CN114959430B - 一种大型圆锥破碎壁的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型圆锥破碎壁的生产方法,是采用ZGMn13钢进行铸造,包括:(1)钢水冶炼:采用EBT氧化法初炼,LF炉精炼的方法炼钢,LF炉中进行Ti微合金化,稀土和铝锭对钢水进行变质处理,钢水离站温度为1450‑1470℃;(2)铸造:采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型,缩颈发热保温冒口,开放式浇注系统,浇注前向型腔充氩气置换空气,悬浮浇注,浇注时加入钢水质量1‑2%的铁粉作为晶核,铸件表面温度﹤300℃打箱,得铸件毛坯;(3)热处理:铸件毛坯水韧处理,将铸件升温至1070‑1090℃进行保温,保温时间按铸件最大厚度1h/25mm计算,铸件出炉后快速入水,出水温度80‑100℃,出水后精整;本发明方法制得的圆锥破碎壁具有铸造缺陷少、强度高、耐磨性好,可提高大型破碎机使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备制造技术领域,特别是一种大型圆锥破碎壁的生产方法。
背景技术
圆锥破碎机是应用于冶金、矿山、水泥等各种行业的中碎和细碎破碎设备,破碎壁是圆锥破碎机的主要部件,在实际工作过程中,破碎壁一方面要承受较大的冲击载荷,另一方面还要经受表面磨损,这就需要破碎壁不仅要有较高的强度、韧性、较好耐磨性,还应该有较高的内在质量,对于大型圆锥破碎机的破碎壁更是如此。
高锰钢ZGMn13极易加工硬化,在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能,故通常被用于破碎机的破碎壁生产中。对于大型ZGMn13破碎壁铸件,因尺寸大(一般大端直径﹥2500mm,高度﹥1500mmm),体收缩大,壁较厚且不均匀(最大壁厚﹥250mm,最小壁厚﹥120mm),线收缩和体收缩大,导热性能差,浇注时间长,铸造时易产生裂纹、缩孔(缩松)、夹杂、晶粒粗大等缺陷,这些缺陷严重影响破碎壁的性能,缩短了破碎壁的使用寿命,降低破碎机设备的使用效率。
发明内容
本发明的目的就是提供一种大型圆锥破碎壁的生产方法,旨在通过采用微合金化、炉内精炼、变质处理、型腔充惰性气体、悬浮浇注、强化热处理等方法来减少钢中夹杂物含量、消除铸造裂纹、缩孔缺陷,细化晶粒,提高力学性能及耐磨性,从而提高大型圆锥破碎机设备的使用寿命。
本发明的一种大型圆锥破碎壁的生产方法,所述大型圆锥破碎壁采用的钢材质为ZGMn13,钢中所含化学成分的质量百分含量为:C:1.10-1.20%、Si:0.45-0.60%、Mn:13.0-13.8%、Ti:0.04-0.08%、 P≤0.050%、S≤0.030%,其余为Fe及其他不可避免杂质;该大型圆锥破碎壁的生产方法包括下述步骤:
(1)钢水冶炼:采用EBT电弧炉氧化法初炼,LF炉精炼的方法炼钢,铁合金烘烤至700℃以上再加入EBT炉,EBT炉出钢前P≤0.010%,Mn/C>10;LF炉中进行Ti微合金化,至钢水中含Ti量为0.04-0.08%;LF炉中用稀土和铝锭对钢水进行变质处理,稀土的加入量为1.5kg/t钢水,铝锭的加入量为1.0kg/t钢水;钢水离站温度为1450-1470℃;所述LF炉精炼过程中钢包全程底吹氩气;所述稀土为稀土硅铁,其牌号为FeSiRe24;
(2)铸造:采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型,冒口采用缩颈发热保温冒口,开放式浇注系统,涂料采用镁砂粉醇基涂料,防止铸件粘砂;钢包选用大水口,直径80㎜,浇注前向型腔充惰性气体氩气,置换型腔内部空气;浇注温度1420℃,型腔钢液面上升速度15-18mm/s,采用悬浮浇注,浇注时随钢水连续加入钢水质量1-2%的铁粉,浇后按铸件厚度1min/2mm时间松箱,铸件表面温度﹤300℃打箱,表面清理、敲冒口、水口,得到尺寸符合要求的铸件毛坯;
(3)热处理:将步骤(2)制备的铸件毛坯进行水韧处理,首先以≤40℃/h升温速率将铸件升温至680℃,保温2-3h,然后以≤80℃/h的升温速率将铸件升温至1070-1090℃保温,保温时间按铸件最大厚度1h/25mm计算,铸件出炉后快速入水,入水前温度≥960℃,出水温度﹤100℃,水温﹤45℃;出水后精整,得到高强度、高耐磨性圆锥破碎壁铸件。
本发明步骤(2)中随钢水加入的铁粉,粒度为0.15-0.3mm。
本发明方法的工艺原理如下:
本发明在步骤(1)中LF炉精炼时加入Ti微合金化,可以细化铸态组织,用稀土和铝锭对钢水变质处理,可以净化钢液,细化组织,消除柱状晶;
本发明在步骤(2)中采用采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型,冒口采用缩颈发热保温冒口,开放式浇注系统,涂料采用镁砂粉醇基涂料,防止铸件粘砂;为防止钢水二次氧化,减少夹杂物及裂纹,本发明采用低温快速浇注工艺,其钢包水口直径为80㎜,型腔液面上升速度≧15mm/s,浇注温度1420-1430℃,浇注前向型腔充惰性气体氩气,置换型腔里空气,以防止钢水二次氧化;浇注时采用悬浮浇注,浇注时随钢水连续加入1-2%(粒度0.15-0.3mm)铁粉,以增加结晶核心,提高铸件综合性能;浇注后按1min/2mm时间及时松箱,防止铸件收缩受阻产生裂纹;
本发明在步骤(3)中进行水韧热处理时,首先以≤40℃/h速率升温至680℃,保温2-3h,目的是让铸件均匀化,使铸件各处温度一致;然后以≤80℃/h速率升温至1080±10℃后充分保温,使铸件内部碳化物充分溶解;铸件出炉后快速入水,入水温度≧960℃,出水温度≦100℃,水温﹤45℃,使碳化物不再析出。经过上述水韧处理的破碎壁铸件,强度高,耐磨性好。
本发明的有益效果是:
(1)本发明在ZGMn13成分体系基础上,通过采用Ti微合金化,结合用稀土和铝对钢水变质处理、用铁粉增加结晶核心的悬浮浇、LF炉全程吹氩气等方法,可净化钢液、细化组织,提高铸件力学性能及耐磨性;
(2)本发明中钢包选用大水口,在浇注前向型腔吹氩,置换型腔中的空气,低温快速浇注,可防止钢水二次氧化,减少钢中夹杂物及铸件裂纹缺陷;
(3)综合采用以上方法,能够得到少铸造缺陷、高力学性能及耐磨性的大型高锰钢铸件,可提高大型破碎机设备使用寿命。
具体实施方式
为了更好地解释本发明的技术方案,下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明,下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案,并不以任何形式限制本发明。
实施例1
本实施例生产的大型圆锥破碎壁铸件(M-16379),具体要求如下:大端直径2947mm、小端直径1957mm、高度1678mm、重量17.5t、最大壁厚320mm。
本实施例的一种大型圆锥破碎壁的生产方法,采用的钢材质为ZGMn13,钢中所含化学成分的质量百分含量为:C:1.10%、Si:0.45%、Mn:13.0%、Ti:0.04%、 P≤0.042%、S≤0.028%,其余为Fe及其他不可避免杂质;该大型圆锥破碎壁的生产方法包括下述步骤:
(1)钢水冶炼:采用EBT电弧炉氧化法初炼,LF炉精炼的方法炼钢,铁合金烘烤至708℃,EBT炉出钢前P≤0.010%,Mn/C=11.81;LF炉中进行Ti微合金化,至钢水中含Ti量为0.04%;LF炉中用稀土和铝锭对钢水进行变质处理,稀土的加入量为1.5kg/t钢水,铝锭的加入量为1.0kg/t钢水;钢水离站温度为1460℃;所述LF炉精炼过程中钢包全程底吹氩气;所述稀土为稀土硅铁,其牌号为FeSiRe24;
(2)铸造:采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型,冒口采用缩颈发热保温冒口,开放式浇注系统,涂料采用镁砂粉醇基涂料,防止铸件粘砂;钢包选用大水口,直径80㎜,浇注前向型腔充惰性气体氩气,置换型腔内部空气;浇注温度1420℃,型腔钢液面上升速度15mm/s,采用悬浮浇注,浇注时随钢水连续加入钢水质量1.5%的铁粉(粒度0.15-0.3mm),浇后按铸件厚度1min/2mm时间松箱,铸件表面温度﹤300℃打箱,表面清理、敲冒口、水口,得到尺寸符合要求的铸件毛坯;
(3)热处理:将步骤(2)制备的铸件毛坯进行水韧处理,首先以40℃/h升温速率将铸件升温至680℃,保温3h,然后以70℃/h的升温速率将铸件升温至1070℃保温,保温12h,铸件出炉后快速入水,入水前温度970℃,出水温度80℃,水温40℃;出水后精整,得到高强度、高耐磨性圆锥破碎壁铸件。
本实施例制得的圆锥破碎壁铸件,无裂纹、缩孔(疏松)等铸造缺陷,晶粒度:3级,其力学性能为:Rm:850Mpa、A:24%、Z:24%、ak:290J/cm2。
实施例2
本实施例生产的大型圆锥破碎壁铸件(M-16376),具体要求如下:大端直径2896mm、小端直径1937mm、高度1721mm、重量16.5 t、最大壁厚298mm。
本实施例的一种大型圆锥破碎壁的生产方法,采用的钢材质为ZGMn13,钢中所含化学成分的质量百分含量为:C:1.20%、Si:0.60%、Mn:13.8%、Ti:0.08%、 P≤0.045%、S≤0.030%,其余为Fe及其他不可避免杂质;该大型圆锥破碎壁的生产方法包括下述步骤:
(1)钢水冶炼:采用EBT电弧炉氧化法初炼,LF炉精炼的方法炼钢,铁合金烘烤至750℃再加入EBT炉,EBT炉出钢前P≤0.010%,Mn/C=11.5;LF炉中进行Ti微合金化,至钢水中含Ti量为0.04%;LF炉中用稀土和铝锭对钢水进行变质处理,稀土的加入量为1.5kg/t钢水,铝锭的加入量为1.0kg/t钢水;钢水离站温度为1460℃;所述LF炉精炼过程中钢包全程底吹氩气;所述稀土为稀土硅铁,其牌号为FeSiRe24;
(2)铸造:采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型,冒口采用缩颈发热保温冒口,开放式浇注系统,涂料采用镁砂粉醇基涂料,防止铸件粘砂;钢包选用大水口,直径80㎜,浇注前向型腔充惰性气体氩气,置换型腔内部空气;浇注温度1420℃,型腔钢液面上升速度17mm/s,采用悬浮浇注,浇注时随钢水连续加入钢水质量1%的铁粉(粒度0.15-0.3mm),浇后按铸件厚度1min/2mm时间松箱,铸件表面温度﹤300℃打箱,表面清理、敲冒口、水口,得到尺寸符合要求的铸件毛坯;
(3)热处理:将步骤(2)制备的铸件毛坯进行水韧处理,首先以35℃/h升温速率将铸件升温至680℃,保温2h,然后以80℃/h的升温速率将铸件升温至1090℃保温,保温10h,铸件出炉后快速入水,入水前温度980℃,出水温度100℃,水温42℃;出水后精整,得到高强度、高耐磨性圆锥破碎壁铸件。
本实施例制得的圆锥破碎壁铸件,无裂纹、缩孔(疏松)等铸造缺陷,晶粒度:3级,其力学性能为:Rm:820Mpa、A:26%、Z:26%、ak:280J/cm2。
实施例3
本实施例生产的大型圆锥破碎壁铸件(M-16202),具体要求如下:大端直径2743mm、小端直径1748mm、高度2205mm、重量19.5t、最大壁厚258mm。
本实施例的一种大型圆锥破碎壁的生产方法,采用的钢材质为ZGMn13,钢中所含化学成分的质量百分含量为:C:1.15%、Si:0.52%、Mn:13.4%、Ti:0.06%、 P≤0.046%、S≤0.027%,其余为Fe及其他不可避免杂质;该大型圆锥破碎壁的生产方法包括下述步骤:
(1)钢水冶炼:采用EBT电弧炉氧化法初炼,LF炉精炼的方法炼钢,铁合金烘烤至720℃再加入EBT炉,EBT炉出钢前P≤0.010%,Mn/C=11.2;LF炉中进行Ti微合金化,至钢水中含Ti量为0.06%;LF炉中用稀土和铝锭对钢水进行变质处理,稀土的加入量为1.5kg/t钢水,铝锭的加入量为1.0kg/t钢水;钢水离站温度为1450℃;所述LF炉精炼过程中钢包全程底吹氩气;所述稀土为稀土硅铁,其牌号为FeSiRe24;
(2)铸造:采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型,冒口采用缩颈发热保温冒口,开放式浇注系统,涂料采用镁砂粉醇基涂料,防止铸件粘砂;钢包选用大水口,直径80㎜,浇注前向型腔充惰性气体氩气,置换型腔内部空气;浇注温度1420℃,型腔钢液面上升速度15mm/s,采用悬浮浇注,浇注时随钢水连续加入钢水质量2.0%的铁粉(粒度0.15-0.3mm),浇后按铸件厚度1min/2mm时间松箱,铸件表面温度﹤300℃打箱,表面清理、敲冒口、水口,得到尺寸符合要求的铸件毛坯;
(3)热处理:将步骤(2)制备的铸件毛坯进行水韧处理,首先以38℃/h升温速率将铸件升温至680℃,保温2.5h,然后以75℃/h的升温速率将铸件升温至1080℃保温,保温10h,铸件出炉后快速入水,入水前温度985℃,出水温度90℃,水温42℃;出水后精整,得到高强度、高耐磨性圆锥破碎壁铸件。
本实施例制得的圆锥破碎壁铸件,无裂纹、缩孔(疏松)等铸造缺陷,晶粒度:3级,其力学性能为:Rm:810Mpa、A:30%、Z:28%、ak:260J/cm2。
从上述三个实施例可以看出,采用本发明方法,制备大型圆锥破碎壁,制得的破碎壁铸件均具有高强度,高耐磨性,并且铸件没有裂纹、缩孔等铸造缺陷。上述实施例仅仅是对本发明的解释说明,不以任何形式限制本发明。
Claims (2)
1.一种大型圆锥破碎壁的生产方法,所述大型圆锥破碎壁采用的钢材质为ZGMn13,钢中所含化学成分的质量百分含量为:C:1.10-1.20%、Si:0.45-0.60%、Mn:13.0-13.8%、Ti:0.04-0.08%、 P≤0.050%、S≤0.030%,其余为Fe及其他不可避免杂质;其特征在于该大型圆锥破碎壁的生产方法包括下述步骤:
(1)钢水冶炼:采用EBT电弧炉氧化法初炼,LF炉精炼的方法炼钢,铁合金烘烤至700℃以上再加入EBT炉,EBT炉出钢前P≤0.010%,Mn/C>10;LF炉中进行Ti微合金化,至钢水中含Ti量为0.04-0.08%;LF炉中用稀土和铝锭对钢水进行变质处理,稀土的加入量为1.5kg/t钢水,铝锭的加入量为1.0kg/t钢水;钢水离站温度为1450-1470℃;所述LF炉精炼过程中钢包全程底吹氩气;所述稀土为稀土硅铁,其牌号为FeSiRe24;
(2)铸造:采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型,冒口采用缩颈发热保温冒口,开放式浇注系统,涂料采用镁砂粉醇基涂料,防止铸件粘砂;钢包选用大水口,直径80㎜,浇注前向型腔充惰性气体氩气,置换型腔内部空气;浇注温度1420℃,型腔钢液面上升速度15-18mm/s,采用悬浮浇注,浇注时随钢水连续加入钢水质量1-2%的铁粉,浇后按铸件厚度1min/2mm时间松箱,铸件表面温度﹤300℃打箱,表面清理、敲冒口、水口,得到尺寸符合要求的铸件毛坯;
(3)热处理:将步骤(2)制备的铸件毛坯进行水韧处理,首先以≤40℃/h升温速率将铸件升温至680℃,保温2-3h,然后以≤80℃/h的升温速率将铸件升温至1070-1090℃保温,保温时间按铸件最大厚度1h/25mm计算,铸件出炉后快速入水,入水前温度≥960℃,出水温度﹤100℃,水温﹤45℃;出水后精整,得到高强度、高耐磨性圆锥破碎壁铸件,制得的大型圆锥破碎壁铸件,无裂纹、缩孔、疏松等铸造缺陷,晶粒度:3级,力学性能为:Rm为810MPa或820MPa或850Mpa、A为24%或26%或30%、Z为24%或26%或28%、ak为260J/cm2或280J/cm2或290J/cm2。
2.根据权利要求1所述的一种大型圆锥破碎壁的生产方法,其特征在于:步骤(2)中随钢水加入的铁粉,粒度为0.15-0.3mm。
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