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1、10申请公布号CN102303212A43申请公布日20120104CN102303212ACN102303212A21申请号201110172600222申请日20110624B23P15/00200601C21D1/30200601C22C38/22200601C22C38/2820060171申请人成都申信达机械有限公司地址610000四川省成都市青白江区弥牟镇火星社区10组72发明人崔志刚74专利代理机构成都行之专利代理事务所普通合伙51220代理人谭新民54发明名称一种湿喷机衬板的制造工艺57摘要本发明公布了一种湿喷机衬板的制造工艺,其组分及相应的重量百分比如下碳040065,硅08。
2、12,锰1014,磷004,硫0035,铬2426,钼0305,铼微量,钒微量,钛微量,余量为铁。采用本发明材料制成的湿喷机衬板,其表面硬度能达到HRC4560,其抗冲击韧性硬度能够达到550600MPA,最大包容平面能够达到005毫米,具有较高的耐磨性能,其平均使用寿命是现有衬板的8倍;其成品合格率能够达到98以上,产品优质率能够达到95;采用加工与退火交替的形式,有效控制了其加工后的形变问题,保证产品的机械尺寸合符设计标准。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页CN102303216A1/2页21一种湿喷机衬板的制造工艺,其特征在于,包括以下。
3、步骤(A)备料,按照如下组分及相应的重量百分比配料碳040065,硅0812,锰1014,磷004,硫0035,铬2426,钼0305,铼微量,钒微量,钛微量,余量为铁,并进行钢水的制造;(B)铸造,将步骤(A)所述组分的钢水,采用平作立浇工艺浇铸,浇铸时的钢水温度控制在14301520,钢水的注入流速应当控制在1KG/秒以下,并且在模具上至少设置两个冒口,同时,使用冷铁均衡降温;(C)初检,浇铸完成后,对铸造件进行清砂,观察有无直径小于1毫米、深度小于25毫米的气孔,有无夹砂、裂纹的长度小于6毫米、且深度小于25毫米、宽度小于1毫米的情况,检测有无内缺陷,将不合格的剔除;(D)退火,将步骤(。
4、C)得到的合格工件退火,退火温度控制在金属组织转变成珠光体组织所需温度以上3050,保持温度的时间不得低于4小时,且随炉温降低至200300时,方可将工件取出;(E)机械加工,将步骤(D)得到的工件加工成所需尺寸,保留一定余量;(F)第二次退火,在步骤(E)结束后,立即对工件进行退火,其具体方法与步骤(D)相同;(G)粗磨平面,将经过第二次退火的工件进行粗磨,预留余量005至010毫米;(H)第三次退火,用30号机械油浸泡、沸煮,保持30号机械油的温度为9095,持续浸泡4至6小时后,自然降温,待工件温度与环境温度之间的温差小于20时,方可将工件取出;(I)淬火,将步骤(H)得到的工件采用真空。
5、等温淬火工艺,加温速度控制在80100/小时,加温至9501100,保持该温度1030分钟,然后降温,降温速度控制在4060/分钟;(J)精磨平面,对步骤(I)得到的工件采用高硬度砂轮片进行精磨,使其最大包容面度达到005毫米;(K)检测,对工件精磨后的强度、硬度、平面度、几何尺寸进行检测,符合湿喷机衬板的设计要求的为合格产品。2根据权利要求1所述的一种湿喷机衬板的制造工艺,其特征在于所步骤(B)的优选温度为14501480。3根据权利要求1或2所述的一种湿喷机衬板的制造工艺,其特征在于所步骤(E)包括以下四道工序(E1)车削平面,以衬板的两平面中任意一个平面定为初基准,车削第一平面完成后,以。
6、第一平面为基准,车削另一平面,车削后的衬板厚度,留上005015毫米的余量;(E2)镗孔,在镗床上以任意一个平面为第一基准,首先粗镗第一个孔,其次再以第二孔为基准,精镗其余八孔,然后以其余八孔中的任一孔为第三基准,精镗所述的第一个孔,最后再用三角油石人工去除毛刺;(E3)钻削三个固定销孔,用一平整的方木自由放在钻台上,衬板平面放在方木上,找平夹紧,用模具钻孔,孔钻完后,卸去模具,换上倒角用的钻头,一面固定销孔倒角完毕后,翻面,用手将衬板掌握,将钻床按照每分钟60至120转的转速反转数圈,找正孔中心后,再正权利要求书CN102303212ACN102303216A2/2页3转倒角,钻头倾角是44。
7、45,倒角0515毫米;(E4)钻中心孔,其具体方法与步骤(E3)相同。4根据权利要求1所述的一种湿喷机衬板的制造工艺,其特征在于所述步骤(D)中,工件保持退火温度的时间为5小时,其优选退火时,工件温度为240。5根据权利要求1所述的一种湿喷机衬板的制造工艺,其特征在于所步骤(H)第三次退火,用30号机械油浸泡、沸煮,30号机械油的温度为95,保持该温度的时间为5小时。权利要求书CN102303212ACN102303216A1/7页4一种湿喷机衬板的制造工艺技术领域0001本发明涉及高强度、高硬度的耐磨材料,具体是指一种湿喷机衬板的制造工艺。背景技术0002目前,全世界在水泥沙浆浇注工程上,。
8、采用的浇注方法有人工、人工加机械、机械化;种类有干式、湿式。干式浇注质量不稳定,水泥浪费大,浇注过程中,工人的工作条件差,计量不易控制;湿式浇注,避免了干式浇注的不足之处,因此,水泥板、柱、梁的浇注,湿式浇注法被建筑、道路、桥梁、水电、港口、矿山、隧道等广泛运用。0003为了适应较大规模的水泥板、柱、梁的浇注,中国的中国中铁公司,在九十年代末,从德国引进了干、湿水泥浆喷机,用于高铁建设。两种喷机使用过程中,干式喷机缺点太多,被淘汰,湿式喷机被大量使用,两种机型的工作原理,都采用离心原理,用蜗轮叶片搅拌料,再通过压缩空气输送、浇注。由于水泥浆是由水泥、水、沙、卵石等组成,密度很难标准,加之压缩空。
9、气不恒定,因此,浇注质量不理想。鉴于以上原因,中国中铁西南科学院,在2000年初,消化吸收,弥补德国产品的不足,研制出国产水泥沙浆湿喷机TK系列产品,该产品已获得国家多项专利,TK湿喷机的工作原理,搅拌料跟国外产品都一样,不同的是,浇注时,采用活塞式顶推,TK湿喷机,与进口湿喷机比较,具有计量准确,质量可控,节能降耗,能满足较大规模的工程浇注。因此,TK湿喷机被铁路、公路桥梁建设,广泛使用,现正向建筑、水电、矿山、港口等行业发展,前景非常广阔。0004TK水泥湿喷机使用近十年,在2010年前,有一个关键部件衬板,质量一直都没有解决,也严重影响了水泥湿喷机的使用,衬板,要求平面耐磨损,有较高强度。
10、,几何尺寸相对要求较高。0005TK600型的衬板,其厚度仅20毫米,直径是510毫米,靠圆周上,均分布了九个大孔,圆中心点上,又有一个固定孔,直径33毫米,中心孔圆的圆周上,分布有三个直径20毫米的定位销孔,设计上,要求衬板的表面,洛氏硬度达到HRC4560,材料的强度极限要求达到550600MPA,最大平面包容为005毫米。0006在2009年前,中国境内,有国有材料研究厅,数十个企业(厂),均无法达到设计要求,无奈,衬板采用铸铁,采用3055号碳钢,不表面淬火,因此,磨损很快,在2009年底,申请人按照设计要求生产,产品合格率仅百分之三十左右,优质率根本谈不上,不是铸造断裂,就是硬度不够。
11、或是平面度、几何尺寸达不到设计要求,没有办法同时达到技术指标,而且其耐磨性能相当差,使用寿命只有60至150M3,使用进程中,断裂情况相当多。发明内容0007本发明的目的在于提供一种湿喷机衬板的制造工艺,使得衬板具备极限断裂强度为550600MPA,洛氏硬度达到HRC4560,最大平面包容为005毫米,同时具有优良的耐磨性。0008本发明的目的通过下述技术方案实现说明书CN102303212ACN102303216A2/7页5一种湿喷机衬板的制造工艺,包括以下步骤(A)备料,按照如下组分及相应的重量百分比配料碳040065,硅0812,锰1014,磷004,硫0035,铬2426,钼0305,。
12、铼微量,钒微量,钛微量,余量为铁,并进行钢水的制造,在生物学与化学中,微量的规定是物质中含量在万分之一以下,百万分之一以上的组分,如生物学上规定含量占生物体总质量万分之一以下,百万分之一以上的元素为微量元素,对于微量物质的分析方法称为微量分析;(B)铸造,将步骤(A)所述组分的钢水,采用平作立浇工艺浇铸,浇铸时的钢水温度控制在14301520,钢水的注入流速应当控制在1KG/秒以下,并且在模具上至少设置两个冒口,同时,使用冷铁均衡降温;(C)初检,浇铸完成后,清砂,观察有无直径大于1毫米、深度大于25毫米的气孔,有则不合格;有无夹砂、裂纹的长度大于6毫米、且深度大于25毫米、宽度大于1毫米的情。
13、况,有则不合格,检测有无内缺陷,将不合格的剔除;(D)退火,将步骤(C)得到的合格工件退火,退火温度控制在金属组织转变成珠光体组织所需温度以上3050,保持温度的时间不得低于4小时,且随炉温降低至200300时,方可将工件取出;(E)机械加工,将步骤(D)得到的工件加工成所需尺寸,保留一定余量;(F)第二次退火,在步骤(E)结束后,立即对工件进行退火,其具体方法与步骤(D)相同;(G)粗磨平面,将经过第二次退火的工件进行粗磨,预留余量005至010毫米;(H)第三次退火,用30号机械油浸泡、沸煮,保持30号机械油的温度为9095,持续浸泡4至6小时后,自然降温,待工件温度与环境温度之间的温差小。
14、于20时,方可将工件取出;(I)淬火,将步骤(H)得到的工件采用真空等温淬火工艺,加温速度控制在80100/小时,加温至9501100,保持该温度1030分钟,然后降温,降温速度控制在4060/分钟;(J)精磨平面,对步骤(I)得到的工件采用高硬度砂轮片进行精磨,使其最大包容面度达到005毫米;(K)检测,对工件精磨后的强度、硬度、平面度、几何尺寸进行检测,符合湿喷机衬板的设计要求的为合格产品。0009进一步讲,所述步骤(B)的优选温度为14501480。0010进一步讲,所述步骤(E)包括以下四道工序(E1)车削平面,以衬板的两平面中任意一个平面定为初基准,车削第一平面完成后,以第一平面为基。
15、准,车削另一平面,车削后的衬板厚度,留上005015毫米的余量;(E2)镗孔,在镗床上以任意一个平面为第一基准,首先粗镗第一个孔,其次再以第二孔为基准,精镗其余八孔,然后以其余八孔中的任一孔为第三基准,精镗所述的第一个孔,最后再用三角油石人工去除毛刺;(E3)钻削三个固定销孔,用一平整的方木自由放在钻台上,衬板平面放在方木上,找平夹紧,用模具钻孔,孔钻完后,卸去模具,换上倒角用的钻头,一面固定销孔倒角完毕后,翻面,用手将衬板掌握,将钻床按照每分钟60至120转的转速反转数圈,找正孔中心后,再正说明书CN102303212ACN102303216A3/7页6转倒角,钻头倾角是4445,倒角051。
16、5毫米;(E4)钻中心孔,其具体方法与步骤(E3)相同。0011进一步讲,所述步骤(D)中,工件保持退火温度的时间为5小时,其优选退火时,工件温度为240。0012进一步讲,所述步骤(H)第三次退火,用30号机械油浸泡、沸煮,30号机械油的温度为95,保持该温度的时间为5小时。0013在步骤(A)所述组分中,最重要的是铬、钼、碳、以及铁,其中碳的含量如果小于04时,成品淬火后,其表面硬度达不到HRC4560的技术指标,耐磨性差,工件易产生犁沟式失效,碳的含量如果大于065,成品淬火后,其硬度提高不大,但其冲击韧性却急剧下降,工件工作时易碎裂;钼的含量如果小于03,铸坯过程容易产生断裂、表面裂纹。
17、倾向增大,工件晶粒变粗大,淬透性差,耐磨性下降;铬的含量如果小于24,工件硬度、强度差,耐磨性下降。铼、钒、钛以复合方式加入包内,对钢水进行变质处理,以达到细化晶粒、提高耐磨性和冲击韧性的目的。0014本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果1本发明一种湿喷机衬板的制造工艺,采用三次退火的手段,有效消除了材料内部的应力,客服了超薄件的形变问题,本工艺制成的湿喷机衬板,其表面硬度能达到HRC4560,其强度极限能够达到550600MPA,最大平面包容能够达到005毫米,具有较高的耐磨性能,其平均使用寿命是现有衬板的8倍;2本发明一种湿喷机衬板的制造工艺,使用独特配方的材料,其成品合格率能够。
18、达到98以上,产品优质率能够达到95;3本发明一种湿喷机衬板的制造工艺,在加工成产品的过程中,采用加工与退火交替的形式,保证了超薄件的质量,有效控制了其加工后的形变问题,保证产品的机械尺寸合符设计标准。具体实施方式0015下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施方式不限于此。实施例0016我们以TK600型湿喷机的衬板为例,其厚度仅20毫米,直径是510毫米,靠圆周上,均分布了九个大孔。圆中心点上,又有一个固定孔,直径33毫米,中心孔的圆周外,有三个直径12毫米的定位销孔,设计上,要求衬板的表面,洛氏硬度HRC4560,材料强度极限要求达到500550MPA,最大平面包容为00。
19、5毫米。从材料力学,理论力学,机械零件来讲,均不允许这样设计超薄件,因此,采用本发明的材料,按照以下工艺即可生产符合设计要求的湿喷机衬板。0017一种湿喷机衬板的制造工艺,包括以下步骤(A)备料,按照如下组分及相应的重量百分比配料碳040065,硅0812,锰1014,磷004,硫0035,铬2426,钼0305,铼微量,钒微量,钛微量,余量为铁,并进行钢水的制造,在生物学与化学中,微量的规定是物质中含量在万分之一以下,百万分之一以上的组分,如生物学上规定含量占生物体总质量万分之一以说明书CN102303212ACN102303216A4/7页7下,百万分之一以上的元素为微量元素,对于微量物质。
20、的分析方法称为微量分析;(B)铸造,将步骤(A)所述组分的钢水,采用平作立浇工艺浇铸,浇铸时的钢水温度控制在14301520,优选温度为14501480,钢水的注入流速应当控制在1KG/秒以下,并且在模具上至少设置两个冒口,同时,使用冷铁均衡降温;(C)初检,浇铸完成后,清砂,观察有无直径大于1毫米、深度大于25毫米的气孔,有则不合格;有无夹砂、裂纹的长度大于6毫米、且深度大于25毫米、宽度大于1毫米的情况,有则不合格,检测有无内缺陷,将不合格的剔除;(D)退火,将步骤(C)得到的合格工件退火,退火温度控制在金属组织转变成珠光体组织所需温度以上3050,保持温度的时间不得低于4小时,且随炉温降。
21、低至200300时,方可将工件取出,工件保持退火温度的时间为5小时,其优选退火时,工件温度为240;(E)机械加工,将步骤(D)得到的工件加工成所需尺寸,保留一定余量,具体步骤如下(E1)车削平面,以衬板的两平面中任意一个平面定为初基准,车削第一平面完成后,以第一平面为基准,车削另一平面,车削后的衬板厚度,留上005015毫米的余量;(E2)镗孔,在镗床上以任意一个平面为第一基准,首先粗镗第一个孔,其次再以第二孔为基准,精镗其余八孔,然后以其余八孔中的任一孔为第三基准,精镗所述的第一个孔,最后再用三角油石人工去除毛刺;(E3)钻削三个固定销孔,用一平整的方木自由放在钻台上,衬板平面放在方木上,。
22、找平夹紧,用模具钻孔,孔钻完后,卸去模具,换上倒角用的钻头,一面固定销孔倒角完毕后,翻面,用手将衬板掌握,将钻床按照每分钟60至120转的转速反转数圈,找正孔中心后,再正转倒角,钻头倾角是4445,倒角0515毫米;(E4)钻中心孔,其具体方法与步骤(E3)相同;(F)第二次退火,在步骤(E)结束后,立即对工件进行退火,其具体方法与步骤(D)相同;(G)粗磨平面,将经过第二次退火的工件进行粗磨,预留余量005至010毫米;(H)第三次退火,用30号机械油浸泡、沸煮,保持30号机械油的温度为9095,持续浸泡4至6小时后,自然降温,待工件温度与环境温度之间的温差小于20时,方可将工件取出,30号。
23、机械油的温度优选为95,保持该温度的时间优选为5小时;(I)淬火,将步骤(H)得到的工件采用真空等温淬火工艺,加温速度控制在80100/小时,加温至9501100,保持该温度1030分钟,然后降温,降温速度控制在4060/分钟;(J)精磨平面,对步骤(I)得到的工件采用高硬度砂轮片进行精磨,使其最大包容面度达到005毫米;(K)检测,对工件精磨后的强度、硬度、平面度、几何尺寸进行检测,符合湿喷机衬板的设计要求的为合格产品。0018按照以上工艺,申请人做了上千次试验,得到的实验数据如下,组分均按重量百分比计算,第一组,碳04,在限定范围内改变铬、钼的含量,硅08,锰14,磷003,硫0035,铼。
24、、钒、钛微量,余量为铁。说明书CN102303212ACN102303216A5/7页8序号碳铬钼强度极限MPA硬度(HRC产品寿命(M3104024003056300474011300020402400335580046301240003040240035561004850125100404024004055500477011390050402400455710047501189006040240050568004890126500704024503059100481012980080402450335760047601358009040245035581004790120300100402。
25、450405630048301177001104024504558400459011090012040245050589004670109800130402500305760049501097001404025003355700471011350015040250035583004850125600160402500405890049001258001704025004559600493011490018040250050561004920114600190402600305620048701162002004026003357300488011630021040260035584004690。
26、1375002204026004058500475013630023040260045589004760130200240402600505770048801269000019第二组,碳05,限定范围内改变铬、钼的含量,硅09,锰13,磷002,硫003,铼、钒、钛微量,余量为铁。序号碳铬钼强度极限MPA硬度(HRC产品寿命(M310502400305590050101033002050240033593005080106900305024003558600535011600040502400405910052701183005050240045594005100119200605024005。
27、058900507011650070502450305780049801173008050245033583004970116600905024503558400513010110010050245040582005240993001105024504558600504099700120502450505610049901103001305025003056700496011130014050250033575005150109500150502500355760050401096001605025004059200505011770017050250045593005150116500180。
28、50250050599005140117500190502600305910050901132002005026003358600499012550021050260035572005080126600220502600405880049501257002305026004557700498011930024050260050586005060116200说明书CN102303212ACN102303216A6/7页90020第三组,碳055,限定范围内改变铬、钼的含量,硅10,锰12,磷004,硫0033,铼、钒、钛微量,余量为铁。序号碳铬钼强度极限MPA硬度(HRC产品寿命(M310502。
29、400305890055101139002050240033578005460118900305024003558300543012650040502400405840054801298005050240045582005450135800605024005058600552012030070502450305830054001177008050245033589005470110900905024503559600549010980010050245040561005520118300110502450455620055301192001205024505057300553011650013。
30、050250030593005520117300140502500335860055801166001505025003559100540010110016050250040594005460993001705025004558900549011460018050250050578005470116200190502600305830055501163002005026003358400550013750021050260035586005490136300220502600405830055301193002305026004558900552011620024050260050596005。
31、5001139000021第四组,碳06,限定范围内改变铬、钼的含量,硅11,锰11,磷003,硫003,铼、钒、钛微量,余量为铁。序号碳铬钼强度极限MPA硬度(HRC产品寿命(M310502400305610057101189002050240033562005720129800305024003557300576013580040502400405840056901203005050240045585005750117700605024005058900576011390070502450305770057401189008050245033582005660126500905024503。
32、558600563012980010050245040561005610135800110502450455670056901203001205024505057500565011770013050250030576005710997001405025003359200571011030015050250035593005700111300160502500405830057901095001705025004558400568010960018050250050586005630117700190502600305830056801165002005026003358900567099900。
33、21050260035583005660108800说明书CN102303212ACN102303216A7/7页102205026004058400567011920023050260045582005690116500240502600505860057801173000022第五组,碳065,限定范围内改变铬、钼的含量,硅12,锰10,磷0025,硫0029,铼、钒、钛微量,余量为铁。序号碳铬钼强度极限MPA硬度(HRC产品寿命(M3105024003058600593012980020502400335910059201358003050240035594005970120300405。
34、024004058900598011770050502400455780060101358006050240050583006000120300705024503058400593011770080502450335610058701109009050245035555005890116200100502450405710058701163001105024504556800593013750012050245050591005940136300130502500305760059501320001405025003358100596012640015050250035563006010118。
35、5001605025004058400593011660017050250045585005890113900180502500505890058801189001905026003057700595012650020050260033582005940118900210502600355860059601358002205026004055700593012030023050260045573005970117700240502600505590059901139000023以上数据充分表明,本发明的材料其表面硬度、强度极限、最大包容平面以及寿命均较目前使用的材质有质的区别。0024如上所述,便可以很好地实现本发明。说明书CN102303212A。