CN105397068A - 电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法 - Google Patents

电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法 Download PDF

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Abstract

电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法，其步骤如下：利用中频感应电炉制作锤柄及自耗电极半成品；将锤柄及自耗电极清理、整形；利用砂盘将锤柄半成品打制并安放于熔铸平台上，安放结晶器；分别夹持好石墨碳极及自耗电极，将熔渣倒入结晶器中，经石墨碳极起弧熔渣，待熔渣熔化后移开石墨碳极，迅速将高铬铸铁自耗电极移至结晶器内渣池中，通过渣池进行复合熔铸操作；待达到设计要求的高铬铸铁层尺寸后，升起高铬铸铁电耗电极，对熔铸的高铬铸铁未凝固铁水进行快速冷却使其凝固；再由石墨碳极对熔渣层进行加热，将高钒高速钢或WC颗粒增强高铬铸铁自耗电极插入渣池，使其熔化，熔铸于高铬铸铁层之上，将锤头拆下移除并清理，经热处理制成最终产品。

Description

电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法
技术领域
本发明涉及一种电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法，特别是通过电渣熔铸复合制作破碎机用中碳中铬合金钢—高铬铸铁—高钒高速钢(或WC颗粒增强高铬铸铁)三金属锤头的制作方法。
背景技术
目前冶金、矿山、建材、水泥等行业锤式破碎机主要消耗的耐磨件是单面打击锤头，这种锤头目前主要有：1、高锰钢锤头；2、锻制锤头；3、合金钢锤头；4、碳钢—高铬铸铁双金属复合锤头。高锰钢锤头安全性好，但耐磨性较差，性价比低。合金钢锤头各项指标略好一些。锻制锤头安全性好，性价比高，但形状、尺寸不精确，不能制作较大锤头。碳钢—高铬铸铁双液复合锤头耐磨性好，性价比适中，但制造工艺复杂，较小锤头受工艺限制不能复合。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种符合各类锤式破碎机应用的使用安全、耐磨性好、性价比高、适用各种规格型号的电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法，可达到耐磨性与性价比完美的结合，适合制作各类规格、型号的耐磨锤头，可在不同场合取代锻制锤头、高锰钢锤头、合金钢锤头、各类双金属锤头。
电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法，其特殊之处在于，具体步骤如下：
1、通过普通消失模铸造法，利用中频感应电炉制作半成品；所述半成品包括中碳中铬合金钢锤柄，高铬铸铁自耗电极，高钒高速钢或WC颗粒增强高铬铸铁自耗电极；
2、将锤柄及自耗电极清理、整形，进入锤头熔铸过程；
3、锤头熔铸
3.1、利用砂盘将锤柄半成品打制并安放于熔铸平台上，卡好回路线，使锤柄和熔铸平台构成熔铸回路，安放好与锤头配套的铜制对开式结晶器；
3.2、利用电渣熔铸设备操作设备三个升降架分别夹持好石墨碳极、高铬铸铁自耗电极、高钒高速钢或WC颗粒增强高铬铸铁自耗电极，根据预加工锤头大小将定量的熔渣倒入结晶器中，经石墨碳极起弧熔渣，待熔渣熔化，并且锤头充分预热后，升起并移开石墨碳极，迅速将高铬铸铁自耗电极移至结晶器内渣池中，通过渣池进行复合熔铸操作；
3.3、待高铬铸铁电极熔铸至达到三金属复合锤头设计要求的高铬铸铁层尺寸后，升起高铬铸铁电耗电极，对熔铸的高铬铸铁未凝固铁水进行快速冷却使其凝固；所述快速冷却是通过在高铬铸铁层未凝固铁水中人工放置激冷铁水用铁条或钢筋来实现；
3.4、高铬铸铁铁水凝固后，再由石墨碳极对熔渣层进行加热，使熔渣层升温至1200℃－1800℃并保温而后将高钒高速钢或WC颗粒增强高铬铸铁自耗电极插入渣池，使自耗电极熔化，按设计要求尺寸熔铸于高铬铸铁层之上，完成熔铸，待锤头凝固后，将锤头拆下移除并清理；
4、将清理后的锤头进行热处理，制成最终产品。
所述铁条或钢筋为多根并预先根据锤头端面大小焊接构成条框。
步骤3.4中插入石墨碳极时，熔渣电流为1000A—2000A。
步骤4中，热处理时先将锤头放入高温电阻炉中升温至950℃－1100℃，保温2小时－3小时，出炉采用水基淬火液淬火或空冷淬火；锤头冷却后进行回火处理，温度为300℃－550℃，回火1小时—2小时。
本发明的有益效果是：
1、本发明集粉末冶金技术、铸造技术和电渣冶金技术相结合，采用电渣熔铸方法制作三金属锤头，制作过程中对高铬铸铁层未凝固铁水通过放入激冷铁水用铁条或钢筋进行快速冷却使其凝固，以防止层间混流，再由石墨碳极对熔渣层进行加热保温，然后将高钒高速钢(或WC颗粒增强高铬铸铁)熔铸在高铬铸铁层上，使耐磨面与锤身之间达到了完全的冶金结合，熔接牢固。
2、锤身采用中碳中铬合金钢材质，使用安全不断裂，耐磨性好；在高铬铸铁耐磨层上复合高钒高速钢或WC颗粒增强高铬铸铁材质作为锤头使用磨损最严重部位，极大地提高了锤头的耐磨性能，使用寿命是高锰钢及锻打锤头的5倍以上，碳钢—高铬铸铁双金属锤头的2倍以上。
3、耐磨层的双金属比例可根据用户使用要求及实际工况条件在不同范围内调整，达到了耐磨性与性价比最完美的结合，生产工艺适合制作各类型号，完全可在不同场合取代锻制锤头、高锰钢锤头、合金钢锤头、各类双金属锤头。
4、操作设备投资小，效率高，操作灵活，可控性强；锤头制作工艺简便易行，生产效率高，三金属的复合减少了贵重金属的加入量，大大降低了生产成本。
5、大大延长了锤头的更换周期，减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率；对比其他产品具有很高的性价比，用户使用成本大幅降低。
附图说明
图1是本发明的电渣熔铸设备示意图；
图2是本发明实施例2中的条框结构示意图。
图中：1-自耗电极架，2-石墨碳极架，3-横梁，4-熔铸平台。
具体实施方式
如图1所示，本发明的电渣熔铸设备操作设备中有三个套管式升降架可通过横梁3旋转移动，其中位于中间的升降架为石墨碳极架2并用于夹持石墨碳极，两端为自耗电极架1且分别用于夹持高铬铸铁自耗电极和高钒高速钢或WC颗粒增强高铬铸铁自耗电极，石墨碳极架下端为熔铸平台4，三架可交替操作于熔铸平台上方精准部位，确保三金属锤头熔铸控制。实施例1
本发明涉及的三金属复合耐磨锤头的制作方法，其步骤如下：
1.通过普通消失模铸造法，利用中频感应电炉制作半成品；所述半成品包括中碳中铬合金钢锤柄，高铬铸铁自耗电极，高钒高速钢自耗电极；
2.将锤柄及自耗电极清理、整形，进入锤头熔铸过程；
3.锤头熔铸
3.1利用砂盘将锤柄半成品打制并安放于熔铸平台上，卡好回路线，使锤柄和熔铸平台构成熔铸回路，安放好与锤头配套的铜制对开式结晶器；
3.2三个升降架分别夹持好石墨碳极、高铬铸铁自耗电极、高钒高速钢自耗电极，根据预加工锤头大小将定量的熔渣倒入结晶器中，熔渣采用CaF255％、AL2O325％、CaO20％三原渣料，经石墨碳极起弧熔渣，待熔渣熔化，并且锤头充分预热后，升起并移开石墨碳极，迅速将高铬铸铁自耗电极移至结晶器内渣池中，通过渣池进行复合熔铸操作；
3.3待高铬铸铁电极熔铸至达到三金属复合锤头设计要求的高铬铸铁层尺寸后，升起高铬铸铁电耗电极，对熔铸的高铬铸铁未凝固铁水进行快速冷却使其凝固；所述快速冷却是通过在高铬铸铁层未凝固铁水中人工放置一根激冷铁水用铁条(或钢筋)来实现；
3.4高铬铸铁铁水凝固后，再由石墨碳极对熔渣层进行加热，熔渣电流为1000A，使熔渣层升温至1200℃并保温而后将高钒高速钢自耗电极插入渣池，使高钒高速钢自耗电极熔化，按设计要求尺寸熔铸于高铬铸铁层之上，完成熔铸，待锤头凝固后，将锤头拆下移除并清理；
4.将清理后的锤头放入高温电阻炉升温至950℃，保温3小时，出炉采用水基淬火液或强风空冷淬火；锤头冷却后进行回火处理，温度为300℃，回火2小时。
实施例2
本发明涉及的三金属复合耐磨锤头的制作方法，其步骤如下：
1.通过普通消失模铸造法，利用中频感应电炉制作半成品；所述半成品包括中碳中铬合金钢锤柄，高铬铸铁自耗电极，高钒高速钢自耗电极；
2.然后锤柄及自耗电极经过清理、整形，进入锤头熔铸过程；
3.锤头熔铸
3.1首先利用砂盘将锤柄半成品打制并安放于熔铸平台上，卡好回路线，使锤柄和熔铸平台构成熔铸回路，安放好与锤头配套的铜制对开式结晶器；
3.2利用三个升降架分别夹持好石墨碳极、高铬铸铁自耗电极、高钒高速钢自耗电极，根据预加工锤头大小将定量的熔渣倒入结晶器中，熔渣采用CaF255％、AL2O325％、CaO20％三原渣料，经石墨碳极起弧熔渣，待熔渣熔化，并且锤头充分预热后，升起并移开石墨碳极，迅速将高铬铸铁自耗电极移至结晶器内渣池中，通过渣池进行复合熔铸操作；
3.3待高铬铸铁电极熔铸至达到三金属复合锤头设计要求的高铬铸铁层尺寸后，升起高铬铸铁电耗电极，对熔铸的高铬铸铁未凝固铁水进行快速冷却使其凝固；所述快速冷却是通过在高铬铸铁层未凝固铁水中人工放置激冷铁水用铁条(或钢筋)来实现；如图2所示，所述铁条(或钢筋)为二根并预先根据锤头端面大小焊接构成条框。
3.4高铬铸铁铁水凝固后，再由石墨碳极对熔渣层进行加热，熔渣电流为2000A，使熔渣层升温至1800℃并保温而后将高钒高速钢自耗电极插入渣池，使该自耗电极熔化，按设计要求尺寸熔铸于高铬铸铁层之上，完成熔铸，待锤头凝固后，将锤头拆下移除并清理；
4.将清理后的锤头放入高温电阻炉升温至1100℃，保温2小时，出炉采用水基淬火液淬火；锤头冷却后进行回火处理，温度为550℃，回火1小时。
实施例3
本发明涉及的三金属复合耐磨锤头的制作方法，其步骤如下：
1.通过普通消失模铸造法，利用中频感应电炉制作半成品；所述半成品包括中碳中铬合金钢锤柄，高铬铸铁自耗电极，高钒高速钢自耗电极；
2.将锤柄及自耗电极清理、整形，进入锤头熔铸过程；
3.锤头熔铸
3.1利用砂盘将锤柄半成品打制并安放于熔铸平台上，卡好回路线，使锤柄和熔铸平台构成熔铸回路，安放好与锤头配套的铜制对开式结晶器；
3.2利用三个升降架分别夹持好石墨碳极、高铬铸铁自耗电极、高钒高速钢自耗电极，根据预加工锤头大小将定量的熔渣倒入结晶器中，熔渣采用CaF255％、AL2O325％、CaO20％三原渣料，经石墨碳极起弧熔渣，待熔渣熔化，并且锤头充分预热后，升起并移开石墨碳极，迅速将高铬铸铁自耗电极移至结晶器内渣池中，通过渣池进行复合熔铸操作；
3.3待高铬铸铁电极熔铸至达到三金属复合锤头设计要求的高铬铸铁层尺寸后，升起高铬铸铁电耗电极，对熔铸的高铬铸铁未凝固铁水进行快速冷却使其凝固；所述快速冷却是通过在高铬铸铁层未凝固铁水中人工放置激冷铁水用钢筋(或铁条)来实现；所述钢筋为三根并预先根据锤头端面大小焊接构成条框。
3.4高铬铸铁铁水凝固后，再由石墨碳极对熔渣层进行加热，熔渣电流为1500A，使熔渣层升温至1500℃并保温而后将高钒高速钢自耗电极插入渣池，使该自耗电极熔化，按设计要求尺寸熔铸于高铬铸铁层之上，完成熔铸，待锤头凝固后，将锤头拆下移除并清理；
4.将清理后的锤头放入高温电阻炉升温至1000℃，保温2.5小时，出炉采用水基淬火液淬火；锤头冷却后进行回火处理，温度为450℃，回火1.5小时。
本发明实施1－实施例3制作三金属锤头的锤柄采用中碳中铬合金钢材质，成份范围按重量百分比计如表1所示。
表1中碳中铬合金钢元素含量％
C Cr Mn Si Mo P S v ti Re Fe
0.2-0.4 3.0-5.0 0.5-1.0 0.5-1.0 0.2-0.3 ＜0.04 ＜0.04 微量 微量 余量
本发明实施例1－实施例3制作三金属锤头的耐磨部分采用高铬铸铁、高钒高速钢材质，成份范围按重量百分比计如表2和表3所示。
表2高铬铸铁元素含量％
C Cr Mn Si Mo Cu P S vti B Re Fe
2.6-3.3 18-21 0.6-0.8 0.6-0.8 0-2.0 0-1.0 ＜0.04 ＜0.04 微量 微量 余量
表3高钒高速钢元素含量％
C Si Mn P S V Cr Mo Re Fe
2.3-3.0 0.6-0.8 0.6-0.8 ＜0.04 ＜0.04 8.0-10.0 4.0-6.0 1.0-3.0 微量 余量
实施例4
用WC颗粒增强高铬铸铁代替高钒高速钢，其它同实施例1－实施例3，制作三金属锤头的耐磨部分的WC颗粒增强高铬铸铁材质按重量百分比如表4所示。
表4WC颗粒增强高铬铸铁元素含量％
实施例5
步骤四中淬火采用强风空冷，其它同实施例1－实施例4。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法，其特征在于步骤如下：
1)、通过普通消失模铸造法，利用中频感应电炉制作半成品；所述半成品包括中碳中铬合金钢锤柄，高铬铸铁自耗电极，高钒高速钢或WC颗粒增强高铬铸铁自耗电极；
2)、将锤柄及自耗电极清理、整形，进入锤头熔铸过程；
3)、锤头熔铸
a、利用砂盘将锤柄半成品打制并安放于熔铸平台上，卡好回路线，使锤柄和熔铸平台构成熔铸回路，安放好与锤头配套的铜制对开式结晶器；
b、利用电渣熔铸设备操作设备三个升降架分别夹持好石墨碳极、高铬铸铁自耗电极、高钒高速钢或WC颗粒增强高铬铸铁自耗电极，根据预加工锤头大小将定量的熔渣倒入结晶器中，经石墨碳极起弧熔渣，待熔渣熔化，并且锤头充分预热后，升起并移开石墨碳极，迅速将高铬铸铁自耗电极移至结晶器内渣池中，通过渣池进行复合熔铸操作；
c、待高铬铸铁电极熔铸至达到三金属复合锤头设计要求的高铬铸铁层尺寸后，升起高铬铸铁电耗电极，对熔铸的高铬铸铁未凝固铁水进行快速冷却使其凝固；所述快速冷却是通过在高铬铸铁层未凝固铁水中人工放置激冷铁水用铁条或钢筋来实现；
d、高铬铸铁铁水凝固后，再由石墨碳极对熔渣层进行加热，使熔渣层升温至1200℃－1800℃并保温而后将高钒高速钢或WC颗粒增强高铬铸铁自耗电极插入渣池，使自耗电极熔化，按设计要求尺寸熔铸于高铬铸铁层之上，完成熔铸，待锤头凝固后，将锤头拆下移除并清理；
4)、将清理后的锤头进行热处理，制成最终产品。
2.根据权利要求1所述的电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法，其特征在于所述铁条或钢筋为多根并预先根据锤头端面大小焊接构成条框。
3.根据权利要求1所述的电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法，其特征在于步骤3的d步中插入石墨碳极时，熔渣电流为1000A—2000A。
4.根据权利要求1所述的电渣熔铸三金属复合耐磨锤头的制作方法，其特征在于步骤4中，热处理时先将锤头放入高温电阻炉中升温至950℃－1100℃，保温2小时－3小时，出炉采用水基淬火液淬火或空冷淬火；锤头冷却后进行回火处理，温度为300℃－550℃，回火1小时—2小时。
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