高铬铸铁复合锤头的铸造与热处理研究应用

液-液同浇
低铬白口铸铁 2 .6 ～ 3.0 2.0～ 3 .0 0 .8 ～ 1.2 2.2～ 3.0 ≤0 .05 0 .05
M g1.0
6 ZG270-500
0 .40
0 .90
0 .60 0.35 0.04 0 .04 0 .20 0.30 0 .30 0 .05
消 失 模液 浇 ≤0 .35柄 、固 已 浇 成
工厂采用的复合锤头以高铬铸铁(或高锰钢)为锤 头 , 铸钢(结构钢)为锤柄 , 几组复合锤头的化学成分如 表 1。
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F O UN D RY T ECH NO LO G Y
V ol .31 N o .4 A pr .2010
表 1 中列举 6 组复合锤头 , 其中 5 组均为高铬铸 铁锤头 , 锤柄选用 ZG270-500 。目前一些铸造厂生产 不同重量的锤头 , 依据破碎机破碎物料而定 , 以中型锤
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铸造技术 F O UN D RY T ECH NO LO G Y
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高铬铸铁复合锤头的铸造与热处理研究应用
任庆平1 , 王国仁2
(1 .烟台南山学院 , 山东 龙口 265713 ;2 .山东莱州鸿源台钳制造有限公司 , 山东 莱州 261414)
casting process
烟台地处山东半岛最东端 , 盛产各种建材石料 、水 泥 、黄金 。 据不完全统计 , 各种型号破碎机拥有量高达 8 000 余台 , 每年更换锤头易损件数万个 。 锤头损坏 原因 , 一是硬度不够耐磨性差 , 二是因用量大 , 个别厂 矿图便宜 , 使用劣质材料锤头 。针对上述情况 , 我们采 用多种工艺 , 试制成功高铬铸铁复合锤头 , 实践证明 , 质量可靠 , 寿命长 , 社会效益显著 。
破碎机物料需要而定 。 对于小中型的锤头 , 一般采用 铸高铬铸铁(或铬 系抗磨白 口铸铁)锤头 , 组成复 合
对单一高铬铸铁进行热处理的工艺 ;高锰钢则进行改 锤头 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性处理 , 生产复相抗磨性能更好基体锤头 。表 1 中采 2 .1 砂型铸造(粘土砂或树脂砂型)
用的成分除按国标生产外 , 还有的采用了微量合金化
图 1 双金属复合铸造工艺 Fig .1 Composite casting pro ce ss of duplex me tals
口 ;③高铬 铸铁浇 注时间 以 ZG270-500 凝固时 间的 1/ 3 ～ 2/ 3 为 宜 , 若 迟 后 , 则 浇 注 锤 头 铁 液 不 能 使 ZG270-500 锤柄重熔 , 使其表面的氧化物不能完全漂 浮上来和去除 ;④锤头高铬铸铁液出炉 1 500 ℃, 浇注 温度 1 420 ℃, 清 理 后 , 低 温 时 效 , 消 除 应 力 , 柄 部
(1)固-液复合浇注
表 1 复合锤头的化学成分 w(%)
T ab.1 Com po sition of co mpo site ca st ram
序号 复合材质
C
Mn
Si
Cr
P
S M o Ni Cu V Ti
高铬铸铁 2.8～ 3 .0 ≤0.8 ≤0.8 12～ 15 ≤0.05 ≤0.05
1
<0 .06 <0.06
固 Q 235A 加 工柄 埋 入砂 型浇头
K mT BCr26 2 .0 ～ 3.3 <2.0
5 ZG270-500
0 .40
0 .90
<1 .2 22 ～ 30 <0 .10 <0.06 <3.0 <2 .5 <2.0 0 .60 0.35 0.04 0 .04 0 .20 0.30 0 .30 0 .05
(2)液-液复合浇注 高铬铸铁液-ZG270-500 液复合浇注如图 1 。造型 工艺要求 :①接合面置在最大截面 A 处 ;②底部置 U 型冷铁 , 以利于 ZG270-500 顺序凝固 ;③ZG270-500 浇 口设在 C 处 ;④为稳定接合面 , Z G270-500 定量浇注 , 设置溢流口 B ;⑤为防止高铬铸铁液 、Z G270-500 液被 冲混 , 高铬铸铁浇口另设在 D 处 , 以求液头平稳 。 浇注工艺要求 :①ZG270-500 出炉温度 1 550 ℃, 浇注温度 1 500 ℃;②浇注 ZG270-500 要保持溢流 , 液 面稳定 , 溢出杂质 , 使接合面干净清洁 , 溢流后 , 封住 B
22 .0
2 .0 1.2 1 .2
2
ZG2 70-50 0
0.32 ～ 0 .42
0.5～ 0 .8 0.20 ～ 0 .45
≤0 .05 ≤0.05
B 消 失备模注 A 、 液-液 B 、 液液加固
Q 235A 固 Q235A 柄 埋入砂型浇锤 头
高铬铸铁
3 .01
1 .64
1 .03 22.25 ≤0 .05 ≤0.05 0 .62 0.15 0 .74 0 .14 0 .028 0.016 固 Q 235A 柄
Abstract :The crushers ram and its handle are in two different materials of high Cr cast iron and low carbon steel respectively .Based on analysis of present composite casting technique , two procedures have been put forward i .e .to melt high Cr cast iron and low carbon steel in different induction furnaces, composite casting processes are taken in two ways that are the casting is composite cast by l iquid-solid or liquid-liquid ways and cast in sand mold or lost foam processes . The properties of castings can further improved by heat treatment .It is evident that composite cast
头
固体一般以 ZG270-500 机械加工成锤柄 , 很少采 用高铬铸铁锤头为固-液复合的固体件 , 因其在急剧受
热时具有较大的热应力开裂倾向 ;而采用铸钢(结构 钢)加工件为固-液复合固体 , 可起到冷铁和内冷铁的
作用 , 提高冷却效 率 。 将锤柄预 置在砂型中 , 平做平 浇 、平做斜浇 、平做竖浇均可 , 只要与合理的浇注系统 相配合 , 均能获得优良的复合锤头 。
《 铸造技术》04/ 2010
任庆平等 :高铬铸铁复合锤头的铸造与热处理研究应用
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钻孔 。 2 .2 消失模铸造
(1)消失模铸造锤柄(ZG270-500), 固-液复合浇 注工艺 , 如表 1 组 6 。
①蒸缸发泡成型白模(锤柄), 密度 0 .028 g/ cm3 , 铸件线收缩 1 %;②SOT 树脂涂料 , 涂层 1 .0 ～ 2 .0 mm , 40 ～ 50 ℃烘房烘干 ;③一组 5 件白模簇 , 一箱 3 组 , 边 加砂边振实 、造型 ;④浇注温度 1 480 ～ 1 500 ℃, 负压 0 .05 ～ 0 .06 M Pa ;⑤再固-液复合 , 浇注低铬白口铸铁 锤头 , 已浇注成合格 铸件 , 热处理 :950 ℃ ×2 h空冷 , 260 ℃×2 h 消除内应力 。
摘要 :破碎机锤头和锤柄分别采用高铬铸 铁和碳 钢两 种不同 材质 。 对 复合 锤头 的不同 生产 工艺进 行了 对比分 析 , 在此 基础 上 , 提出了不同材质的锤头(高铬铸铁)和锤柄(结构钢)的两种生产工艺 , 即用电炉熔炼两种 材质 , 液-固 、液-液 复合 , 砂 型或消 失模铸造 , 通过热处理进一步提高性能 。 生产实践表明 , 此 工艺可以 稳定生 产出头 、柄 结合牢 固 、成 品率高 、耐 磨性好的 破碎 机双金属复合锤头 。 关键词 :高铬铸铁复合锤头 ;复合铸造工艺 ;消失模铸造 中图分类号 :TG 251 .2 文献标识码 :A 文章编号 :1000-8365(2010)04-0407-04
来提高锤头性能 。 2 复合锤头的铸造工艺
高铬铸铁(或铬系抗磨白口铸铁)先铸成 固体锤
头铸造复合为多数 ;同时锤头选择高铬铸铁的含 C r 量 头 , 再与 ZG270-500 钢液 锤柄 浇铸 复 合 ;或 ZG270-
也不同 , 从 12 %～ 15 %到 23 %～ 30 %不等 , 也是依据 500(或 Q235A)结构钢机械加工成固体锤柄 , 然后浇
Research and Applications on the Casting and Heat Treatment Processes
for Composite Cast High Cr Crusher Ram with Handle
REN Qing-ping1 , WANG Guo-ren2 (1 .Yan Tai Nan Shan Institute , Longkou 265713 , China ;2 .Hong Yuan Table-pliers Manufacturer Co ., Ltd ., Laizhou 261414 , China)
常用的锤头有 :高锰钢锤头 , 其耐磨性差 , 使用寿 命短 ;复合锤头以高铬铸铁为锤头 , 钢件为锤柄 , 复合 形式有 :①机械组装 , 其使用初期效果好 , 后期锤柄和 锤头易分离 、飞出 , 发生打穿破碎机和损坏机件的生产 事故 ;②粘合复合 , 以胶粘 , 其结合强度差 , 韧性差 ;③
收稿日期 :2010-03-11 ; 修订日期 :2010-04-02 作者简介 :任庆平(1957- ), 山东烟台人 , 工程师 .主要从事铸造技术及
rams by this procedure are stable in production with high rate of qual ification and good combination between ram and its handle with excellent ware resistant properties. Key words :High Cr cast iron composite cast ram;Bimetalic composite casting process;Lost foam
高锰钢 1.17～ 1 .22 11 ～ 13 ≤0.5
≤0.05 ≤0.05
Q235A 0.27～ 0 .35 0 .5 ～ 0.8 0.17～ 0.37 0.25 ≤0.04 ≤0.04
0 .25
高铬铸铁 2 .4 ～ 3.2 0.4～ 1 .0 0 .3 ～ 0.8 18 .0 ～ ≤0 .05 ≤0.05 1.0～ 0 .6 ～ 0.8～
管理和金工教学实践工作 . Email :sky .338 @126 .com
冶金铸造复合 。 液-液熔铸的工艺要求较 高 ;固-液熔 铸有高铬铸铁锤头熔铸钢件锤柄 , 也有固体钢件锤柄 熔铸高铬铸铁锤头 , 二者熔合 部分极易出现疵 漏 、裂 纹 、缩孔 、缩松 、气孔 、咬合不良等缺陷 。 也有尝试双金 属高铬铸 铁锤 头 、高 锰钢 锤 柄 , 再 在锤 头 部 分加 入 Q235A 结构钢 , 既充内冷铁 , 又可使高铬铸铁高锰钢 能冶金熔合 , 获得良好的使用效果 。 还有使用整体高 铬铸铁锤头 , 通过热处理(如正火)获得马贝体或细珠 光体贝氏体锤头 , 头 、柄基体有异 , 各自发挥优势 ;锤头 为 Z GM n13 者 , 则局部型内进行合金化处理也可获得 头 、柄不同金相基体 ;也有通体采用 改性 ZGM n13 加 C r 、Ni 、M o 、Cu 而具有更抗磨组织 。 1 复合锤头的化学成分
3 ZG270-500 0.32 ～
0.5 ～
0 .2 ～
≤0 .05 ≤0.05
加工 后 埋入
0 .42
0 .8
0 .45
砂型浇头
高铬铸铁 2 .9 ～ 3.2 0 .5 ～ 0.8 0.8～ 1.2 13 ～ 15 <0 .10 <0.06
4 ZG270-500 0.32～ 0 .92 0 .5 ～ 0.8 0.20～ 0.45