，否则容易生产出性能较差的产品，从而破碎机的影响使用。
发明内容
本发明提供了一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件及其生产工艺，其目的在于解决矿山及建筑用移动破碎站的铸件性能差、生产难度大的问题。
一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件，其特征在于，该铸件化学组成的重量百分比为：C 0.15～0.35，Si 0.50～2.50，Mn ≤2.5，P ≤0.04，S ≤0.02，Cr 0.3～0.5，Ni 0.4～0.6，Mo ≤0.5，Cu ≤0.2，V 0.25～0.35，其余为Fe和不可避免的微量杂质。
进一步的，所述铸件为破碎机中的筒体、调整环、主支架、配重块或锥体。
一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件的生产工艺，其步骤如下：
（1）将钢屑、无锈渍的低碳冲片压块和微碳铬铁混合后通过电炉加热融化，形成熔融状态的钢水；
（2）将熔融后的钢水加入AOD精炼炉中进行精炼；
（3）在精炼后的钢水中加入硅铁和电解锰进行熔炼；
（4）加入经过除锈后的同牌号的回炉料进行熔炼，待钢水熔融后，取样用光谱仪做化学成份分析；
（5）针对化学成份分析后的结果，对钢水进行合金成份微调；所加入的合金物料烘烤至180～220℃再加入；
（6）调整成分合格后，切断电炉电源，加入除渣剂进行除渣至钢水液面无杂质后，闭合电炉电源；
（7）将电炉温度升至1450～1500℃后，先加入纯铝脱氧进行第一步脱氧，而后加入含硅、钙、钡和铝的复合脱氧剂进行第二步脱氧；待电炉进行电磁搅拌4～5分钟后，插入定氧仪探头，测量钢水内氧含量PPM值是否在规定值内，检验合格后出炉；
（8）将钢包烘烤至900～1000℃，包体通红；
（9）将镍板、钼铁、电解铜和钒铁破碎成小块，并用不高于200℃的温度烘干，烘干后置于钢包底部，再将钙、矽、锰复合脱氧剂置于钢包底，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理和终脱氧处理；
（10）在钢包底部接入氩气管道，进行钢包吹氩，吹氩压力≥0.1MPa，吹氩时间≥10分钟；
（11）用工业热风机对砂型烘烤，用砂型铸造铸件；采用全开放式对称型浇注系统进行浇注，浇注温度为1540～1560℃；
（12）浇注1h后，去除压铁；砂箱保温3天后开箱，空冷铸件至300℃以下，机械切割浇冒口，清理残根、飞边、毛刺等；
（13）铸件在900～1050℃进行淬火，保温5～7h，出炉后立即淬水，淬水时间间隔小于90s，再加热至200～250℃回火，保温3～8h，炉冷至小于150℃后进行空冷。
本发明为一种铸件，该铸件具有较好的机械强度、耐磨性、耐腐蚀性以及较强的韧性，适用于矿山及建筑用移动破碎站中。在铸件中添加了Ni、Mo、Cu、V等元素，大大提升了铸件的力学性能，使其具有较高的抗拉强度可达到950～1080MPa，屈服强度≥830MPa，该铸件的冲击功≥63J，延伸率≥15%，断面收缩率≥30%，硬度可达到320～360HBS。从而使铸件在矿山及建筑用移动破碎站中表现出良好的机械性能和较长的使用寿命，大大降低了维护的成本，保证了矿山及建筑用移动破碎站，尤其是大型高效移动破碎站的安全使用。
其中Ni在钢中形成细小的碳化物和氮化物，其质点钉扎在晶界处，在再加热过程中阻止晶粒的长大，在焊接过程中阻止焊接热影响区晶粒的粗化，能够提高铸件的强度，同时对酸碱有较高的耐腐蚀能力；Mo促进铁素体和贝氏体的形成，提高了铸件的强韧性，同时提高了微合金元素V在奥氏体中的固溶度，延迟了微合金碳氮化物的沉淀析出，将使更多的V得以保留至较低温度下从铁素体中析出，产生更大的沉淀强化作用。含Mo碳氮化物的热稳定性较好，保证高温性能；Cu可以强化铁素体，提高铸件的耐腐蚀和耐汽蚀性能，延长铸件的使用寿命；而V在铸件中具有脱酸除氧的作用，且在低温下具有晶间形核能力，从而能够提高低温工况下铸件的冲击韧性。
为了生产上述高强度的铸件，本发明还提供了一种改进后的生产工艺，用于生产大型铸件，具有节能、高效的特点。使用该生产工艺能使生产出的筒体、调整环、主支架、配重块、锥体等部件具有更优越的性能。该生产工艺与传统矿山及建筑用移动破碎站的铸件生产工艺相比，具有以下优点：（1）采用钢屑、无锈渍的低碳冲片压块以及同牌号的回炉料作为原料，在保证产品质量的前提下大大降低了生产成本，合理利用了废弃资源，节能环保。熔炼时，先将钢屑等原料化清后再加入大块的回炉料，以使回炉料在钢水中得以更快地熔融，从而提高生产效率。（2）采用AOD精炼炉对钢水进行精炼，使刚水中P、S等杂质减少，从而提升钢水纯净度。（3）进行炉前快速成分分析和气体含量测定，在出炉的钢水达标，以保证产品的性能。（4）对钢包底部进行吹氩，将杂质与氩气翻滚带出，从而使钢水更纯净。（5）进行三次脱氧处理，使钢水充分脱氧，从而提升产品性能。（6）浇注1小时后，去除压铁，以防止裂纹的产生，减少收缩阻力。（7）采用电解锰代替锰铁加入钢水中，以提高锰的纯度，从而提升铸件的力学性能，使之能更好地应用于大型圆锥破碎机中。（8）熔化合金材料需要热量，且吹氩时氩气吸热，因此钢包需要先经过高温烘烤，使包体通红，以保证足够充裕的钢水温度，使钢水具有合适的浇注温度。（9）浇注前，用工业热风机对砂型烘烤，以免砂型吸潮而导致的产品气孔多，从而大大降低了次品率。
综合上述优点，运用本发明所提供的铸件成分结合生产工艺，能够高效、节能地生产出高质量的矿山及建筑用移动破碎站的铸件（如：移动破碎站中的筒体、调整环、主支架、配重块及锥体等），具有针对性，使其不易开裂，力学性能好。从而提高的使用寿命，减少部件的更换次数，降低了维护成本，同时提高了移动破碎站的工作效率。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步的阐述。
实施例一
一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件的生产工艺，其步骤如下：
（1）采用带中性砂炉衬的中频炉熔炼，将钢屑、无锈渍的低碳冲片压块和微碳铬铁混合后通过电炉加热融化，形成熔融状态的钢水。
（2）将熔融后的钢水加入AOD精炼炉中进行精炼。
（3）在精炼后的钢水中加入硅铁和电解锰进行熔炼。
（4）加入经过除锈后的同牌号的回炉料进行熔炼，待钢水熔融后，取样用光谱仪做化学成份分析。
（5）针对化学成份分析后的结果，对钢水进行合金成份微调；所加入的合金物料烘烤至200℃再加入。
（6）调整成分合格后，切断电炉电源，加入除渣剂进行除渣至钢水液面无杂质后，闭合电炉电源。
（7）将电炉温度升至1460℃后，先加入纯铝脱氧进行第一步脱氧，而后加入含硅、钙、钡和铝的复合脱氧剂进行第二步脱氧；待电炉进行电磁搅拌5分钟后，插入定氧仪探头，测量钢水内氧含量小于8ppm后出炉。
（8）将钢包烘烤至900℃，包体通红。
（9）将镍板、钼铁、电解铜和钒铁破碎成小块，并用不高于200℃的温度烘干，烘干后置于钢包底部，再将钙、矽、锰复合脱氧剂置于钢包底，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理和终脱氧处理。
（10）在钢包底部接入氩气管道，进行钢包吹氩，用压力≥0.1MPa的氩气吹15分钟。
（11）用工业热风机对砂型烘烤，用砂型铸造铸件；采用全开放式对称型浇注系统进行浇注，浇注温度为1543℃。
（12）浇注1h后，去除压铁；砂箱保温3天后开箱，空冷铸件至300℃以下，机械切割浇冒口，清理残根、飞边、毛刺等。
（13）铸件在1010℃进行淬火，保温6h，出炉后立即淬水，淬水时间间隔小于90s，再加热至220℃回火，保温6h，炉冷至小于150℃后进行空冷。
通过上述生产工艺得到该铸件的化学成分如下表（表1）所示：
表1 一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件的化学成分分析表
通过测试得到该铸件的力学性能如下表（表2）所示：
表2 一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件的力学性能测试表
| 抗拉强度（MPa） | 屈服强度（MPa） | 冲击功（J） | 延伸率（%） | 断面收缩率（%） | 硬度（HBS） |
| 997 | 845 | 71 | 16 | 34 | 355 |
实施例二
一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件的生产工艺，其步骤如下：
（1）采用带中性砂炉衬的中频炉熔炼，将钢屑、无锈渍的低碳冲片压块和微碳铬铁混合后通过电炉加热融化，形成熔融状态的钢水。
（2）将熔融后的钢水加入AOD精炼炉中进行精炼。
（3）在精炼后的钢水中加入硅铁和电解锰进行熔炼。
（4）加入经过除锈后的同牌号的回炉料进行熔炼，待钢水熔融后，取样用光谱仪做化学成份分析。
（5）针对化学成份分析后的结果，对钢水进行合金成份微调；所加入的合金物料烘烤至200℃再加入。
（6）调整成分合格后，切断电炉电源，加入除渣剂进行除渣至钢水液面无杂质后，闭合电炉电源。
（7）将电炉温度升至1480℃后，先加入纯铝脱氧进行第一步脱氧，而后加入含硅、钙、钡和铝的复合脱氧剂进行第二步脱氧；待电炉进行电磁搅拌5分钟后，插入定氧仪探头，测量钢水内氧含量小于8ppm后出炉。
（8）将钢包烘烤至900℃，包体通红。
（9）将镍板、钼铁、电解铜和钒铁破碎成小块，并用不高于200℃的温度烘干，烘干后置于钢包底部，再将钙、矽、锰复合脱氧剂置于钢包底，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理和终脱氧处理。
（10）在钢包底部接入氩气管道，进行钢包吹氩，用压力≥0.1MPa的氩气吹15分钟。
（11）用工业热风机对砂型烘烤，用砂型铸造铸件；采用全开放式对称型浇注系统进行浇注，浇注温度为1551℃。
（12）浇注1h后，去除压铁；砂箱保温3天后开箱，空冷铸件至300℃以下，机械切割浇冒口，清理残根、飞边、毛刺等。
（13）铸件在1000℃进行淬火，保温7h，出炉后立即淬水，淬水时间间隔小于90s，再加热至240℃回火，保温4h，炉冷至小于150℃后进行空冷。
通过上述生产工艺得到该铸件的化学成分如下表（表3）所示：
表3 一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件的化学成分分析表
通过测试得到该铸件的力学性能如下表（表4）所示：
表4 一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件的力学性能测试表
| 抗拉强度（MPa） | 屈服强度（MPa） | 冲击功（J） | 延伸率（%） | 断面收缩率（%） | 硬度（HBS） |
| 961 | 833 | 68 | 17 | 34 | 335 |
实施例三
一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件的生产工艺，其步骤如下：
（1）采用带中性砂炉衬的中频炉熔炼，将钢屑、无锈渍的低碳冲片压块和微碳铬铁混合后通过电炉加热融化，形成熔融状态的钢水。
（2）将熔融后的钢水加入AOD精炼炉中进行精炼。
（3）在精炼后的钢水中加入硅铁和电解锰进行熔炼。
（4）加入经过除锈后的同牌号的回炉料进行熔炼，待钢水熔融后，取样用光谱仪做化学成份分析。
（5）针对化学成份分析后的结果，对钢水进行合金成份微调；所加入的合金物料烘烤至200℃再加入。
（6）调整成分合格后，切断电炉电源，加入除渣剂进行除渣至钢水液面无杂质后，闭合电炉电源。
（7）将电炉温度升至1480℃后，先加入纯铝脱氧进行第一步脱氧，而后加入含硅、钙、钡和铝的复合脱氧剂进行第二步脱氧；待电炉进行电磁搅拌5分钟后，插入定氧仪探头，测量钢水内氧含量小于8ppm后出炉。
（8）将钢包烘烤至1000℃，包体通红。
（9）将镍板、钼铁、电解铜和钒铁破碎成小块，并用不高于200℃的温度烘干，烘干后置于钢包底部，再将钙、矽、锰复合脱氧剂置于钢包底，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理和终脱氧处理。
（10）在钢包底部接入氩气管道，进行钢包吹氩，用压力≥0.1MPa的氩气吹15分钟。
（11）用工业热风机对砂型烘烤，用砂型铸造铸件；采用全开放式对称型浇注系统进行浇注，浇注温度为1545℃。
（12）浇注1h后，去除压铁；砂箱保温3天后开箱，空冷铸件至300℃以下，机械切割浇冒口，清理残根、飞边、毛刺等。
（13）铸件在980℃进行淬火，保温5h，出炉后立即淬水，淬水时间间隔小于90s，再加热至230℃回火，保温3h，炉冷至小于150℃后进行空冷。
通过上述生产工艺得到该铸件的化学成分如下表（表5）所示：
表5 一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件的化学成分分析表
通过测试得到该铸件的力学性能如下表（表6）所示：
表6 一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件的力学性能测试表
| 抗拉强度（MPa） | 屈服强度（MPa） | 冲击功（J） | 延伸率（%） | 断面收缩率（%） | 硬度（HBS） |
| 1055 | 856 | 77 | 19 | 40 | 358 |
结合上述三个实施例的力学性能数据可知，通过对矿山及建筑用移动破碎站中的铸件的化学成分以及生产工艺的改进，使得生产出的铸件具有较大的硬度，其耐磨性较好，且具有较高的抗拉强度和屈服强度，且具有较高的冲击功，其韧性较好，同时，该铸件具有良好的延伸率和断面收缩率，说明其塑性较好，不仅便于进行各种加工，且能保证铸件在矿山及建筑用移动破碎站中的安全使用。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (4)
1.一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件，其特征在于，该铸件化学组成的重量百分比为：C0.22，Si1.17，Mn2.2，P0.026，S0.013，Cr0.31，Ni0.45，Mo0.29，Cu0.16，V0.31，其余为Fe和不可避免的微量杂质；所述高强度铸件的生产工艺步骤如下：
（1）将钢屑、无锈渍的低碳冲片压块和微碳铬铁混合后通过电炉加热融化，形成熔融状态的钢水；
（2）将熔融后的钢水加入AOD精炼炉中进行精炼；
（3）在精炼后的钢水中加入硅铁和电解锰进行熔炼；
（4）加入经过除锈后的同牌号的回炉料进行熔炼，待钢水熔融后，取样用光谱仪做化学成份分析；
（5）针对化学成份分析后的结果，对钢水进行合金成份微调；所加入的合金物料烘烤至200℃再加入；
（6）调整成分合格后，切断电炉电源，加入除渣剂进行除渣至钢水液面无杂质后，闭合电炉电源；
（7）将电炉温度升至1480℃后，进行两步脱氧；待电炉进行电磁搅拌5分钟后，插入定氧仪探头，测量钢水内氧含量小于8ppm后出炉；
（8）将钢包烘烤至1000℃，包体通红；
（9）将镍板、钼铁、电解铜和钒铁破碎成小块，并用不高于200℃的温度烘干，烘干后置于钢包底部，再将钙、矽、锰复合脱氧剂置于钢包底，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理和终脱氧处理；
（10）在钢包底部接入氩气管道，进行钢包吹氩，吹氩压力≥0.1MPa，吹氩时间15分钟；
（11）用砂型铸造铸件；采用全开放式对称型浇注系统进行浇注，浇注温度为1545℃；
（12）浇注1h后，去除压铁；砂箱保温3天后开箱，空冷铸件至300℃以下，机械切割浇冒口，清理残根、飞边、毛刺；
（13）铸件在980℃进行淬火，保温5h，出炉后立即淬水，淬水时间间隔小于90s，再加热至230℃回火，保温3h，炉冷至小于150℃后进行空冷。
2.如权利要求1所述的一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件，其特征在于：所述铸件为破碎机中的筒体、调整环、主支架、配重块或锥体。
3.如权利要求1所述的一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件，其特征在于：步骤（7）中所述两步脱氧的步骤为，先加入纯铝脱氧进行第一步脱氧，而后加入含硅、钙、钡和铝的复合脱氧剂进行第二步脱氧。
4.如权利要求1所述的一种矿山及建筑用移动破碎站的高强度铸件，其特征在于：步骤（11）中砂型铸造铸件之前先用工业热风机对砂型烘烤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |