CN107841688A - 一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法，其包含的化学成分和组成质量百分比为：C 1.0～1.1，Si 0.50～0.60,Mn 9.0～10.0，Cr 3.0～4.0，Mo 0.5～0.9,P≤0.03,S≤0.03,其余为Fe；破碎机腮板以消失模负压生产工艺进行生产，熔炼温度为1600℃～1650℃，出炉温度约1520℃～1580℃；以1450℃～1520℃将熔化金属浇注到抽空状态下砂箱中成型。本发明是以多种微合金元素增强中锰钢，材料具有较好的抗冲击韧性和焊接性能，同时具有冲击后表层发生马氏体相变而提高硬度，因而具有优异的抗冲击性能和耐磨性能。本发明适用于各种冲击和耐磨的工作条件，使用寿命比普通高锰钢提高2倍以上。

Description

一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法
技术领域
本发明涉及铸造机械技术领域，具体为一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法。
背景技术
在矿山开采过程中，颚式破碎机是一种不可缺少的加工设备，腮板是用于破碎机的重要耐磨部件，腮板分固定腮板和活动腮板。在破碎机运行状态，动腮附着活动腮板做复摆式运动，与固定腮板形成一个角度挤压石料，因此腮板的使用寿命决定破碎机的使用寿命。近年来，腮板主要以高锰钢材料体系铸造而成，体积较大且形状复杂，铸件要求有比较高的韧性和硬度，同时要求没有明显铸造缺陷。
近年来，国内外对腮板的结构改进和性能提升开展研究工作，取得了一些成果，主要包括3个方面：
(1)改变制作腮板的材料，用橡胶材料、磁性材料替代，使用效果并不理想。
(2)改进腮板的形状和安装方法：如专利201220262508.7和201420466597.4描述的鄂式破碎机腮板，其整体厚度由原170mm增加到240mm。厚度增加后，在衬板背面设计空心减重槽，槽与槽之间组成网状加强筋，以提高衬板本体的强度和刚度，防止裂纹发生，但材料的耐磨性能并未提高。
(3)采用双金属复合材料制作腮板：如专利号201620127894.5就是用高铬铸铁材料做工作面，用中低碳合金钢制作支持面。虽然高铬铸铁材料具有较高的硬度，从而增加了耐磨性，但高铬铸铁材料韧性较低，在使用过程中易出现疲劳剥落和断裂，严重影响了腮板的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法，设计成分为中铬中锰钢材料体系。
在腮板的实验和产品的试生产中我们发现：
1、碳和锰的匹配很重要，碳和锰固溶于γ-Fe中是影响奥氏体稳定性并获得所需力学性能最显著元素，通过碳和锰的匹配降低奥氏体的稳定性，提高冲击载荷作用下的相变硬化速率和比例；经过实验和筛选碳和锰的匹配比为1:9.2比较合适；考虑到其他因素碳的百分比在1.0～1.1比较合适，锰的百分比在9.0～10.0比较合适。
2、铬的作用很重要，在晶体结构中形成弥散分布的第二相粒子，可以减少碳化物的析出，改变碳化物的形态和分布，提高相变硬化效果和屈服强度；经过实验和筛选铬的百分比在3.2～3.8比较合适。
3、钼是一种有效的强化物，能显著的抑制晶粒增大而细化晶粒，增加淬透性及减少对回火脆性的敏感性，同时可增加材质的抗腐蚀能力；经过实验和筛选Mo的百分比在0.5～0.9比较合适。
根据以上的发现提供如下技术方案：一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法，其包含的化学成分和组成质量百分比为：C 1.0～1.1，Si 0.30～0.80,Mn 9.0～10.0，Cr 3.2～3.8，Mo 0.5～0.9,P≤0.03,S≤0.03,其余为Fe；其制作方法为：在1000Kg中频感应电炉中熔炼，熔炼铁温度至1600℃～1650℃，分步加入铬铁、锰铁、硅铁、钼铁及其他合金元素，出炉温度约为1520℃～1580℃；以1450℃～1520℃将熔化金属浇注到抽空状态下砂箱中的消失模内，钢水替代消失模冷却成型获得腮板铸钢件；浇注后维持负压真空度为0.5-0.8MPa，并保持7-15分钟。衬板经清理后将进入水韧处理工序。主要包括先由室温以40-50±10℃/h速率升温至640±10℃，保温60～70分钟，再以180±10℃/h速率升温1075±10℃，保温2.5～3小时，在15-20秒以内，进入循环水槽进行水韧处理。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用中铬中锰钢作为材质，添加多种合金元素。经过适当的热处理加工，具有较好的韧性和焊接性能；同时具有受冲击后表层发生马氏体相变而提高硬度，因而具有优异的抗冲击性能和耐磨性能。本发明适用于各种冲击和耐磨的工作条件，鉴于产品制造工程中为机械化作业，同样的成分、铸造、热处理工艺进行量化生产，因此产品质量相对稳定。
具体实施方式
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：本发明提供如下技术方案：一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法，其包含的化学成分和组成质量百分比为：C 1.0～1.05，Si 0.30～0.50,Mn 9.0～9.5，Cr 3.2～3.5，Mo 0.5～0.7,P≤0.03,S≤0.03,其余为Fe；其制备方法为：
1、在1000Kg中频感应电炉中熔炼，熔炼铁温度至1600℃～1630℃，分步加入铬铁、锰铁、硅铁、钼铁及各种合金元素，出炉温度约为1560℃；以1500℃将熔化金属浇注到抽空状态下砂箱中的消失模内，钢水替代消失模冷却成型获得腮板铸钢件；浇注后维持负压真空度为0.6MPa，并保持12分钟。
2.熔炼后热处理包括先由室温以50℃/h速率升温至655℃，保温60分钟，再以200℃/h速率升温1075℃，保温2.5小时，在20秒以内，进入循环水槽进行水韧处理。
实施例二：本发明提供如下技术方案：一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法，其包含的化学成分和组成质量百分比为：C 1.05～1.1，Si0.60～0.80,Mn 9.7～10.0，Cr 3.5～3.8，Mo 0.70～0.90,P≤0.03,S≤0.03,其余为Fe；
其制备方法为：
1、在1000Kg中频感应电炉中熔炼，熔炼铁温度至1640℃～1650℃，分步加入铬铁、锰铁、硅铁、钼铁及各种合金元素，出炉温度约为1560℃～1580℃；以1500℃～1520℃将熔化金属浇注到抽空状态下砂箱中的消失模内，钢水替代消失模冷却成型获得腮板铸钢件；浇注后维持负压真空度为0.8MPa，并保持13分钟。
2.熔炼后热处理包括先由室温以40℃/h速率升温至665℃，保温70分钟，再以180℃/h速率升温1085℃，保温3小时，在20秒以内，进入循环水槽进行水韧处理
表1实施例和ZGMn13能对比(M-2000摩擦磨损试验机，载荷200N，试验时间2h)
从表中可以看出：随着Mo元素和Cr元素含量增加，实施例2的力学性能高于实施例1。对比磨损性能发现，实施例1比ZGMn13提高2.13倍，实施例2比ZGMn13提高2.45倍。
本发明通过降低锰的含量和调整合金成分，以相匹配的热处理工艺得到了亚稳态奥氏体组织的中锰钢，具有优异的强韧性能和耐磨性能，使用寿命比高锰钢提高2倍以上。

Claims (2)

1.一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法，其包含的化学成分和组成质量百分比为：C 1.0～1.1，Si 0.30～0.80,Mn 9.0～10.0，Cr 3.0～4.0，Mo 0.5～0.9,P≤0.03,S≤0.03,其余为Fe；
其制备方法为：在1000Kg中频感应电炉中熔炼，熔炼温度为1600℃～1650℃，分步加入铬铁、锰铁、硅铁、钼铁等合金元素，出炉温度为1520℃～1580℃；以1450℃～1520℃将熔化金属浇注到抽空状态下砂箱中的消失模内，钢水替代消失模冷却成型获得腮板铸钢件；浇注后维持负压真空度为0.5MPa，并保持15分钟。衬板经清理后将进入水韧处理工序。用高温电炉加热到1075±10℃，在30秒以内，进入循环水槽内进行水韧处理。
2.根据权利要求1所述的一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法，其特征在于：其熔炼后热处理包括先由室温以40±10℃/h速率升温至650±10℃，保温60～70分钟，再以180±10℃/h速率升温1075±10℃，保温2.5～3小时，在22秒以内，进入循环水槽进行水韧处理。
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