一种镶铸硬质合金棒的颚式破碎机齿板及其消失模铸造方 法 技术领域 本发明涉及颚式破碎机齿板及其铸造方法， 具体涉及一种镶铸硬质合金棒的颚式 破碎机齿板及其消失模铸造方法。
背景技术 颚式破碎机具有破碎比大、 产品粒度均匀、 结构简单、 工作可靠、 维修简便、 运营成 本低等特点， 因此广泛运用于矿山、 冶金、 建材、 公路、 铁路等工业部门。
由于颚式破碎机齿板工作时受力复杂， 主要是受到挤压、 冲击、 剪切以及接触疲劳 应力的反复作用， 工况条件恶劣， 造成严重磨损， 是颚式破碎机的主要易损件。 在生产中， 颚 式破碎机的齿板消耗量的多少， 对整个破碎成本的高低有非常重要的影响。当前用于制造 颚式破碎机齿板的材料主要是高锰钢， 而其他材料应用较少。高锰钢适合在较大冲击载荷 的磨料磨损工况下使用， 而在中、 小能量冲击下， 其表面只能部分或者不能被加工硬化， 故 不抗磨。 颚式破碎机齿板就属于在中等冲击应力条件下工作的， 加工硬化不能被充分发挥， 是造成齿板不耐磨的主要因素。
根据颚式破碎机齿板的工作特点， 制作齿板的材料必须具有良好的塑性、 韧性， 又 要有较高的耐磨性能。因此给齿板选材带来困难， 这也是当今大多数颚式破碎机齿板选用 高锰钢材料的主要原因。
发明内容
本发明的目的在于 ： 提供一种镶铸硬质合金棒的颚式破碎机齿板及其消失模铸造 方法， 齿板采用具有良好塑性、 韧性的高锰钢为主要材料， 在齿板容易磨损的破碎齿上， 通 过消失模铸造方法镶铸硬质合金棒， 生产的齿板产品强度和韧性好， 硬度和耐磨性高， 适合 在恶劣工况条件下工作， 并且能够破碎不同硬度的物料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 该齿板采用高锰钢铸造而成， 在铸 造过程中镶铸硬质合金棒 ； 其中， 高锰钢的化学成分的质量分数为 ： C 1.18 ％～ 1.34 ％、 Mn12.80％～ 13.75％、 Si 0.52％～ 0.84％、 Cr 1.85％～ 2.38％、 S 0.02％～ 0.03％、 P 0.05％～ 0.06％、 RE 0.14％～ 0.19％、 Fe 81.41％～ 83.44％； 其中， 在齿板容易磨损的破 碎齿上镶铸 YG20 硬质合金棒， 该合金棒为外购件， 直径为 3 ～ 5mm， 其化学成分的质量分数 -3 抗弯强度 /Mpa 2400 ～ 2480、 为： WC 80％、 粘结剂 20％， 性能为 ： 密度 /t.m 13.4 ～ 13.8、 硬度 (HRA)80 ～ 83.5。
本发明的齿板的铸造方法， 该铸造方法包括高锰钢的生产过程和消失模铸造过程 及热处理过程， 其中， 高锰钢的生产过程为 ： 将普通废钢、 生铁加入中频感应炉内熔炼， 钢液 熔清后加入锰铁、 铬铁、 硅铁， 完全熔化后调整成分， 直至 成分符合上述高锰钢的化学成分的质量分数要求， 然后将温度升高至 1560℃～ 1590℃， 扒渣， 加入占钢液质量为 0.30％的 铝块脱氧 ； 将占钢液质量为 0.80％～ 1.00％的稀土合金， 其粒度小于 8mm， 随出炉钢液流冲 入浇注包内， 对脱氧后的钢液进行变质处理， 人工搅拌， 静置 2 ～ 3 分钟， 当钢液温度降至 1450℃～ 1460℃时， 浇入消失模中， 以此形成齿板铸件 ； 其中， 消失模铸造过程为 ： 首先， 需 要制作齿板的聚苯乙烯 (Eps) 泡沫塑料模的模具， 再用该模具制作齿板的泡沫塑料模， 然 后在齿板的泡沫塑料模的齿上钻制排列有序的小孔， 小孔用来安装 YG20 硬质合金棒， 钻孔 前应先制作钻模板， 该钻模板的内表面形状与齿板单个齿的外表面形状相同， 钻孔时将钻 模板套在齿板的单个齿上进行钻孔 ； 接着在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔中插入 YG20 硬 质合金棒， 然后在泡沫塑料模上粘贴浇注系统和冒口、 涂敷耐火涂料， 进入温度为 50℃的 烘房烘干已粘贴完工的整体消失模 ； 将烘干的整体消失模埋入干砂中， 在振动频率为 50 ～ 60Hz、 振幅为 1 ～ 2mm、 加速度为 1 ～ 2g 参数范围内进行振实 ； 最后， 将高锰钢钢液浇入 消失模中形成齿板铸件， 高锰钢钢液浇注温度为 1450℃～ 1460℃， 负压真空度为 0.02 ～ 0.04Mpa ； 其中， 热处理过程为 ： 浇注后， 待齿板铸件冷却到 1000℃～ 1050℃时， 将齿板铸件 从消失模砂箱中吊出， 迅速移动到水池的上方， 自由落体式坠入水池中进行水韧处理， 室温 后清除浇、 冒口， 装入箱式电阻炉中加热至 220℃保温 2h 出炉空冷。 其中， 在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔插入切割成段的 YG20 硬质合金棒过程中， 插入前需要在 YG20 硬质合金棒上焊接其直径比合金棒大 2 ～ 3mm， 长度为 30mm 的 Q235 圆 钢， 目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移 ； 其中， 考虑到齿板 在工作过程中， 不同的位置磨损的程度不相同， 磨损最严重处一般在齿板出料处端部， 所以 在齿板的上、 下两端硬质合金棒排列比其他位置要紧密， 上端排列紧密主要是为了上、 下两 端换位使用。
本发明具有以下优点 ： (1) 齿板采用高锰钢为主要材料， 水韧处理后基体是强韧 性好的奥氏体， 镶铸的 YG20 硬质合金棒形成硬质相， 达到了既硬又韧的效果 ； (2) 本发明的 齿板铸件采用消失模铸造， 工艺简单、 生产效率高， 质量稳定可靠 ； (3) 本发明所镶铸的硬 质合金棒在浇注时， 不需要加热， 解决了传统镶嵌铸造法生产环境恶劣的根本问题 ； (4) 本 发明的齿板镶铸的硬质合金棒所需数量少， 重量轻， 成本低， 工作过程中不易脱落， 效果好 ； (5) 本发明的齿板采用铸件余热水韧处理的方法， 既减少铸件脱碳， 又节约了二次加热所需 的能源。
附图说明
图 1 为本发明齿板的泡沫塑料模齿上钻孔分布示意图。
图 2 为本发明齿板的泡沫塑料模安装 YG20 硬质合金棒示意图。
图中 ： 1 为密孔钻模板， 2 为稀孔钻模板， 3 为钻孔， 4 为 Q235 圆钢， 5 为齿， 6 为 YG20 硬质合金棒， 7 为齿板的泡沫塑料模。 具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案， 但不能理解为这些实例是对 技术方案的限制。
实施例 1 ： 生产 PE-750×1060 动颚齿板， 该齿板采用高 锰钢铸造而成， 在铸造过程中镶铸硬质合金棒 ； 其中， 高锰钢的化学成分的质量分数为 ： C 1.18％、 Mn 12.80％、 Si 0.52％、 Cr 1.85％、 S 0.02％、 P 0.05％、 RE 0.14％、 Fe 83.44％ ； 其中， 在齿板容易磨损 的破碎齿上镶铸 YG20 硬质合金棒， 该合金棒为外购件， 直径为 5mm， 其化学成分的质量分数 -3 为： WC 80％、 粘结剂 20％， 性能为 ： 密度 /t.m 13.4 ～ 13.8、 抗弯强度 /Mpa 2400 ～ 2480、 硬度 (HRA)80 ～ 83.5。
本发明的齿板的铸造方法， 该铸造方法包括高锰钢的生产过程和消失模铸造过程 及热处理过程， 其中， 高锰钢的生产过程为 ： 将普通废钢、 生铁加入中频感应炉内熔炼， 钢液 熔清后加入锰铁、 铬铁、 硅铁， 完全熔化后调整成分， 直至成分符合上述高锰钢的化学成分 的质量分数要求， 然后将温度升高至 1560℃， 扒渣， 加入占钢液质量为 0.30％的铝块脱氧 ； 将占钢液质量为 0.80％的稀土合金、 其粒度小于 8mm， 随出炉钢液流冲入浇注包内， 对脱氧 后的钢液进行变质处理， 人工搅拌， 静置 2 ～ 3 分钟， 当钢液温度降至 1450℃时， 浇入消失 模中， 以此形成齿板铸件 ； 其中， 消失模铸造过程为 ： 首先， 需要制作齿板的聚苯乙烯 (Eps) 泡沫塑料模的模具， 再用该模具制作齿板的泡沫塑料模， 然后在齿板的泡沫塑料模的齿上 钻制排列有序的小孔， 小孔用来安装 YG20 硬质合金棒， 钻孔前应先制作钻模板， 该钻模板 的内表面形状与齿板单个齿的外表面形状相同， 钻孔时将钻模板套在齿板的单个齿上进行 钻孔。在泡沫塑料模齿板的齿上的小孔中安装好硬质合金棒， 然后在泡沫塑料模上粘贴浇 注系统和冒口、 涂敷耐火涂料， 进入温度为 50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模 ； 接 着， 将烘干的整体消失模埋入干砂中， 在 振动频率为 50 ～ 60Hz、 振幅为 1 ～ 2mm、 加速度 为 1 ～ 2g 参数范围内进行振实 ； 最后， 将高锰钢钢液浇入消失模中形成齿板铸件， 高锰钢钢 液浇注温度为 1450℃， 负压真空度为 0.02 ～ 0.04Mpa ； 其中， 热处理过程为 ： 浇注后， 待齿 板铸件冷却到 1000℃～ 1050℃时， 将齿板铸件从消失模砂箱中吊出， 迅速移动到水池的上 方， 自由落体式坠入水池中进行水韧处理， 室温后清除浇、 冒口， 装入箱式电阻炉中加热至 220℃保温 2h 出炉空冷。
其中， 在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔插入切割成段的 YG20 硬质合金棒过程中， 插入前需要在 YG20 硬质合金棒上焊接其直径比合金棒大 2 ～ 3mm， 长度为 30mm 的 Q235 圆 钢， 目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移 ； 其中， 考虑到齿板在 工作过程中， 不同的位置磨损的程度不相同， 磨损最严重处一般在齿板出料处端部。 所以在 齿板的上、 下两端硬质合金棒排列比其他位置要紧密 ( 上端排列紧密主要是为了上、 下两 端换位使用 )。
实施例 2 ： 生产 PE-400×600 动颚齿板， 该齿板采用高锰钢铸造而成， 在铸造过 程中镶铸硬质合金棒 ； 其中， 高锰钢的化学成分的质量分数为 ： C 1.25％、 Mn 13.36％、 Si 0.65％、 Cr 2.15％、 S 0.025％、 P 0.055％、 RE 0.17％、 Fe 82.34％ ； 其中， 在齿板容易磨损 的破碎齿上镶铸 YG20 硬质合金棒， 该合金棒为外购件， 直径为 4mm， 其化学成分的质量分数 -3 为： WC 80％、 粘结剂 20％， 性能为 ： 密度 /t.m 13.4 ～ 13.8、 抗弯强度 /Mpa 2400 ～ 2480、 硬度 (HRA)80 ～ 83.5。
本发明的齿板的铸造方法， 该铸造方法包括高锰钢的生产过程和消失模铸造过程 及热处理过程， 其中， 高锰钢的生 产过程为 ： 将普通废钢、 生铁加入中频感应炉内熔炼， 钢 液熔清后加入锰铁、 铬铁、 硅铁， 完全熔化后调整成分， 直至成分符合上述高锰钢的化学成 分的质量分数要求， 然后将温度升高至 1575℃， 扒渣， 加入占钢液质量为 0.30％的铝块脱氧； 将占钢液质量为 0.90％的稀土合金、 其粒度小于 8mm， 随出炉钢液流冲入浇注包内， 对 脱氧后的钢液进行变质处理， 人工搅拌， 静置 2 ～ 3 分钟， 当钢液温度降至 1455℃时， 浇入 消失模中， 以此形成齿板铸件 ； 其中， 消失模铸造过程为 ： 首先， 需要制作齿板的聚苯乙烯 (Eps) 泡沫塑料模的模具， 再用该模具制作齿板的泡沫塑料模， 然后在齿板的泡沫塑料模的 齿上钻制排列有序的小孔， 小孔用来安装 YG20 硬质合金棒， 钻孔前应先制作钻模板， 该钻 模板的内表面形状与齿板单个齿的外表面形状相同， 钻孔时将钻模板套在齿板的单个齿上 进行钻孔。在泡沫塑料模齿板的齿上的小孔中安装好硬质合金棒， 然后在泡沫塑料模上粘 贴浇注系统和冒口、 涂敷耐火涂料， 进入温度为 50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模 ； 接着， 将烘干的整体消失模埋入干砂中， 在振动频率为 50 ～ 60Hz、 振幅为 1 ～ 2mm、 加速度 为 1 ～ 2g 参数范围内进行振实 ； 最后， 将高锰钢钢液浇入消失模中形成齿板铸件， 高锰钢钢 液浇注温度为 1455℃， 负压真空度为 0.02 ～ 0.04Mpa ； 其中， 热处理过程为 ： 浇注后， 待齿 板铸件冷却到 1000℃～ 1050℃时， 将齿板铸件从消失模砂箱中吊出， 迅速移动到水池的上 方， 自由落体式坠入水池中进行水韧处理， 室温后清除浇、 冒口， 装入箱式电阻炉中加热至 220℃保温 2h 出炉空冷。
其中， 在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔插入切割成段的 YG20 硬质合金棒过程中， 插入前需要在 YG20 硬质合金棒上焊接其直径比合金棒大 2 ～ 3mm， 长度为 30mm 的 Q235 圆 钢， 目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移 ； 其中， 考虑到齿板在 工作过程中， 不同的位置磨损的程度不相同， 磨损最严重处一般在齿板出料处端部。 所以在 齿板的上、 下两端硬质合金棒排列比其他位置要紧密 ( 上端排列紧密主要是为了上、 下两 端换位使用 )。 实施例 3 ： 生产 PE-150×250 动颚齿板， 该齿板采用高锰钢铸造而成， 在铸造过 程中镶铸硬质合金棒 ； 其中， 高锰钢的化学成分的质量分数为 ： C 1.34％、 Mn 13.75％、 Si 0.84％、 Cr 2.38％、 S 0.03％、 P 0.06％、 RE 0.19％、 Fe 81.41％ ； 其中， 在齿板容易磨损 的破碎齿上镶铸 YG20 硬质合金棒， 该合金棒为外购件， 直径为 3mm， 其化学成分的质量分数 -3 为： WC 80％、 粘结剂 20％， 性能为 ： 密度 /t.m 13.4 ～ 13.8、 抗弯强度 /Mpa 2400 ～ 2480、 硬度 (HRA)80 ～ 83.5。
本发明的齿板的铸造方法， 该铸造方法包括高锰钢的生产过程和消失模铸造过程 及热处理过程， 其中， 高锰钢的生产过程为 ： 将普通废钢、 生铁加入中频感应炉内熔炼， 钢液 熔清后加入锰铁、 铬铁、 硅铁， 完全熔化后调整成分， 直至成分符合上述高锰钢的化学成分 的质量分数要求， 然后将温度升高至 1590℃， 扒渣， 加入占钢液质量为 0.30％的铝块脱氧 ； 将占钢液质量为 1.00％的稀土合金、 其粒度小于 8mm， 随出炉钢液流冲入浇注包内， 对脱氧 后的钢液进行变质处理， 人工搅拌， 静置 2 ～ 3 分钟， 当钢液温度降至 1460℃时， 浇入消失 模中， 以此形成齿板铸件 ； 其中， 消失模铸造过程为 ： 首先， 需要制作齿板的聚苯乙烯 (Eps) 泡沫塑料模的 模具， 再用该模具制作齿板的泡沫塑料模， 然后在齿板的泡沫塑料模的齿上 钻制排列有序的小孔， 小孔用来安装 YG20 硬质合金棒， 钻孔前应先制作钻模板， 该钻模板 的内表面形状与齿板单个齿的外表面形状相同， 钻孔时将钻模板套在齿板的单个齿上进行 钻孔， 在泡沫塑料模齿板的齿上的小孔中安装好硬质合金棒， 然后在泡沫塑料模上粘贴浇 注系统和冒口、 涂敷耐火涂料， 进入温度为 50℃的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模 ； 接 着， 将烘干的整体消失模埋入干砂中， 在振动频率为 50 ～ 60Hz、 振幅为 1 ～ 2mm、 加速度为
1 ～ 2g 参数范围内进行振实 ； 最后， 将高锰钢钢液浇入消失模中形成齿板铸件， 高锰钢钢 液浇注温度为 1460℃， 负压真空度为 0.02 ～ 0.04Mpa ； 其中， 热处理过程为 ： 浇注后， 待齿 板铸件冷却到 1000℃～ 1050℃时， 将齿板铸件从消失模砂箱中吊出， 迅速移动到水池的上 方， 自由落体式坠入水池中进行水韧处理， 室温后清除浇、 冒口， 装入箱式电阻炉中加热至 220℃保温 2h 出炉空冷。
其中， 在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔插入切割成段的 YG20 硬质合金棒过程中， 插入前需要在 YG20 硬质合金棒上焊接其直径比合金棒大 2 ～ 3mm， 长度为 30mm 的 Q235 圆 钢， 目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移 ； 其中， 考虑到齿板在 工作过程中， 不同的位置磨损的程度不相同， 磨损最严重处一般在齿板出料处端部。 所以在 齿板的上、 下两端硬质合金棒排列比其他位置要紧密 ( 上端排列紧密主要是为了上、 下两 端换位使用 )。