專利名稱：用于破碎機(jī)的液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于破碎機(jī)用錘頭應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是涉及一種液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭及其制 造方法。
背景技術(shù)：
錘頭廣泛應(yīng)用于破碎機(jī)，是全球消耗量最大的耐磨材料之一。錘頭由錘柄和錘頭 二部分組成，頭部直接和被破碎材料進(jìn)行碰撞磨損，所以要求具有高的硬度和耐磨性；而錘 柄和傳動(dòng)軸連接，承受著巨大的沖擊，因此，要求具有足夠的韌性和強(qiáng)度。當(dāng)然，有的工況 下，錘柄也承受磨損，這時(shí)也要求錘柄具備足夠的耐磨性。錘頭除少部分為鍛件外，大部為 都是經(jīng)過(guò)鑄造生產(chǎn)的。由于錘柄和錘頭的不同工況和性能要求，多年來(lái)研究和使用了復(fù)合 錘頭，即錘柄由高強(qiáng)、高韌材料；錘頭由高硬、高耐磨材料組合而成。這樣，不但使用合理，而 且還降低成本，由此形成了錘頭發(fā)展的方向。在錘頭的復(fù)合工藝上，從鑄造領(lǐng)域可分為固_液、液_液二種類型，前者即先制成 錘柄，預(yù)先在造型中放入型具，然后把錘頭成分的鋼液澆鑄。這種工藝缺陷較多首先，固態(tài) 錘柄和液態(tài)錘頭之間需要形成冶金結(jié)合，結(jié)合層之間不能有氣泡、夾雜；成分的過(guò)渡和層厚 均應(yīng)達(dá)到技術(shù)要求，而這一點(diǎn)在大生產(chǎn)當(dāng)中很難一一做到，難于穩(wěn)定質(zhì)量。其次，操作工序 較多，錘柄制作、造型和澆鑄成本較高。對(duì)于錘頭這種廉價(jià)易損件而言，必須做到質(zhì)優(yōu)價(jià)廉 才能應(yīng)用于生產(chǎn)。因此，許多人集中研究液-液鑄造工藝。但是這種工藝其現(xiàn)場(chǎng)操作困難更大，質(zhì)量 更難穩(wěn)定。報(bào)道雖然很多，但不能在大生產(chǎn)中應(yīng)用，距離批量生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的錘頭，相差 甚遠(yuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于破碎機(jī)的液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭(也稱為雙金屬?gòu)?fù) 合錘頭)，該雙金屬?gòu)?fù)合錘頭的錘頭部分采用合金高鉻鑄鐵，錘柄部分根據(jù)磨損進(jìn)行材質(zhì)的 選擇，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后，雙金屬?gòu)?fù)合錘頭的結(jié)合部分強(qiáng)度、韌性得以提高，顯著延長(zhǎng)了使用
壽命ο本發(fā)明的另一目的是提供一種制造上述液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭的方法，該方法通過(guò) 優(yōu)化木型和砂型制作，制定出合理的冶煉和澆鑄條件，實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率得以提高。為了完成上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案一種液態(tài)復(fù)合雙金屬?gòu)?fù)合錘頭，包括錘頭和錘柄部分，錘頭為Cr含量為 15-17wt%的合金高鉻鑄鐵成分，錘柄為Cr含量不高于5wt%的碳鋼成分，雙金屬?gòu)?fù)合錘頭 澆鑄完成后，在熱處理爐中于950°C 士20°C保溫3-5小時(shí)后空冷正火，再于250°C 士20°C空 氣中回火3-5小時(shí)制成。其中，基于合金高鉻鑄鐵的重量，以重量百分比計(jì)，Cr含量為15_17wt%的合金 高鉻鑄鐵含有 C 2. 85-3. 30%, Si 0. 46-0. 51%, Mn 0. 68-0. 96%, Crl5. 85-17. 02%, Mo
3-0. 60%, Cu 0. 38-0. 43%, P 0. 04-0. 043%, S 0.03-0.038%。進(jìn)一步地，還可以含有0.和/或0. 15wt%&V。其中，基于碳鋼的重量，以重量百分比計(jì)，Cr含量不高于5wt%的碳鋼含有 C 0. 42-0. 65 %、Si 0. 46-0. 51 Mn 0. 65-0. 96 Cr 0-4. 56 %, Mo 0-0. 51 Ni 0-0. 50%, P 0. 035-0. 042、S 0.025-0.035%。一種上述液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭的制造方法，包括以下步驟1)木型制作在復(fù)合錘頭的木型上設(shè)定雙金屬分界線，并在分界線上設(shè)計(jì)澆口和溢流孔的位 置，在錘頭的頂部設(shè)補(bǔ)縮冒口，其中，雙金屬分界線設(shè)置在錘頭磨損部分以下，澆口設(shè)置在 與雙金屬分界線平行的位置，溢流孔設(shè)置在錘頭側(cè)面即雙金屬分界線平行位置的一側(cè)，補(bǔ) 縮冒口設(shè)置在錘頭頂部以便從冒口上部既可觀察其鋼層表面溫度也可用測(cè)溫儀測(cè)定鋼層 表面溫度；2)砂型制作雙金屬?gòu)?fù)合錘頭的砂型使用水玻璃硬化砂，制作砂型時(shí)要考慮強(qiáng)度并設(shè)計(jì)合理的 用砂量，砂型完成后要在型腔部分刷上涂料，并要充分烘烤干燥，錘頭芯子也要刷好涂料烘 干待用，其中澆口與冒口部分刷涂或不刷涂涂料，砂型完全烘干后即可組型，等待澆注；3)澆注工藝對(duì)應(yīng)錘柄的鋼液和錘頭的高鉻鐵液要在不同爐中分別冶煉，并要同時(shí)達(dá)到所要求 的出爐溫度，鋼液出爐溫度為1580°C -1620°C，高鉻鑄鐵液溫度為1520°C _1560°C，經(jīng)過(guò)完 全脫氧和除氣以保證無(wú)夾雜，之后進(jìn)行澆注；鋼液澆注溫度為1520°C -1560°C，鐵液澆注溫 度為 1380°C -1440°C ；鋼液澆注完成后，待鋼水流盡即可堵住溢流孔，間隔一段時(shí)間即可澆注鐵液，其間 隔時(shí)間由復(fù)合錘頭厚度鋼液與鐵液溫度來(lái)確定，最長(zhǎng)間隔時(shí)間不可超過(guò)30秒；澆注完成30 分鐘后進(jìn)行打箱；4)熱處理工藝雙金屬?gòu)?fù)合錘頭于高溫電爐中加熱到950°C 士20°C的溫度并保溫3-5小時(shí)，然后 空冷正火，；將正火后的復(fù)合錘頭在高溫回火爐中進(jìn)行250°C 士20°C回火處理3-5小時(shí)，回 火處理氣氛為空氣即獲得雙金屬?gòu)?fù)合錘頭。其中，空冷正火為吹風(fēng)冷卻方式的空冷正火。進(jìn)一步地，具體空冷方式，根據(jù)性能要求和季節(jié)有所調(diào)整。例如要求硬度較高，則 使用強(qiáng)力風(fēng)機(jī)直接勁吹；在寒冷季節(jié)則不必吹風(fēng)，在露天將工件單個(gè)分離靜置即可。本發(fā)明具有如下特點(diǎn)1、由于有效的控制了鋼液和高鉻鑄鐵液的澆注溫度、澆注速度以及間隔時(shí)間，并 且冶金結(jié)合在規(guī)定的時(shí)間澆鑄完畢，使得二種鋼達(dá)到良好的冶金結(jié)合，鋼液脫氧去氣操作 合理，避免了結(jié)合部的氣泡和夾雜，使得結(jié)合部分強(qiáng)度、韌性得以提高。不會(huì)發(fā)生錘柄、錘頭 分離，破損等現(xiàn)象，且顯著延長(zhǎng)了使用壽命，比原來(lái)錘頭提高200-400%。2、掌握了錘柄、錘頭在不同工況下的成分選擇；最優(yōu)化了木型和砂型制作；制定 出合理的液-液復(fù)合冶煉制度和澆鑄，達(dá)到批量生產(chǎn)，產(chǎn)品合格率達(dá)到90%以上，同時(shí)降低 了成本，使產(chǎn)品性價(jià)比遠(yuǎn)超出單一鋼種錘頭。


圖1為本發(fā)明的液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭的熱處理工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以便更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容。本發(fā)明的液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭的詳細(xì)制造過(guò)程如下1)木型制作在復(fù)合錘頭的木型上設(shè)定雙金屬分界線，并在分界線上設(shè)計(jì)澆口和 溢流孔的位置，在錘頭的頂部設(shè)補(bǔ)縮冒口，這是保證質(zhì)量的關(guān)鍵部分。其中，雙金屬分界線 設(shè)置在錘頭磨損部分以下，澆口設(shè)置在與雙金屬分界線平行的位置，溢流孔設(shè)置在錘頭側(cè) 面即雙金屬分界線平行位置的一側(cè)，補(bǔ)縮冒口設(shè)置在錘頭頂部。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，以便從冒 口上部既可觀察不斷上升鋼液的表面溫度，也可用測(cè)溫儀測(cè)定鋼層表面溫度，從而掌握鋼 液溫度以符合工藝要求；2)砂型制作雙金屬?gòu)?fù)合錘頭的砂型使用水玻璃硬化砂，制作砂型時(shí)要考慮強(qiáng) 度并設(shè)計(jì)合理的用砂量，砂型完成后要在型腔部分刷上涂料，并要充分烘烤干燥，錘頭芯子 也要刷好涂料烘干待用，其中澆口與冒口部分根據(jù)鋼液溫度和材質(zhì)要求可刷涂或不刷涂涂 料，砂型完全烘干后即可組型，等待澆注；3)澆注工藝對(duì)應(yīng)錘柄的鋼液和錘頭的高鉻鐵液要在不同爐中分別冶煉，并 要同時(shí)達(dá)到所要求的出爐溫度，鋼液出爐溫度為1580°C -1620°C，高鉻鑄鐵液溫度為 15200C -1560°C，經(jīng)過(guò)完全脫氧和除氣以保證無(wú)夾雜，之后進(jìn)行澆注；鋼液澆注溫度為 15200C -1560°C，高鉻鑄鐵液澆注溫度為1380°C -1440°C ；鋼液澆注完成后，待鋼水流盡即 可堵住溢流孔，間隔一段時(shí)間即可澆注鐵液，其間隔時(shí)間為15-30秒，由復(fù)合錘頭厚度和鋼 液與鐵液溫度來(lái)確定，最長(zhǎng)間隔時(shí)間不可超過(guò)30秒；澆注完成30-60分鐘后進(jìn)行打箱；4)熱處理工藝雙金屬?gòu)?fù)合錘頭于高溫電爐中加熱到950°C 士20°C的溫度并保 溫3-5小時(shí)，然后空冷正火，；將正火后的復(fù)合錘頭在高溫回火爐中進(jìn)行250°C 士20°C回火 處理3-5小時(shí)，回火處理氣氛為空氣，回火后，空冷或隨爐冷卻，即獲得雙金屬?gòu)?fù)合錘頭。以下實(shí)施例中使用的雙金屬?gòu)?fù)合錘頭都經(jīng)過(guò)上述制造過(guò)程進(jìn)行制造，其中澆鑄溫 度、間隔時(shí)間、熱處理工藝條件均在上述范圍內(nèi)進(jìn)行微小改變即可完成，其調(diào)整可根據(jù)兩種 澆鑄液體的成分、錘頭重量大小等進(jìn)行調(diào)整。實(shí)施例實(shí)施例1遼寧建平建龍礦業(yè)選礦廠1200臥式錘破機(jī)，錘頭單重10kg。選用了本發(fā)明的液態(tài) 復(fù)合雙金屬錘頭，其中所用雙金屬材料成分如下錘頭部分:CSiMnCrMoNiCu P S
2.850.460.6816. 580.50 0. 560. 43 0. 043 0. 038
錘柄部分:CSiMnPS
0.420.510.650. 0360.032 經(jīng)過(guò)實(shí)踐對(duì)比，采用高錳鋼材質(zhì)錘頭時(shí)，使用8小時(shí)就要更換，采用鐵道鋼鍛打錘 頭時(shí)，使用12小時(shí)進(jìn)行更換，而使用本發(fā)明的液態(tài)復(fù)合雙金屬?gòu)?fù)合錘頭時(shí)，可連續(xù)工作36小時(shí)。實(shí)施例2內(nèi)蒙古烏蘭浩特紅光采石場(chǎng)1400式錘破機(jī)，錘頭重量23kg。由于該錘頭使用 時(shí)間較長(zhǎng)，故錘柄部分要求有一定的強(qiáng)度，本發(fā)明的液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭使用了如下成分 (wt% )錘頭部分:CSiMnCrMoNiCuP S
2.960.510.7215. 850.520.60 0.42 0.041 0.032
錘柄部分:CSiMnCrMoPS
0.480.510.961. 180.230.036 0.025經(jīng)過(guò)實(shí)踐對(duì)比，采用高錳鋼材質(zhì)最多使用24小時(shí)就得更換，經(jīng)采用本發(fā)明的液態(tài) 復(fù)合雙金屬?gòu)?fù)合錘頭(2組每組16個(gè))，其平均壽命達(dá)到102小時(shí)。實(shí)施例3內(nèi)蒙古海拉爾富強(qiáng)碎石廠，箱式1400錘破機(jī)，錘頭重量28kg。需要強(qiáng)調(diào)的是，箱式 錘破機(jī)與臥式錘破機(jī)下料方式不盡相同，故磨損部位有差異，臥式錘破基本上只磨損錘頭 部分，而箱式錘破磨損錘頭的同時(shí)對(duì)錘柄磨損也較嚴(yán)重，本發(fā)明的液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭采 用了如下的成分錘頭部分:CSiMnCrMoNiCuPS
3.120.500.8017. 021. 510.600.38 0.042 0.038
錘柄部分:CSiMnCrMoNiPS
0.520.480.663. 830. 500.500.035 0.032經(jīng)過(guò)實(shí)踐對(duì)比，使用高錳鋼錘頭工作16小時(shí)需要更換，經(jīng)采用本發(fā)明液態(tài)復(fù)合雙 金屬?gòu)?fù)合錘頭可連續(xù)工作52小時(shí)。實(shí)施例4河北省萬(wàn)泉機(jī)械廠生產(chǎn)的立軸式1500錘破機(jī)，錘頭重量28kg，由于立軸式錘破機(jī) 與箱式錘破下料方式接近磨損狀況相似，故設(shè)計(jì)本發(fā)明的液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭的成分如下 (wt% )錘頭部分:CSiMnCrMoNiTiVP S
3.300.480.9616. 321.500.540.08 0.15 0.04 0.03
錘柄部分:CSiMnCrMoNiPS
0.650.460.834. 560.510.500.042 0.035經(jīng)過(guò)實(shí)踐對(duì)比，使用高錳鋼錘頭時(shí)效果不好，破碎花崗巖最多使用72小時(shí)，而使 用本發(fā)明的液態(tài)復(fù)合雙金屬?gòu)?fù)合錘頭后，效果非常好，其試用4組錘頭(每組12個(gè))，其平 均使用壽命高達(dá)256小時(shí)。盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
給予了詳細(xì)描述和說(shuō)明，但是應(yīng)該指明的是， 我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對(duì)上述液_液復(fù)合實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn) 生的功能作用仍未超出說(shuō)明書(shū)及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭，包括錘頭和錘柄部分，錘頭為Cr含量為15 17wt％的合金高鉻鑄鐵成分，錘柄為Cr含量不高于5wt％的碳鋼成分，雙金屬?gòu)?fù)合錘頭澆鑄完成后，在熱處理爐中于950℃±20℃保溫3 5小時(shí)后空冷正火，再于250℃±20℃空氣中回火3 5小時(shí)制成。
2.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭，其特征在于，基于合金高鉻鑄鐵的 重量，以重量百分比計(jì)，Cr含量為15-17wt%的合金高鉻鑄鐵含有C2. 85-3. 30 %, Si 0. 46-0. 51%, Mn 0. 68-0. 96%, Cr 15. 85-17. 02%, Mo 0. 50-1. 51%, Ni 0. 54-0. 60%, Cu 0. 38-0. 43%, P 0. 04-0. 043%, S 0. 03-0. 038%。
3.如權(quán)利要求2所述的液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭，其特征在于，還可以含有0.08襯％的Ti 和 / 或 0. 15wt%&V。
4.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)復(fù)合雙金屬?gòu)?fù)合錘頭，其特征在于，基于碳鋼的重量， 以重量百分比計(jì)，Cr含量不高于5wt%的碳鋼含有C 0. 42-0. 65%, SiO. 46-0. 51%, Mn 0. 65-0. 96%,Cr 0-4. 56%,Mo 0-0. 51%,Ni 0-0. 50%,P0. 035-0. 042,S 0.025-0.035%。
5.一種權(quán)利要求1-4之一的液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭的制造方法，包括以下步驟1)木型制作在復(fù)合錘頭的木型上設(shè)定雙金屬分界線，并在分界線上設(shè)計(jì)澆口和溢流孔的位置，在 錘頭的頂部設(shè)補(bǔ)縮冒口，其中，雙金屬分界線設(shè)置在錘頭磨損部分以下，澆口設(shè)置在與雙金 屬分界線平行的位置，溢流孔設(shè)置在錘頭側(cè)面即雙金屬分界線平行位置的一側(cè)，補(bǔ)縮冒口 設(shè)置在錘頭頂部以便從冒口上部既可觀察其鋼層表面溫度也可用測(cè)溫儀測(cè)定鋼層表面溫 度；2)砂型制作雙金屬?gòu)?fù)合錘頭的砂型使用水玻璃硬化砂，制作砂型時(shí)要考慮強(qiáng)度并設(shè)計(jì)合理的用砂 量，砂型完成后要在型腔部分刷上涂料，并要充分烘烤干燥，錘頭芯子也要刷好涂料烘干待 用，其中澆口與冒口部分刷涂或不刷涂涂料，砂型完全烘干后即可組型，等待澆注；3)澆注工藝對(duì)應(yīng)錘柄的鋼液和錘頭的高鉻鐵液要在不同爐中分別冶煉，并要同時(shí)達(dá)到所要求的出 爐溫度，鋼液出爐溫度為1580°C _1620°C，高鉻鑄鐵液溫度為1520°C _1560°C，經(jīng)過(guò)完全脫 氧和除氣以保證無(wú)夾雜，之后進(jìn)行澆注；鋼液澆注溫度為1520°C -1560°C，鐵液澆注溫度為 1380 0C -1440 0C ；鋼液澆注完成后，待鋼水流盡即可堵住溢流孔，間隔一段時(shí)間即可澆注鐵液，其間隔時(shí) 間由復(fù)合錘頭厚度鋼液與鐵液溫度來(lái)確定，最長(zhǎng)間隔時(shí)間不可超過(guò)30秒；澆注完成30分鐘 后進(jìn)行打箱；4)熱處理工藝液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭于高溫電爐中加熱到950°C 士20°C的溫度并保溫3-5小時(shí)，然后 空冷正火，；將正火后的復(fù)合錘頭在高溫回火爐中進(jìn)行250°C 士20°C回火處理3-5小時(shí)，回 火處理氣氛為空氣即獲得液態(tài)復(fù)合雙金屬?gòu)?fù)合錘頭。
6.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述空冷正火為吹風(fēng)冷卻方式的空冷 正火。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭，包括錘頭和錘柄部分，錘頭為Cr含量為15-17wt％的合金高鉻鑄鐵成分，錘柄為Cr含量不高于5wt％的碳鋼成分，液態(tài)復(fù)合雙金屬錘頭澆鑄完成后，在熱處理爐中于950℃±20℃保溫3-5小時(shí)后空冷正火，再于250℃±20℃空氣中回火3-5小時(shí)制成。此外，本發(fā)明也公開(kāi)了一種制造液態(tài)復(fù)合雙金屬?gòu)?fù)合錘頭的方法。本發(fā)明通過(guò)有效控制二種鋼液的澆注溫度、澆注速度以及間隔時(shí)間，使得二種鋼達(dá)到良好的冶金結(jié)合，鋼液脫氧去氣操作合理，避免了結(jié)合部的氣泡和夾雜，使得結(jié)合部分強(qiáng)度、韌性得以提高。不會(huì)發(fā)生錘柄、錘頭分離，破損等現(xiàn)象，且顯著延長(zhǎng)了使用壽命，比原來(lái)的錘頭使用壽命提高200-400％。
文檔編號(hào)C22C37/10GK101905184SQ200910143509
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者宋寶珠, 康新 申請(qǐng)人:康新