CN109252098B - 一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺，包括原材料、消失模准备—原材料热熔—消失模铸造—扩散退火预处理—铸钢盐浴淬火、回火—铸钢质量检测工艺步骤，本发明生产的中部槽用贝氏体铸钢具有高强度，高耐磨的特性，其强度>1400Mpa，硬度>45（HRC），大大提高了中部槽的使用寿命，中部槽为整体铸造成型，不存在各部位耐磨性不一致问题，在工作面转面时，无需维护，直接转到下一工作面，提高了采煤效率，同时由于各部位的材质相同，因此可实现以旧换新，废旧中部槽可收回重铸，废物循环利用，大大降低了用户的综采成本，对煤炭生产的节能节材、循环经济和可持续发展具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及中部槽生产技术领域，具体涉及一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺。
背景技术
目前国内生产厂家虽然有很多提高中部槽的耐磨性的方法，但都无法从根本上完全提高中部槽的耐磨性，通过在中部槽槽帮内腔焊耐磨层和改变槽帮的铸造材料来增加槽帮的耐磨性的方法仅仅改变了槽帮的耐磨性，而且会造成干扰刮板运输、加工困难等诸多问题，通过在中部槽中板和底板链道位置堆焊耐磨层和在中板表面熔敷耐磨层来提高中部槽中板和底板的耐磨性的方法，不仅会增大中部槽的运行阻力，既提高了生产成本，而且各部位材质不同，焊接时收缩量不同，容易导致中板开焊、封底板掉落、舌板破损等情况，通过选用耐磨性高的板材来替换中板和底板从而提高中部槽使用寿命的方法，不仅成本较高，而且由于材质不同，各部位耐磨性不一致，槽帮上沿变薄后易造成飘链，危及矿工安全作业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺，本发明生产的中部槽用贝氏体铸钢具有高强度，高耐磨的特性，并能在复杂的工况条件下承受一定载荷，防止断裂失效，其强度>1400Mpa，硬度>45(HRC)，尤其通过湿磨对比实验耐磨性能是进口耐磨板Hardox500钢板的1.5倍，大大提高了中部槽的使用寿命，且本公司生产的中部槽为整体铸造成型，不存在各部位耐磨性不一致问题，避免了铸焊中部槽因各部件材质不同引起的焊接性差、焊接缺陷多、焊接应力高，导致中板易开裂、底板易脱落等问题，在工作面转面时，无需维护，直接转到下一工作面，节约了转面时间，提高了采煤效率，同时由于各部位的材质相同，因此可实现以旧换新，废旧中部槽可收回重铸，废物循环利用，大大降低了用户的综采成本，对煤炭生产的节能节材、循环经济和可持续发展具有重要意义。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺，其特征在于：包括原材料、消失模准备—原材料热熔—消失模铸造—扩散退火预处理—铸钢盐浴淬火、回火—铸钢质量检测工艺步骤，具体步骤如下：
(1)原材料、消失模准备：将不同的原材料按照一定的比例准备，对应将要生产的中部槽定制合适的消失模；
(2)原材料热熔：将原材料投放入高温熔炉中，对原材料进行加热融化；
(3)消失模铸造步骤如下：
①将消失模置入消失模砂箱中；
②将少量型砂填围在消失模的底部周围，使消失模的位置定位，之后再填满型砂；
③将真空泵与通风管连接并开启真空泵，产生负压，将热熔的混合原材料沿消失模的上端进行浇注；
④在负压下浇注，当模型气化，液体金属占据模型位置，打开活动板将砂与铸钢取出，并将铸件从砂中分离。
(4)扩散退火预处理：将铸钢进行扩散退火处理，经扩散退火预处理使晶粒均匀化，除去高温下溶于铸钢中的有害气体并改善铸件的均匀性；
(5)铸钢盐浴淬火、回火步骤如下：
①将盐置入盐浴炉的内部，将电极棒通电加热使盐熔融；
②将铸钢置入熔融的盐中，对铸钢进行淬火处理；
③将限位块沿限位架滑动，使排烟筒遮住排烟口，将排烟筒的上端连接至指定排烟处；
④将熔融盐的温度降低一定温度后保持恒温，对铸钢进行回火处理，减小或消除淬火铸钢中的内应力；
⑤从盐溶炉的内部将铸钢取出，将表面清理后完成铸钢加工。
(6)铸钢质量检测：将铸钢运送到检测台机进行质量检测，检测合格的即为成品中部槽。
本发明的进一步改进方案在于：步骤(3)所述的消失模砂箱宝货砂箱主体，所述砂箱主体的内侧外表面设置有纱网架，所述纱网架的内侧设置有纱网，所述砂箱主体的前端外表面设置有连接块,所述连接块的前端外表面设置有把手，所述砂箱主体的一侧外表面设置有活动板，所述砂箱主体的一侧外表面靠近活动板的下方设置有倾斜块，所述活动板的外表面设置有拉动杆。
本发明的进一步改进方案在于：步骤(5)中的盐浴炉包括炉外壳，所述炉外壳的内侧外表面设置有隔热层，所述隔热层的内侧外表面设置有炉内层，所述炉外壳的上端设置有炉顶板，所述炉顶板的上端外表面设置有排烟口，所述排烟口的上方设置有排烟筒，所述排烟筒的两侧外表面设置有限位块，所述限位块的上端外表面设置有限位架。
本发明的进一步改进方案在于：所述原材料的化学成分比例为：0.2-0.4％C，0.5-1.5％Si，0.9-1.8％Mn，P、S≤0.03％，0.4-1.1％Cr，0.1-0.3％Mo，0.4-0.8％Ni，0.1-0.4％Cu，0.03-0.09％W，微量V、Ti、Nb，其余为Fe。
本发明的进一步改进方案在于：所述扩散退火预处理的温度为1150℃-1250℃扩散退火。
本发明的进一步改进方案在于：所述铸钢盐浴淬火、回火中将铸钢加热至950-1000℃奥氏体化保温后再270-300℃盐浴等温淬火，等温时间为4-5小时，出炉空冷进行回火。
本发明的进一步改进方案在于：所述砂箱主体的前端外表面靠近连接块的下方设置有通风管，所述通风管贯穿于砂箱主体的前端外表面，所述通风管与砂箱主体之间为固定连接，所述连接块与纱网之间为固定连接，所述纱网与纱网架之间为活动连接，所述纱网架与砂箱主体之间为固定连接。
本发明的进一步改进方案在于：所述活动板与砂箱主体之间设置有连接轴，所述连接轴与砂箱主体之间为固定连接，所述活动板与砂箱主体之间通过连接轴活动连接，所述拉动杆与活动板之间为固定连接。
本发明的进一步改进方案在于：所述排烟筒的下端外表面与炉顶板之间为活动连接，所述限位块与排烟筒之间为固定连接，所述限位架与炉顶板之间为固定连接，所述限位架与限位块之间为活动连接。
本发明的进一步改进方案在于：所述炉内层的内部设置有电极棒，所述电极棒贯穿于炉顶板的上端外表面，所述电极棒与炉顶板之间为固定连接，所述电极棒的下端与炉内层的下端外表面之间设置有一定的距离。
本发明的有益效果：
(1)通过热熔原材料中按比例加入：0.2-0.4％C，0.5-1.5％Si，0.9-1.8％Mn，P、S≤0.03％，0.4-1.1％Cr，0.1-0.3％Mo，0.4-0.8％Ni，0.1-0.4％Cu，0.03-0.09％W，微量V、Ti、Nb，其余为Fe，配合将上述铸钢1150℃-1250℃扩散退火，使晶粒均匀化，将上述铸钢加热至950-1000℃奥氏体化保温后再270-300℃盐浴等温淬火，等温时间4-5小时，出炉空冷，达到铸造一种高耐磨的目的，使得生产出来的中部槽具有较高的耐磨性能。
(2)本发明生产的中部槽用贝氏体铸钢具有高强度的特性，并能在复杂的工况条件下承受一定载荷，防止断裂失效，其强度>1400Mpa，硬度>45(HRC)，尤其通过湿磨对比实验耐磨性能是进口耐磨板Hardox500钢板的1.5倍，大大提高了中部槽的使用寿命。
(3)生产的中部槽为整体铸造成型，耐磨性均匀，不存在各部位耐磨性不一致问题，避免了铸焊中部槽因各部件材质不同引起的焊接性差、焊接缺陷多、焊接应力高，导致中板易开裂、底板易脱落等问题。
(4)通过消失模的铸造，使各部位的材质相同，因此可实现以旧换新，废旧中部槽可收回重铸，废物循环利用，大大降低了用户的综采成本，对煤炭生产的节能节材、循环经济和可持续发展具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺流程图。
图2为本发明一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺中消失模砂箱的结构示意图。
图3为本发明一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺中消失模砂箱的局部示意图。
图4为本发明一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺中图3中A的放大示意图。
图5为本发明一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺中盐浴炉的结构示意图。
图6为本发明一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺中盐浴炉的局部示意图。
图7为本发明一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺中图6中B的剖视示意图。
图2-7附图标注：1、砂箱主体；2、通风管；3、纱网架；4、纱网；5、连接块；6、把手；7、活动板；8、连接轴；9、倾斜块；10、拉动杆；11、炉外壳；12、隔热层；13、炉内层；14、炉顶板；15、排烟筒；16、排烟口；17、限位块；18、限位架；19、电极棒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢及其制备工艺，包括原材料、消失模准备—原材料热熔—消失模铸造—扩散退火预处理—铸钢盐浴淬火、回火—铸钢质量检测工艺步骤，具体步骤如下：
(1)原材料、消失模准备：将不同的原材料按照一定的比例准备，对应将要生产的中部槽定制合适的消失模；
(2)原材料热熔：将原材料投放入高温熔炉中，对原材料进行加热融化；
(3)消失模铸造步骤如下：
①将消失模置入消失模砂箱中；
②将少量型砂填围在消失模的底部周围，使消失模的位置定位，之后再填满型砂；
③将真空泵与通风管连接并开启真空泵，产生负压，将热熔的混合原材料沿消失模的上端进行浇注；
④在负压下浇注，当模型气化，液体金属占据模型位置，打开活动板将砂与铸钢取出，并将铸钢从砂中分离。
(4)扩散退火预处理：将铸钢进行扩散退火处理，经扩散退火预处理使晶粒均匀化，除去高温下溶于铸钢中的有害气体并改善铸件的均匀性；
(5)铸钢盐浴淬火、回火步骤如下：
①将盐置入盐浴炉的内部，将电极棒通电加热使盐熔融；
②将铸钢置入熔融的盐中，对铸钢进行淬火处理；
③将限位块沿限位架滑动，使排烟筒遮住排烟口，将排烟筒的上端连接至指定排烟处；
④将熔融盐的温度降低一定温度后保持恒温，对铸钢进行回火处理，减小或消除淬火铸钢中的内应力；
⑤从盐溶炉的内部将铸钢取出，将表面清理后完成铸钢加工。
(6)铸钢质量检测：将铸钢运送到检测台机进行质量检测，检测合格的即为成品中部槽。
实施例2
如图2-4所示，步骤(3)所述的消失模砂箱宝货砂箱主体1，所述砂箱主体1的内侧外表面设置有纱网架3，所述纱网架3的内侧设置有纱网4，所述砂箱主体1的前端外表面设置有连接块5,所述连接块5的前端外表面设置有把手6，所述砂箱主体1的一侧外表面设置有活动板7，所述砂箱主体1的一侧外表面靠近活动板7的下方设置有倾斜块9，所述活动板7的外表面设置有拉动杆10。
本发明的进一步改进方案在于：步骤5中的盐浴炉包括炉外壳11，所述炉外壳11的内侧外表面设置有隔热层12，所述隔热层12的内侧外表面设置有炉内层13，所述炉外壳11的上端设置有炉顶板14，所述炉顶板14的上端外表面设置有排烟口16，所述排烟口16的上方设置有排烟筒15，所述排烟筒15的两侧外表面设置有限位块17，所述限位块17的上端外表面设置有限位架18。
本发明的进一步改进方案在于：所述原材料的化学成分比例为：0.2-0.4％C，0.5-1.5％Si，0.9-1.8％Mn，P、S≤0.03％，0.4-1.1％Cr，0.1-0.3％Mo，0.4-0.8％Ni，0.1-0.4％Cu，0.03-0.09％W，微量V、Ti、Nb，其余为Fe。
本发明的进一步改进方案在于：所述扩散退火预处理的温度为1150℃-1250℃扩散退火。
本发明的进一步改进方案在于：所述铸钢盐浴淬火、回火中将铸钢加热至950-1000℃奥氏体化保温后再270-300℃盐浴等温淬火，等温时间为4-5小时，出炉空冷进行回火。
本发明的进一步改进方案在于：所述砂箱主体1的前端外表面靠近连接块5的下方设置有通风管2，所述通风管2贯穿于砂箱主体1的前端外表面，所述通风管2与砂箱主体1之间为固定连接，所述连接块5与纱网4之间为固定连接，所述纱网4与纱网架3之间为活动连接，所述纱网架3与砂箱主体1之间为固定连接。
本发明的进一步改进方案在于：所述活动板7与砂箱主体1之间设置有连接轴8，所述连接轴8与砂箱主体1之间为固定连接，所述活动板7与砂箱主体1之间通过连接轴8活动连接，所述拉动杆10与活动板7之间为固定连接。
实施例3
如图5-7所示，所述排烟筒15的下端外表面与炉顶板14之间为活动连接，所述限位块17与排烟筒15之间为固定连接，所述限位架18与炉顶板14之间为固定连接，所述限位架18与限位块17之间为活动连接。
本发明的进一步改进方案在于：所述炉内层13的内部设置有电极棒19，所述电极棒19贯穿于炉顶板14的上端外表面，所述电极棒19与炉顶板14之间为固定连接，所述电极棒19的下端与炉内层13的下端外表面之间设置有一定的距离。
本模具加工工艺中渗碳箱的工作原理：定制出需要生产制造的中部槽对应的消失模，将消失模置于砂箱主体的内部，将少量型砂填围在消失模的底部周围，使消失模的位置定位，之后再填满型砂，使用者再将真空泵与通风管连接并开启真空泵，产生负压，将原材料按照0.2-0.4％C，0.5-1.5％Si，0.9-1.8％Mn，P、S≤0.03％，0.4-1.1％Cr，0.1-0.3％Mo，0.4-0.8％Ni，0.1-0.4％Cu，0.03-0.09％W，微量V、Ti、Nb，其余为Fe的比例进行热熔处理，将热熔的混合原材料沿消失模的上端进行浇注，在负压下浇注，当模型气化，液体金属占据模型位置，打开活动板将砂与铸钢取出，并将铸钢从砂中分离，将上述铸钢在1150℃-1250℃扩散退火，使晶粒均匀化，除去高温下溶于铸钢中的有害气体并改善铸件的均匀性，将盐置入炉内层的内部，将电极棒通电加热使盐熔融，将限位块沿限位架滑动，使排烟筒遮住排烟口，将排烟筒的上端连接至指定排烟处，使用者将上述铸钢加热至950-1000℃奥氏体化保温后再270-300℃盐浴等温淬火，等温时间4-5小时，出炉空冷，对铸钢进行回火处理，减小或消除淬火铸钢中的内应力，从盐溶炉的内部将铸钢取出，将表面清理后完成铸钢加工，使用者再将铸钢运送到检测台机进行质量检测，检测合格的即为成品中部槽，所生产的中部槽用贝氏体铸钢具有高强度，高耐磨的特性，并能在复杂的工况条件下承受一定载荷，防止断裂失效，其强度>1400Mpa，硬度>45(HRC)，尤其通过湿磨对比实验耐磨性能是进口耐磨板Hardox500钢板的1.5倍，大大提高了中部槽的使用寿命，该方法所制的中部槽为整体铸造成型，不存在各部位耐磨性不一致问题，避免了铸焊中部槽因各部件材质不同引起的焊接性差、焊接缺陷多、焊接应力高，导致中板易开裂、底板易脱落，在工作面转面时，无需维护，直接转到下一工作面，节约了转面时间，提高了采煤效率，在生产过程中，由于各部位的材质相同，因此可实现以旧换新，废旧中部槽可收回重铸，废物循环利用，大大降低了用户的综采成本，对煤炭生产的节能节材、循环经济和可持续发展具有重要意义。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢的制备工艺，其特征在于：包括原材料、消失模准备—原材料热熔—消失模铸造—扩散退火预处理—铸钢盐浴淬火、回火—铸钢质量检测工艺步骤，具体步骤如下：
（1）原材料、消失模准备：将不同的原材料按照一定的比例准备，对应将要生产的中部槽定制合适的消失模；
（2）原材料热熔：将原材料投放入高温熔炉中，对原材料进行加热融化；
（3）消失模铸造步骤如下：
①将消失模置入消失模砂箱中；
②将少量型砂填围在消失模的底部周围，使消失模的位置定位，之后再填满型砂；
③将真空泵与通风管连接并开启真空泵，产生负压，将热熔的混合原材料沿消失模的上端进行浇注；
④在负压下浇注，当模型气化，液体金属占据模型位置，打开活动板将砂与铸钢取出，并将铸件从砂中分离；
（4）扩散退火预处理：将铸钢进行扩散退火处理，经扩散退火预处理使晶粒均匀化，除去高温下溶于铸钢中的有害气体并改善铸件的均匀性；
（5）铸钢盐浴淬火、回火步骤如下：
①将盐置入盐浴炉的内部，将电极棒通电加热使盐熔融；
②将铸钢置入熔融的盐中，对铸钢进行淬火处理；
③将限位块沿限位架滑动，使排烟筒遮住排烟口，将排烟筒的上端连接至指定排烟处；
④将熔融盐的温度降低一定温度后保持恒温，对铸钢进行回火处理，减小或消除淬火铸钢中的内应力；
⑤从盐溶炉的内部将铸钢取出，将表面清理后完成铸钢加工；
（6）铸钢质量检测：将铸钢运送到检测台机进行质量检测，检测合格的即为成品中部槽。
2.根据权利要求1所述的一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢的制备工艺，其特征在于：步骤（3）所述的消失模砂箱包括 砂箱主体（1），所述砂箱主体（1）的内侧外表面设置有纱网架（3），所述纱网架（3）的内侧设置有纱网（4），所述砂箱主体（1）的前端外表面设置有连接块（5）,所述连接块（5）的前端外表面设置有把手（6），所述砂箱主体（1）的一侧外表面设置有活动板（7），所述砂箱主体（1）的一侧外表面靠近活动板（7）的下方设置有倾斜块（9），所述活动板（7）的外表面设置有拉动杆（10）。
3.根据权利要求1所述的一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢的制备工艺，其特征在于：步骤（5）中的盐浴炉包括炉外壳（11），所述炉外壳（11）的内侧外表面设置有隔热层（12），所述隔热层（12）的内侧外表面设置有炉内层（13），所述炉外壳（11）的上端设置有炉顶板（14），所述炉顶板（14）的上端外表面设置有排烟口（16），所述排烟口（16）的上方设置有排烟筒（15），所述排烟筒（15）的两侧外表面设置有限位块（17），所述限位块（17）的上端外表面设置有限位架（18）。
4.根据权利要求1所述的一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢的制备工艺，其特征在于：所述原材料的化学成分比例为：0.2-0.4%C，0.5-1.5%Si，0.9-1.8%Mn，P、S≤0.03%，0.4-1.1%Cr，0.1-0.3%Mo，0.4-0.8%Ni，0.1-0.4%Cu，0.03-0.09%W，微量V、Ti、Nb，其余为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢的制备工艺，其特征在于：所述扩散退火预处理的温度为1150℃-1250℃扩散退火。
6.根据权利要求1所述的一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢的制备工艺，其特征在于：所述铸钢盐浴淬火、回火中将铸钢加热至950-1000℃奥氏体化保温后再270-300℃盐浴等温淬火，等温时间为4-5小时，出炉空冷进行回火。
7.根据权利要求2所述的一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢的制备工艺，其特征在于：所述砂箱主体（1）的前端外表面靠近连接块（5）的下方设置有通风管（2），所述通风管（2）贯穿于砂箱主体（1）的前端外表面，所述通风管（2）与砂箱主体（1）之间为固定连接，所述连接块（5）与纱网（4）之间为固定连接，所述纱网（4）与纱网架（3）之间为活动连接，所述纱网架（3）与砂箱主体（1）之间为固定连接。
8.根据权利要求2所述的一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢的制备工艺，其特征在于：所述活动板（7）与砂箱主体（1）之间设置有连接轴（8），所述连接轴（8）与砂箱主体（1）之间为固定连接，所述活动板（7）与砂箱主体（1）之间通过连接轴（8）活动连接，所述拉动杆（10）与活动板（7）之间为固定连接。
9.根据权利要求3所述的一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢的制备工艺，其特征在于：所述排烟筒（15）的下端外表面与炉顶板（14）之间为活动连接，所述限位块（17）与排烟筒（15）之间为固定连接，所述限位架（18）与炉顶板（14）之间为固定连接，所述限位架（18）与限位块（17）之间为活动连接。
10.根据权利要求3所述的一种整铸中部槽用高强度高耐磨贝氏体铸钢的制备工艺，其特征在于：所述炉内层（13）的内部设置有电极棒（19），所述电极棒（19）贯穿于炉顶板（14）的上端外表面，所述电极棒（19）与炉顶板（14）之间为固定连接，所述电极棒（19）的下端与炉内层（13）的下端外表面之间设置有一定的距离。
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