高锰钢球磨机衬板的生产技术

；NO．6 2004 铸造技术 F0UNDRY TECHNOLOGY · 405 · 高锰钢球磨机衬板的生产技术 李常锋 ，李文生 一，白创明 H理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室 ，甘肃 兰州 730050；2．白银有色金属集团公 厂，甘肃 白银 730900) ：采用金属型板和镁橄榄石碱性涂料造型工艺和先预脱氧再加锰铁 ，后终脱氧熔炼工艺，以及常规和直接 水韧 处理 的高 隶磨机衬板的生产工艺，有效地提高产品的尺寸精度、表面品质 、铸件 内在品质 ，生产出高品质的球磨机衬板铸件。 司：高锰钢 ；熔炼 ；水韧处理 }类号 ：TG269 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—8365(2004)06-0405-02 Iology about Linear Production Used for High M anganese Steel Castings of Grinding M achine LI Chang—feng ，LI W en-sheng ，BAI Chuang—ming ince and M inistry Constructional State Key Laboratory of Gansu New Non—ferrous Metal M aterials，Lanzhou University of & Technology，Lanzhou 730050，China；2．Machine Manufacturing Plant，Baiyin Non—ferrous Metal GrouP，Baiyin 730900， ：t：In accordance with material feature and real product practice， series of measures such as metal ；board，forsterite powder coatings，Mn—Fe alloy after pre—de—oxygen，de—oxygen of al alloy processes ‘ect or normal water—toughing treatment are taken and acceptability technical effects are achieved． aently casting dimension precise and surface quality are highly improved，there is no casting crack and ize quality problem．Those processes are benefit to the linear of grinding machine． Irds：H igh manganese steel；M elt；W ater—toughing 1 合金成分及零件技术要求 生产 的 球 磨 机 衬 板 系 高 锰 钢 ZQMnl3—1，化学成分及力学性能符合 GB5680--85见表 1。 表 1 ZQMnl3—1合金成分及性能 ab．1 Components and properties of ZQMnl 3—1 蔓O"b／MPa伸长率( )冲击韧度／(J·m ) 硬度 ：637 ≥ 20 ≥ 15 ≤ 229 HB 午要求验收合金成分、形状尺寸、表面品质和碳 级，且要求铸件不得有影响强度及外观的缺陷， 舌硬度 197~228 HB，而铸件力学性能、夹杂物 i足冶金品质时考核)不做验收条件。 工艺 ：2003—12—15； 修订日期 ：2004—04—02 ：李常锋(1970一 )，甘肃白银人，硕士．研究方 向：耐磨合金及 合金优化 ． ，s@lut．ca 2．1 造型 工艺设计 利用金属型板和标准砂箱单件造型，以满足表面 品质和尺寸精度要求 ，确保型砂紧实并多扎气孑L，并采 用以下设计原则 ： (1)铸件外形尺寸采用负公差 ，机加工余量一般 为 3～5 mm或不留加工余量直接机床刀具校正即可， 最大加工余量≤10 mm。 (2)铸件的槽孑L采用正公差 ，芯子用镁砂耐火材 料造型。 (3)自由线收缩率 2．2％～3．2 ，冒口大小按凝 固收缩率 6 9／5设计，并采用易割浇 冒系统。 (4)采用镁橄榄石粉碱性涂料。 2．2 浇注 系统设计 选用开放式浇注系统，取 ： 内 ： 横 ； 直 一 1：(1～ 1．1)：(1～ 1．4) 根据现场浇包 口尺寸设计直浇 口直径 045 mm。 则 直一 15．9 cm。； 1个横浇 口：ZF横一 15．9～ 17．5 cm。； 3道内浇 口：三F内一 15．9～ 22．3 cm。。 3 熔炼和浇注 3．1 熔 炼 工 艺 采用 GW一1—500J中频感应炉熔炼，重视钢液的覆 维普资讯 http://www.cqvip.com F0UNDRY TECHN0L0GY Vo1．25 No．6 Jun．2004 盖和保 护。在炉料 装炉时 ，首先在 炉底装一层石 灰 (GB1594—79)，石 灰质 量 约为 装 炉 金 属料 质 量 的 1 9／5，随着熔化的进行 ，熔融金属的出现、上升，炉渣 自 始至终覆盖着钢液的表面。炉渣起到保护钢液防止吸 气、氧化 ，并能收集夹杂物，保温节能的作用。随着熔 化的进行 ，可补加适量的石灰 ，渣量以能全面覆盖钢液 为宜，并适量添加一些氟石 (GB826—87)。石灰与氟 石质量 比约为(4～5)：1，以便于降低炉渣熔点，调节 炉渣粘度 ，便于扒渣。 预脱 氧采用高碳锰 铁 FeMn75C7．5(GB3795-- 87)，采用碳的氧化强化预脱氧，籍此使钢液中氧化铁 含量降低到较低水平，从而减少夹杂物 ，处理时钢液温 度为 1 610～1 640℃，加入量约为钢液质量的 1 ，收 得率为 90 。此时加入充分预热 (750℃以上)，块度 约为 50～100 mm 的锰铁。每批加入后应充分搅拌 ， “防止冻结”、沉淀，每批基本熔清后再加下一批 。这种 加入次序锰铁收得率为 95 ，如果在预脱氧前直接加 入锰铁 ，其收得率为 90 ，两者相差 5 。将 Mn／C控 制在≥9．5以上。 终脱氧在化学成分调整后 ，一般采用铝(YB／Z4— 75)，用量约为钢液总质量的 0．1 ，考虑到沉淀氧化 的彻底性约逊于扩散脱氧，用量可调整至钢液总质量 的 0．2 ，以提高钢液中铝的残余量(>0．08 9／6)，使高 熔点的 A1-P化合物在晶粒内析出，从而消除三元磷共 晶等磷的不利存在形式。 3．2 浇注工 艺 钢液出炉后一般要静置 ，静置有利于钢液中气体 和夹杂物的上浮 ，改进冶金品质和调节浇注温度。高 锰钢 ZGMnl3-1液相线温度 1 400℃，出炉温度控制 在 1 360～ 1 420℃，浇 注温 度 应控 制 在 1 340～ 1 380℃ 。 以上浇注温度铸件 冒口结膜时间为 0～5 S，根据 这一规则进一步确定不同温度出炉后钢液的静置等温 时间见表 2。 表 2 钢液出炉后浇注静置时间 Tab．2 Isothermal time of tapping steel liquid 4 铸件清理 铸件浇注后冷却过程要及时松箱 ，按 1 min／5mm 壁厚时间计算进行 ，笔者所生产的高锰钢衬板铸件一 般在浇注后半小时左右松箱，保证砂型 良好的退让性， 确保铸件安全收缩。 掌握铸件温度约在>400℃时打箱，且不要将铸件 放在吹过堂风处。打箱后及时(铸件温度>400℃)用 乙炔枪热割浇冒口，切割时注意不要让钢液溅到铸件 上。然后在铸件进窑加热前打掉飞边、毛刺及撞开销 孔薄 膜，若 过 厚 最 好 用 砂 轮 机 切 割。这 是 由 于 ZGMnl3-1导热率低(仅为碳钢的 1／3～1／4)、热膨胀 系数大(约为碳钢的 2倍)易产生裂纹。如果热处理后 切割浇冒口等，则容易使 ZGMnl3—1在 250~800℃ 内碳化物重新析出到晶界上 ，产生脆性。 5 铸件水韧 处理 5．1 常规水韧 处理高锰钢球磨机 衬板属于厚大件 ( >75 ram)，热处理时从常温加热到 600℃的温度区 间内，必须将加热速度控制在 30～50℃／h，待温度加 热到 600℃以上，加热速度可提高到 100～150℃／h， 直到水淬温度 1 050 1 080℃为止 ，保温 4 h，保证钢 中的碳化物充分溶解在奥氏体 中，并通过扩散而均匀 化，降低碳化物再析出的可能性[1]。 保温后应迅速地将铸件从炉中拉出投入水中，从 打开炉门到工件全部入水的时间应在 2～3 rain范围 内，愈短愈好 ，以保证铸件温度不低于 950℃。水温控 制在 10~30℃为宜，淬火终 了水温不得大于 60℃。 若批量生产可在水池中加入干冰降温。 5．2 直接水韧 处理 如果零件为急件，为保证工期及交货时间，可以采 用直接水韧处理工艺。笔者尝试的直接水韧处理工艺 是把浇注的铸件在约 1 050～1 080℃左右的温度时 打箱直接水淬，一次完成工件水韧处理和水爆清沙工 作 。 6 结论 (1)采用金属型板造型和碱性涂料 ，并严格控制其 他铸造工艺，可以显著提高高锰钢的尺寸精度和表面 品质。 (2)利用石灰和萤石对熔炼炉进行保护 ，先用高碳 锰铁预脱氧，再加合金化锰铁和加铝终脱氧的熔炼工 艺，可以提高合金锰铁的收得率，提高高锰钢的冶金品 质。 (3)对高锰钢球磨衬板可采用常规和直接两种水 韧处理，均可得到合格铸件 ，采用此种水韧处理工 艺生产了高锰钢锤头，颚板等铸件 。 参考文献 [1] 王荣滨 ，海 燕．高锰钢破碎机齿板淬 裂分析与强韧化 处理[J]．矿山机械，2002(1)：10—12． 维普资讯 http://www.cqvip.com