CN105177400A - 一种合金板锤的智能制备系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合金板锤的智能制备系统及方法，它包括：温度检测模块、时钟模块、PLC、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块；所述温度检测模块分别检测中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值，时钟模块包括设于砂箱的定时器01、设于热处理炉中的定时器02和设于冷冻箱的定时器03，用于相关的计时；PLC根据中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值和预定计时信息，控制脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块进行相关操作；本发明能严格控制制备过程中各温度、时间及物料的放入剂量等各项参数，减小出错率，提高制备效率及合金板锤的品质，还大大减少了操作人员的工作，实现了制备过程的高度自动化，提高了制备效率。

Description

一种合金板锤的智能制备系统及方法

技术领域

本发明涉及控制领域，尤其是一种合金板锤的智能制备系统及方法。

背景技术

板锤是破碎机用于破碎板锤的重要部件，板锤磨损是破碎机的主要失效形式，一般板锤的使用寿命短，消耗量大．需要储备大量的备件才能维持正常生产，生产成本高，造成板锤使用寿命短的原因一般有两个：一是板锤材料选择不当。板锤材料应该采用耐磨合金材料，可是现有的板锤一般都采用高锰钢制作，高锰钢锤式破碎机锤头具有韧性好，工艺性好，价格低，其主要特点是在较大的冲击或接触应力的作用下，表面层将迅速产生加工硬化，其加工硬化指数比其它材料高5—7倍，耐磨性得到较大的提高，但是高锰钢锤头对破碎机整体性能要求较高，如果在实际工作中物理冲击力不够或接触应力小，则不能使表面迅速产生加工硬化，从而发挥不出其应有的耐磨性；因此又有人提出高铬合金破碎机板锤，高铬耐磨板锤特点是韧性好、强度高、工艺性好，有一定的硬度,高烙锤头，在较大的冲击或接触应力作用下表面层将迅速产生剧烈的加工硬化．大大提高表面硬度和耐磨性能，但高铬合金韧性较差，在没有锤架支撑的情况下容易发生断裂。依然不能克服单一材料的缺点。高钒耐磨合金材料在国内已发展十年有余，其具有优良的耐磨性，良好的基体组织，优异的机械性能，因此作为新一代耐磨材料，高钒耐磨合金一直以来都备受关注，在国内，高钒耐磨合金材料正处于研制、开发和生产应用的起步阶段，现已被用于轧辊、球磨机衬板和转子体等多种耐磨件中，但应用在板锤上还是太少，为了提高板锤的耐磨性，板锤成分逐渐向高碳高钒方向发展。

高钒耐磨合金是以一种或多种碳化物为硬质相，以钢、铁等为粘结相，经配比后进行粉末冶金烧结而成的材料，在用其作易磨损工件时，在尚未达到预定的使用寿命时，就因破碎、断裂等发生早期失效，达不到预期的结果。通过硬质合金-铸钢镶嵌技术制造双金属复合材料，具有耐磨、耐热、耐腐蚀、抗氧化等多种性能，工件整体具有良好的综合力学性能。硬质合金镶嵌技术已经得到了重视和广泛的研究，而应用范围还是太小，还未大面积应用，现有技术通过硬质合金镶嵌技术制造的合金板锤由于工艺上的缺陷，导致应用效果不太理想，因此，如何优化或者简化制备工艺，是本领域技术人员共同研究的课题。

而且，在合金板锤的制备过程中，各种温度、时间和物料的放入剂量需要严格把控，若是稍微出错，很可能造成制备合金板锤的质量问题；但在制备过程中各种需要计量的数据繁多，人工记忆和操作很容易出错，使得制备效率不高。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种合金板锤的智能制备系统及方法，能严格控制制备过程中各温度、时间及物料的放入剂量等各项参数，减小出错率，提高制备效率及合金板锤的品质，还大大减少了操作人员的工作，实现了制备过程的高度自动化。

本发明采用的技术方案如下：

一种合金板锤的智能制备系统，其特征在于，它包括：温度检测模块、时钟模块、PLC、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块；

所述温度检测模块包括分别设于中频感应电炉中的温度检测仪01、设于砂箱的温度检测仪02和设于冷冻箱的温度检测仪03，分别用于检测中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值，并转化为数字信号001、002和003传递至PLC;

时钟模块包括设于砂箱的定时器01、设于热处理炉中的定时器02和设于冷冻箱的定时器03，当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101；当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102；当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103；当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104；当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105；当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106；当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107；接收执行信号701，启动定时器03，5h后，向PLC传递数字信号108；

所述PLC分别与温度检测模块、时钟模块、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块连接,用于接收数字信号001，当温度达到1610℃时，向脱氧模块传递执行信号201；接收数字信号002，当温度达到900℃时，向加热模块传递执行信号202；接收数字信号003，当温度达到-40℃时，向冷冻模块传递执行信号301，同时，向时钟模块传递执行信号701；接收数字信号501，向报警模块传递执行信号402；接收数字信号101、102和103，向报警模块传递执行信号401；接收数字信号104、106和107，向加热模块传递执行信号203；接收数字信号105，向加热模块传递执行信号204；接收数字信号108，向冷冻模块传递执行信号302；

所述报警模块接收数字信号101、102、103和402，发出警铃声；

所述脱氧模块包括脱氧装置，用于接收执行信号201，向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂；预定时间1后，向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁；预定时间2后，向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼；

所述加热模块包括设于砂箱、热处理炉和回火炉的加热器，所述砂箱的加热器被触发器后，将其加热至110℃；所述热处理炉的加热器被触发后，将其加热至950℃，同时，向PLC传递数字信号501；接收执行信号202，将加热器调节至保温模式；接收执行信号203，关闭加热器；

冷冻模块包括设于冷冻箱的制冷器，用于接收数字信号301，将制冷器调节至保温模块；接收执行信号302，关闭制冷器。

进一步地，它还包括硬化模块，所述硬化模块包括硬化装置，所述硬化装置包括箱体，所述箱体内装有二氧化碳气体，所述箱体上设有导管，所述导管设置有阀门，所述阀门上设置有时间计量仪；当硬化装置被触发后，阀门打开，二氧化碳通过导管进入铸型，进入流量为0.8m3/h，20s后向PLC传递阀门数字信号，所述PLC接收阀门数字信号，向阀门传递关闭执行信号，将阀门关闭。

进一步地，所述时间计量仪，从阀门打开时，开始计时，当计量达到20s后，自动清零；

进一步地，所述脱氧装置包括箱体，所述箱体内设有若干隔层，所述隔层将箱体分为脱氧剂存放层、钒铁存放层、钛铁存放层、稀土存放层和硼存放层，每层对应的箱体上设有导管，所述导管上设有阀门，所述阀门上设有体积计量仪，用于计量所经阀门的物料剂量。

进一步地，一种合金板锤的智能制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：在中频感应电炉中熔炼高钒耐磨合金钢，金属炉料加入顺序为生铁、废钢、钼铁、镍铁、硅铁、锰铁、铬铁，温度检测模块检测中频感应电炉中的温度值，并转化为数字信号001传递至PLC;所述PLC接收数字信号001，当温度达到1610℃时，向脱氧模块传递执行信号201；所述脱氧模块接收执行信号201，向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂；预定时间1后，向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁；预定时间2后（快要熔炼结束时），向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼；使高钒耐磨合金钢中的合金成分达到预定要求，然后微调钢液中的化学成分，准备浇注；

步骤2：将板锤表面打磨光滑，清洗干净，然后将板锤置入砂箱中，选用二氧化碳水玻璃砂工艺；造型时，将石英砂干混，同时，触发定时器01，当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101；所述接收数字信号101，向报警模块传递执行信号401；所述报警模块接收执行信号401，发出警铃声；提醒工作人员加入水玻璃，加入水玻璃湿混，同时，再次触发定时器01，当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102；所述PLC接收数字信号102，向报警模块传递执行信号401；所述报警模块接收执行信号401，发出警铃声；提醒工作人员对其进行造型；

造型完成后，触发硬化装置，当硬化装置被触发后，阀门打开，二氧化碳通过导管进入铸型进行硬化，进入流量为0.8m3/h，20s后，关闭阀门；箱内用定位销定位，箱外用合箱线定位，型腔内用镁砂粉涂料涂刷两层；

步骤3：合金钢冶炼完成后，触发砂箱的加热器，当砂箱的加热器被触发器后，加热模块将砂箱加热至110℃；然后采用中间注入式浇注系统浇注，浇注温度为1540-1560℃，再次触发定时器01，当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103；所述PLC接收向报警模块传递执行信号401；所述报警模块接收执行信号401，发出警铃声；提醒工作人员打开砂箱，清理板锤表面，切除冒口，修整毛边，打磨切割处；

步骤4：铸造工艺完成后，进行热处理，即温度检测模块检测砂箱内温度值，并转化为数字信号002传递至PLC;所述PLC接收数字信号002，当温度达到900℃时，向加热模块传递执行信号202；所述加热模块接收执行信号202，将加热器调节至保温模式，同时触发定时器02，当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104；所述PLC接收数字信号104，向加热模块传递执行信号203；所述加热模块接收执行信号203，关闭加热器；空冷至室温；预定时间3后，触发热处理炉的加热器，将板锤放入热处理炉中加热至950℃，升温速率大于100℃/s，此时，向PLC传递数字信号501，所述PLC接收数字信号501，向报警模块传递执行信号402；所述报警模块接收执行信号402，发出警铃声，提醒工作人员再次触发定时器02，当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105；所述PLC接收数字信号105，向加热模块传递执行信号204；所述加热模块关闭该处的加热器，预冷到850℃，再油冷至200~250℃，再次触发定时器02，当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106；所述PLC接收数字信号106，向加热模块传递执行信号203；所述加热模块接收执行信号203，关闭加热器；空冷至室温；最后放入回火炉中，触发回火炉中的加热器，加热至230~270℃，进行回火，再次触发定时器02，当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107；所述PLC接收数字信号107，向加热模块传递执行信号203；所述加热模块接收执行信号203，关闭加热器，空冷至室温；

步骤5：将热处理完后的高钒耐磨合金辊齿放入冷冻箱中，触发冷冻模块，冷冻模块被触发后，将其冷冻至-40℃，温度检测模块检测冷冻箱内的温度值并转化为数字信号003传递至PLC，所述PLC接收数字信号003，当温度达到-40℃时，向冷冻模块传递执行信号301，同时，向时钟模块传递执行信号701；所述冷冻模块接收数字信号301，将制冷器调节至保温模式；所述定时模块启动定时器03，经5h后，向PLC传递数字信号108；所述PLC接收数字信号108，向冷冻模块传递执行信号302；所述冷冻模块接收执行信号302，关闭制冷器，然后取出恢复至室温；

步骤6：将经过上述处理后的板锤的合金材料层的末端加工出焊接坡口，然后用耐磨焊条焊接，要求焊后的熔覆金属一部分覆盖住合金材料层末端，另一部分覆盖在板锤本体上，焊后清渣打磨，使其表面曲线圆滑过渡。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、通过对系统各项参数的精确控制，实现了自动化操作，在尽量少的操作工人以及高度安全生产的前提下，创造出最大的经济效益。

脱氧装置的设置，通过对物料脱氧剂、钒铁、钛铁、稀土和硼剂量的严格把控，有效地提高了物料放入的准确性，节省了操作人员及制备过程的时间；

温度检测模块检测中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值，对于温度严格控制；时钟模块包括设于砂箱的定时器01、设于热处理炉中的定时器02和设于冷冻箱的定时器03，对时间严格计量，提高了制备合金板锤的品质。

2、在不影响合金板锤的制备品质的前提下，实现了余热剩用最大化利用，提高了制备效率。

3、自动调节各阀门的开启；

自动调节硬化装置和脱氧装置的阀门，减少了操作人员的工作量，对导管内的物料进行计量，从而实现对物料的剂量的严格控制，提高了制备效率及合金板锤的制备品质。

附图说明

图1是一种合金板锤的智能制备系统的内部控制图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，一种合金板锤的智能制备系统，其特征在于，它包括：温度检测模块、时钟模块、PLC、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块；

所述温度检测模块包括分别设于中频感应电炉中的温度检测仪01、设于砂箱的温度检测仪02和设于冷冻箱的温度检测仪03，分别用于检测中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值，并转化为数字信号001、002和003传递至PLC;

时钟模块包括设于砂箱的定时器01、设于热处理炉中的定时器02和设于冷冻箱的定时器03，当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101；当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102；当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103；当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104；当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105；当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106；当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107；接收执行信号701，启动定时器03，5h后，向PLC传递数字信号108；

所述PLC分别与温度检测模块、时钟模块、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块连接,用于接收数字信号001，当温度达到1610℃时，向脱氧模块传递执行信号201；接收数字信号002，当温度达到900℃时，向加热模块传递执行信号202；接收数字信号003，当温度达到-40℃时，向冷冻模块传递执行信号301，同时，向时钟模块传递执行信号701；接收数字信号501，向报警模块传递执行信号402；接收数字信号101、102和103，向报警模块传递执行信号401；接收数字信号104、106和107，向加热模块传递执行信号203；接收数字信号105，向加热模块传递执行信号204；接收数字信号108，向冷冻模块传递执行信号302；

所述报警模块接收数字信号101、102、103和402，发出警铃声；

所述脱氧模块包括脱氧装置，用于接收执行信号201，向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂；预定时间1后，向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁；预定时间2后，向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼；

所述加热模块包括设于砂箱、热处理炉和回火炉的加热器，所述砂箱的加热器被触发器后，将其加热至110℃；所述热处理炉的加热器被触发后，将其加热至950℃，同时，向PLC传递数字信号501；接收执行信号202，将加热器调节至保温模式；接收执行信号203，关闭加热器；

冷冻模块包括设于冷冻箱的制冷器，用于接收数字信号301，将制冷器调节至保温模块；接收执行信号302，关闭制冷器。

它还包括硬化模块，所述硬化模块包括硬化装置，所述硬化装置包括箱体，所述箱体内装有二氧化碳气体，所述箱体上设有导管，所述导管设置有阀门，所述阀门上设置有时间计量仪；当硬化装置被触发后，阀门打开，二氧化碳通过导管进入铸型，进入流量为0.8m3/h，20s后向PLC传递阀门数字信号，所述PLC接收阀门数字信号，向阀门传递关闭执行信号，将阀门关闭。

所述时间计量仪，从阀门打开时，开始计时，当计量达到20s后，自动清零；

所述脱氧装置包括箱体，所述箱体内设有若干隔层，所述隔层将箱体分为脱氧剂存放层、钒铁存放层、钛铁存放层、稀土存放层和硼存放层，每层对应的箱体上设有导管，所述导管上设有阀门，所述阀门上设有体积计量仪，用于计量所经阀门的物料剂量。

一种合金板锤的智能制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：在中频感应电炉中熔炼高钒耐磨合金钢，金属炉料加入顺序为生铁、废钢、钼铁、镍铁、硅铁、锰铁、铬铁，温度检测模块检测中频感应电炉中的温度值，并转化为数字信号001传递至PLC;所述PLC接收数字信号001，当温度达到1610℃时，向脱氧模块传递执行信号201；所述脱氧模块接收执行信号201，向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂；预定时间1后，向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁；预定时间2后（快要熔炼结束时），向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼；使高钒耐磨合金钢中的合金成分达到预定要求，然后微调钢液中的化学成分，准备浇注；

步骤2：将板锤表面打磨光滑，清洗干净，然后将板锤置入砂箱中，选用二氧化碳水玻璃砂工艺；造型时，将石英砂干混，同时，工作人员触发定时器01，当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101；所述接收数字信号101，向报警模块传递执行信号401；所述报警模块接收执行信号401，发出警铃声；提醒工作人员加入水玻璃，加入水玻璃湿混，同时，再次触发定时器01，当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102；所述PLC接收数字信号102，向报警模块传递执行信号401；所述报警模块接收执行信号401，发出警铃声；提醒工作人员对其进行造型；

造型完成后，触发硬化装置，当硬化装置被触发后，阀门打开，二氧化碳通过导管进入铸型进行硬化，进入流量为0.8m³/h，20s后，关闭阀门；箱内用定位销定位，箱外用合箱线定位，型腔内用镁砂粉涂料涂刷两层；

步骤3：合金钢冶炼完成后，触发砂箱的加热器，当砂箱的加热器被触发器后，加热模块将砂箱加热至110℃；然后采用中间注入式浇注系统浇注，浇注温度为1540-1560℃，再次触发定时器01，当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103；所述PLC接收向报警模块传递执行信号401；所述报警模块接收执行信号401，发出警铃声；提醒工作人员打开砂箱，清理板锤表面，切除冒口，修整毛边，打磨切割处；

步骤4：铸造工艺完成后，进行热处理，即温度检测模块检测砂箱内温度值，并转化为数字信号002传递至PLC;所述PLC接收数字信号002，当温度达到900℃时，向加热模块传递执行信号202；所述加热模块接收执行信号202，将加热器调节至保温模式，同时触发定时器02，当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104；所述PLC接收数字信号104，向加热模块传递执行信号203；所述加热模块接收执行信号203，关闭加热器；空冷至室温；预定时间3后，触发热处理炉的加热器，将板锤放入热处理炉中加热至950℃，升温速率大于100℃/s，此时，向PLC传递数字信号501，所述PLC接收数字信号501，向报警模块传递执行信号402；所述报警模块接收执行信号402，发出警铃声，提醒工作人员再次触发定时器02，当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105；所述PLC接收数字信号105，向加热模块传递执行信号204；所述加热模块关闭该处的加热器，预冷到850℃，再油冷至200~250℃，再次触发定时器02，当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106；所述PLC接收数字信号106，向加热模块传递执行信号203；所述加热模块接收执行信号203，关闭加热器，空冷至室温；最后放入回火炉中，触发回火炉中的加热器，加热至230~270℃，进行回火，再次触发定时器02，当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107；所述PLC接收数字信号107，向加热模块传递执行信号203；所述加热模块接收执行信号203，关闭加热器，空冷至室温；

步骤5：将热处理完后的高钒耐磨合金辊齿放入冷冻箱中，触发冷冻模块，冷冻模块被触发后，将其冷冻至-40℃，温度检测模块检测冷冻箱内的温度值并转化为数字信号003传递至PLC，所述PLC接收数字信号003，当温度达到-40℃时，向冷冻模块传递执行信号301，同时，向时钟模块传递执行信号701；所述冷冻模块接收数字信号301，将制冷器调节至保温模式；所述定时模块启动定时器03，经5h后，向PLC传递数字信号108；所述PLC接收数字信号108，向冷冻模块传递执行信号302；所述冷冻模块接收执行信号302，关闭制冷器，然后取出恢复至室温；

步骤6：将经过上述处理后的板锤的合金材料层的末端加工出焊接坡口，然后用耐磨焊条焊接，要求焊后的熔覆金属一部分覆盖住合金材料层末端，另一部分覆盖在板锤本体上，焊后清渣打磨，使其表面曲线圆滑过渡。

它的制作工艺为：

一种合金板锤的制备方法，包括板锤本体和合金材料层，其特征在于，所述合金材料层由高钒耐磨合金钢制成，合金材料层与板锤本体镶嵌工艺包括以下几个步骤：

步骤1、高钒耐磨合金钢的冶炼；

步骤2、板锤预处理及造型工艺；

步骤3、合金钢冶炼完成后，进行镶嵌浇注，切除冒口，修整毛边；

步骤4、铸造工艺完成后，进行热处理；

步骤5、热处理后再进行冷却处理；

步骤6、冷却处理完成后，进行焊接填补。

进一步，所述步骤1的具体步骤为：用中频感应电炉熔炼高钒耐磨合金钢，金属炉料加入顺序为生铁、废钢、钼铁、镍铁、硅铁、锰铁、铬铁，熔炼温度达到1610℃时，进行脱氧，然后再加入脱氧剂进行二次脱氧，之后加入钒铁、钛铁，熔炼快结束时，最后加入稀土和硼，使高钒耐磨合金钢中的合金成分达到预定要求，然后微调钢液中的化学成分，准备浇注；

通过上述冶炼工艺，可以减小贵重金属的烧损率，提高钒的吸收率，钢液中渣滓尽可能控制在最小量，使合金成分更稳定，副产物如金属氧化物生产少，提高钢液的纯净度。

所述步骤2的具体步骤为：将板锤表面打磨光滑，清洗干净，然后将板锤置入砂箱中，选用二氧化碳水玻璃砂工艺；造型时，先将石英砂干混5min，直至混合均匀，然后加水玻璃湿混7min，混合均匀后再造型；造型完成后，向铸型中吹入二氧化碳气体进行硬化，吹气流量控制在0.8m3/h，吹气时间控制在20s，箱内用定位销定位，箱外用合箱线定位，型腔内用镁砂粉涂料涂刷两层。

通过上述造型工艺，能有效地解决在浇注过程中形成气孔、疏松、夹杂和夹渣等缺陷，使成型后的板锤的合金材料层合金成分分布均匀，无偏析、裂纹等缺陷产生，同时还能有效减缓合金成分超差带来的合金成分不合格的问题。

所述步骤3的具体步骤为：合金钢冶炼完成后，先对砂箱预热至110℃，然后采用中间注入式浇注系统浇注，浇注温度为1540-1560℃，然后保温24h，最后打开砂箱，清理板锤表面，切除冒口，修整毛边，打磨切割处。

所述步骤4的具体步骤为：铸造工艺完成后，进行热处理，即对成型后的板锤进行热处理，先将板锤在热处理炉中加热至900℃正火，保温4h，空冷至室温；然后将板锤放入热处理炉中加热至950℃，升温速率大于100℃/s，保温2~3min，然后预冷到850℃，再油冷至200~250℃，保温30min，空冷至室温；最后放入回火炉中加热至230~270℃回火，保温2h，空冷至室温。

通过上述的浇注工艺和热处理工艺，使合金板锤的抗拉强度提高，原因是随着回火温度的升高，形成的马氏体过饱和度逐渐降低，碳原子脱溶析出，基体中的位错密度降低，因而抗拉强度降低，因此本热处理工艺采用较低的回火温度，回火后合金层的金相组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物，组织均匀细小；合金板锤的冲击韧性随回火温度的升高时先升高后降低，而选用210~230℃回火，能得到较好的冲击韧性，同时而不影响其他性能；在较低的回火温度下，合金板锤的硬度提高，耐磨性增强，而生成的片状马氏体，使基体裂纹倾向小，有较好的抗划伤能力，能为碳化物提供有效保护，降低犁削和疲劳剥落磨损率，延长合金层的使用寿命，其使用寿命是高锰钢的5~7倍。

所述步骤5的具体步骤为：将热处理完后的高钒耐磨合金辊齿放入冷冻箱中深冷至-40℃，冷冻4~5h，然后取出恢复至室温。

所述步骤5的具体步骤为：将经过上述处理后的板锤的合金材料层的末端加工出焊接坡口，然后用耐磨焊条焊接，要求焊后的熔覆金属一部分覆盖住合金材料层末端，另一部分覆盖在板锤本体上，焊后清渣打磨，使其表面曲线圆滑过渡。

通过上述步骤，冷冻处理后的合金板锤组织中残余奥氏体大量减少，直至忽略不计，减少了残余奥氏体对合金板锤耐磨性的影响，进一步加强了板锤的耐磨性。另外，为了解决合金材料层末端容易起翘脱落的问题，通过焊接的方式来巩固和强化其结合力，消除末端起边的缺陷，增加了板锤的使用寿命，从而减小零部件的更换，提高其生产效率。

通过上述方法制得的板锤的合金材料层硬度为65~67HRC，冲击韧性为10.5~14.2J/cm2，相对耐磨性为4.89~7.71。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种合金板锤的智能制备系统，其特征在于，它包括：温度检测模块、时钟模块、PLC、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块；

所述温度检测模块包括分别设于中频感应电炉中的温度检测仪01、设于砂箱的温度检测仪02和设于冷冻箱的温度检测仪03，分别用于检测中频感应电炉、砂箱和冷冻箱内的温度值，并转化为数字信号001、002和003传递至PLC;

时钟模块包括设于砂箱的定时器01、设于热处理炉中的定时器02和设于冷冻箱的定时器03，当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101；当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102；当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103；当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104；当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105；当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106；当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107；接收执行信号701，启动定时器03，5h后，向PLC传递数字信号108；

所述PLC分别与温度检测模块、时钟模块、脱氧模块、报警模块、加热模块和冷冻模块连接,用于接收数字信号001，当温度达到1610℃时，向脱氧模块传递执行信号201；接收数字信号002，当温度达到900℃时，向加热模块传递执行信号202；接收数字信号003，当温度达到-40℃时，向冷冻模块传递执行信号301，同时，向时钟模块传递执行信号701；接收数字信号501，向报警模块传递执行信号402；接收数字信号101、102和103，向报警模块传递执行信号401；接收数字信号104、106和107，向加热模块传递执行信号203；接收数字信号105，向加热模块传递执行信号204；接收数字信号108，向冷冻模块传递执行信号302；

所述报警模块接收数字信号101、102、103和402，发出警铃声；

所述脱氧模块包括脱氧装置，用于接收执行信号201，向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂；预定时间1后，向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁；预定时间2后，向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼；

所述加热模块包括设于砂箱、热处理炉和回火炉的加热器，所述砂箱的加热器被触发器后，将其加热至110℃；所述热处理炉的加热器被触发后，将其加热至950℃，同时，向PLC传递数字信号501；接收执行信号202，将加热器调节至保温模式；接收执行信号203，关闭加热器；

冷冻模块包括设于冷冻箱的制冷器，用于接收数字信号301，将制冷器调节至保温模块；接收执行信号302，关闭制冷器。

2.如权利要求1所述的一种合金板锤的智能制备系统，其特征在于，它还包括硬化模块，所述硬化模块包括硬化装置，所述硬化装置包括箱体，所述箱体内装有二氧化碳气体，所述箱体上设有导管，所述导管设置有阀门，所述阀门上设置有时间计量仪；当硬化装置被触发后，阀门打开，二氧化碳通过导管进入铸型，进入流量为0.8m3/h，20s后向PLC传递阀门数字信号，所述PLC接收阀门数字信号，向阀门传递关闭执行信号，将阀门关闭。

3.如权利要求2所述的一种合金板锤的智能制备系统，其特征在于，所述时间计量仪，从阀门打开时，开始计时，当计量达到20s后，自动清零。

4.如权利要求3所述的一种合金板锤的智能制备系统，其特征在于所述脱氧装置包括箱体，所述箱体内设有若干隔层，所述隔层将箱体分为脱氧剂存放层、钒铁存放层、钛铁存放层、稀土存放层和硼存放层，每层对应的箱体上设有导管，所述导管上设有阀门，所述阀门上设有体积计量仪，用于计量所经阀门的物料剂量。

5.如权利要求1至4之一所述的一种合金板锤的智能制备系统的智能制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：在中频感应电炉中熔炼高钒耐磨合金钢，金属炉料加入顺序为生铁、废钢、钼铁、镍铁、硅铁、锰铁、铬铁，温度检测模块检测中频感应电炉中的温度值，并转化为数字信号001传递至PLC;所述PLC接收数字信号001，当温度达到1610℃时，向脱氧模块传递执行信号201；所述脱氧模块接收执行信号201，向中频感应电炉中加入预定剂量01的脱氧剂；预定时间1后，向中频感应电炉中加入预定剂量02的钒铁和预定剂量03的钛铁；预定时间2后，向中频感应电炉中加入预定剂量04的稀土和预定剂量05的硼；使高钒耐磨合金钢中的合金成分达到预定要求，然后微调钢液中的化学成分，准备浇注；

步骤2：将板锤表面打磨光滑，清洗干净，然后将板锤置入砂箱中，选用二氧化碳水玻璃砂工艺；造型时，将石英砂干混，同时，触发定时器01，当定时器01被触发5min后向PLC传递数字信号101；所述接收数字信号101，向报警模块传递执行信号401；所述报警模块接收执行信号401，发出警铃声；提醒工作人员加入水玻璃，加入水玻璃湿混，同时，再次触发定时器01，当定时器01再次被触发7min后向PLC传递数字信号102；所述PLC接收数字信号102，向报警模块传递执行信号401；所述报警模块接收执行信号401，发出警铃声；提醒工作人员对其进行造型；

造型完成后，触发硬化装置，当硬化装置被触发后，阀门打开，二氧化碳通过导管进入铸型进行硬化，进入流量为0.8m3/h，20s后，关闭阀门；箱内用定位销定位，箱外用合箱线定位，型腔内用镁砂粉涂料涂刷两层；

步骤3：合金钢冶炼完成后，触发砂箱的加热器，当砂箱的加热器被触发器后，加热模块将砂箱加热至110℃；然后采用中间注入式浇注系统浇注，浇注温度为1540-1560℃，再次触发定时器01，当定时器01再次被触发24h后向PLC传递数字信号103；所述PLC接收向报警模块传递执行信号401；所述报警模块接收执行信号401，发出警铃声；提醒工作人员打开砂箱，清理板锤表面，切除冒口，修整毛边，打磨切割处；

步骤4：铸造工艺完成后，进行热处理，即温度检测模块检测砂箱内温度值，并转化为数字信号002传递至PLC;所述PLC接收数字信号002，当温度达到900℃时，向加热模块传递执行信号202；所述加热模块接收执行信号202，将加热器调节至保温模式，同时触发定时器02，当定时器02被触发4h后向PLC传递数字信号104；所述PLC接收数字信号104，向加热模块传递执行信号203；所述加热模块接收执行信号203，关闭加热器；空冷至室温；预定时间3后，触发热处理炉的加热器，将板锤放入热处理炉中加热至950℃，升温速率大于100℃/s，此时，向PLC传递数字信号501，所述PLC接收数字信号501，向报警模块传递执行信号402；所述报警模块接收执行信号402，发出警铃声，提醒工作人员再次触发定时器02，当定时器02再次被触发3min后向PLC传递数字信号105；所述PLC接收数字信号105，向加热模块传递执行信号204；所述加热模块关闭该处的加热器，预冷到850℃，再油冷至200~250℃，再次触发定时器02，当定时器02再次被触发30min后向PLC传递数字信号106；所述PLC接收数字信号106，向加热模块传递执行信号203；所述加热模块接收执行信号203，关闭加热器；空冷至室温；最后放入回火炉中，触发回火炉中的加热器，加热至230~270℃，进行回火，再次触发定时器02，当定时器02再次被触发2h后向PLC传递数字信号107；所述PLC接收数字信号107，向加热模块传递执行信号203；所述加热模块接收执行信号203，关闭加热器，空冷至室温；

步骤5：将热处理完后的高钒耐磨合金辊齿放入冷冻箱中，触发冷冻模块，冷冻模块被触发后，将其冷冻至-40℃，温度检测模块检测冷冻箱内的温度值并转化为数字信号003传递至PLC，所述PLC接收数字信号003，当温度达到-40℃时，向冷冻模块传递执行信号301，同时，向时钟模块传递执行信号701；所述冷冻模块接收数字信号301，将制冷器调节至保温模式；所述定时模块启动定时器03，经5h后，向PLC传递数字信号108；所述PLC接收数字信号108，向冷冻模块传递执行信号302；所述冷冻模块接收执行信号302，关闭制冷器，然后取出恢复至室温；

步骤6：将经过上述处理后的板锤的合金材料层的末端加工出焊接坡口，然后用耐磨焊条焊接，要求焊后的熔覆金属一部分覆盖住合金材料层末端，另一部分覆盖在板锤本体上，焊后清渣打磨，使其表面曲线圆滑过渡。