專利名稱：一種復(fù)合齒板及其鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合齒板，同時還涉及該齒板的鑄造方法，屬于金屬鑄件制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
顎式破碎機是礦山、水泥和電力等行業(yè)廣泛使用的破碎機械，齒板是其主要的易磨損件，其工作條件惡劣，在工作中經(jīng)受各種物料的沖擊與磨損。因此，齒板的性能要求必 須滿足有合適的硬度，以抵抗物料的磨損；還應(yīng)具有一定的韌性，以抵抗疲勞剝落并防止 裂斷，即具有較好的強韌性。長期以來多采用高錳鋼、超高錳鋼及高鉻合金鋼等鋼種制造，使用壽命有限，需要 經(jīng)常更換齒板。由于齒板質(zhì)量大(>1.6噸/件)，體積大(大約1800X1200X (80-150)毫 米)，破碎機每次更換齒板停機時間長。同時，每塊齒板價格高，齒板的更換和消耗給生產(chǎn)和 成本帶來很大的影響。通過對更換下來的報廢齒板進行分析研究，發(fā)現(xiàn)報廢齒板的磨損區(qū) 域很不均勻，嚴重磨損區(qū)域(即齒板的易磨損部位)都集中在齒板下側(cè)(破碎機出料口一側(cè)) 不到整塊齒板1/2的位置，而齒板上側(cè)(破碎機進料口一側(cè))磨損極少。根據(jù)這一情況，齒 板的結(jié)構(gòu)及其鑄造方法還有待進一步改進，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和延長齒板使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合齒板，同時提供該復(fù)合齒板的鑄造方法，以提高 齒板的質(zhì)量并延長其使用壽命。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
首先設(shè)計一種復(fù)合齒板，包括耐磨合金塊和基體部分，耐磨合金塊鑲嵌于基體部分，并 且耐磨合金塊位于齒板的易磨損部位，以增強齒板的耐磨性。同時還對該復(fù)合齒板的鑄造方法進行優(yōu)化，所述齒板包括耐磨合金塊和基體部 分，其鑄造方法包括以下步驟
(1)基體部分的熔煉
基體部分的熔煉工藝采用堿性電弧爐氧化法進行熔煉，其中基體部分材質(zhì)由以下重量 百分含量的化學(xué)成分組成:C1. 15 1. 25%, Mnl7 19%，Si ( 0. 6%, Crl. 6 1. 8%, MoO. 5 0. 8%, TiO. 06 0. 14%, RE0. 3%, S彡0. 03%, P彡0. 06%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
(2)造型工藝
采用水玻璃砂造型，將耐磨合金塊埋入砂模型腔中適當(dāng)位置后，充入二氧化碳硬化砂 模，采用感應(yīng)加熱方式將耐磨合金塊加熱到1000-1100°C，將步驟(1)中熔煉獲得的鋼液澆 入型腔，冷卻凝固后脫模，并進行去砂打磨，所得鑄件即為齒板；
(3)齒板的熱處理
熱處理爐溫度加熱至400°C時放入齒板，以每小時80°C的速度升溫至700°C，保溫2_3 小時；再升溫到1050°C保溫8小時，出爐前升溫到1080°C，隨后將鑄件從加熱爐中取出，水冷至室溫后，再加熱到350°C -400°C保溫6小時，進行時效處理。所述的基體部分的熔煉工藝采用堿性電弧爐氧化法，具體方法包括以下步驟在 熔煉爐底部加入2-3%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量為石灰80%，螢石 20% ；回爐超高錳鋼和碳素廢鋼配料，鉬鐵按照計算量隨爐料加入，溫度達到1550-1600°C 時，按計算量加入烘干后的電解錳、鉻鐵及鈦鐵，溫度為1500°C時，進行終脫氧；鋼渣混出， 鋼水包提前清理干凈，烘烤至上下均為紅色時，鋼水包內(nèi)放置0. 3%稀土硅鐵合金，沖入法 變質(zhì)處理后即得符合成分要求的鋼液。所述的鋼液在變質(zhì)后需鎮(zhèn)靜5-6分鐘，當(dāng)溫度為1420-1440°C時扒渣，用于澆注。本發(fā)明由于采用了感應(yīng)加熱預(yù)埋耐磨合金塊的方法，使耐磨合金塊和基體擴散 冶金結(jié)合，結(jié)合強度高，提高了齒板基體的強韌性和局部區(qū)域的耐磨性，因此齒板的使用 壽命得到很大提高；同時鑄件在經(jīng)優(yōu)化的熱處理工藝處理之后，齒板的抗拉強度σ b大于 840Mpa，屈服強度σ s大于580Mpa，沖擊韌性值ak大于180J/cm2。
具體實施例方式實施例1
本實施例齒板的鑄造方法
(1)基體部分的熔煉工藝
基體部分材質(zhì)由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成ci. 15%，Mn 17%, SiO. 6%，Crl. 6%， MoO. 5%, TiO. 06%, RE0. 3%, SO. 03%, P0. 06%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其熔煉工藝包 括以下步驟在熔煉爐底部加入2%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量為石 灰80%，螢石20%;回爐超高錳鋼和碳素廢鋼配料，鉬鐵按照計算量隨爐料加入，溫度達到 1550°C時，按計算量加入烘干后的電解錳、鉻鐵及鈦鐵，溫度為1500°C時，進行終脫氧；鋼 渣混出，鋼水包提前清理干凈，烘烤至上下均為紅色時，鋼水包內(nèi)放置0. 3%稀土硅鐵合金， 沖入法變質(zhì)處理；
(2)造型工藝
采用水玻璃砂造型，將耐磨合金塊埋入砂模型腔中適當(dāng)位置后，充入二氧化碳硬化砂 模，采用感應(yīng)加熱方式將耐磨合金塊加熱到1000°C，將步驟(1)中熔煉好的鋼液鎮(zhèn)靜5分 鐘，當(dāng)溫度為1420°C時扒渣，澆入型腔，冷卻凝固后脫模，并進行去砂打磨，所得鑄件即為齒 板；
(3)熱處理工藝
熱處理爐溫度加熱至400°C時放入齒板，以每小時80°C的速度升溫至700°C，保溫2小 時；再升溫到1050°C，保溫8小時，出爐前升溫到1080°C，隨后將鑄件從加熱爐中取出，水冷 至室溫后，再加熱到350°C保溫6小時，進行時效處理。經(jīng)處理后的齒板其抗拉強度σ b達到850Mpa，屈服強度σ s達到590Mpa，沖擊韌 性值 ak 為 190J/cm2。實施例2
本實施例齒板的鑄造方法 (1)基體部分的熔煉工藝
基體部分材質(zhì)由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成ci. 2%，Mnl8%, SiO. 5%，Crl. 7%，MoO. 65%, TiO. 10%, REO. 3%, SO. 02%, PO. 03%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其熔煉工藝包括以下步驟在熔煉爐底部加入2. 5%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量為 石灰80%，螢石20% ；回爐超高錳鋼和碳素廢鋼配料，鉬鐵按照計算量隨爐料加入，溫度達到 1575°C時，按計算量加入烘干后的電解錳、鉻鐵及鈦鐵，溫度為1500°C時，進行終脫氧；鋼 渣混出，鋼水包提前清理干凈，烘烤至上下均為紅色時，鋼水包內(nèi)放置0. 3%稀土硅鐵合金， 沖入法變質(zhì)處理；
(2)造型工藝
采用水玻璃砂造型，將耐磨合金塊埋入砂模型腔中適當(dāng)位置后，充入二氧化碳硬化砂 模，采用感應(yīng)加熱方式將耐磨合金塊加熱到1050°C，將步驟(1)中熔煉好的鋼液鎮(zhèn)靜5分 鐘，當(dāng)溫度為1430°C時扒渣，澆入型腔，冷卻凝固后脫模，并進行去砂打磨，所得鑄件即為齒 板；
(3)熱處理工藝
熱處理爐溫度加熱至400°C時放入齒板，以每小時80°C的速度升溫至700°C，保溫2小 時；再升溫到1050°C，保溫8小時，出爐前升溫到1080°C，隨后將鑄件從加熱爐中取出，水冷 至室溫后，再加熱到370°C保溫6小時，進行時效處理。經(jīng)處理后的齒板其抗拉強度σ b達到860Mpa，屈服強度σ s達到600Mpa，沖擊韌 性值 ak 為 180J/cm2。實施例3
本實施例齒板的鑄造方法
(1)基體部分的熔煉工藝
基體部分材質(zhì)由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成ci. 25%，Mnl9%, SiO. 3%，Crl. 8%， MoO. 8%, TiO. 14%, RE0. 3%, S0. 01%, P彡0. 01%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其熔煉工藝 包括以下步驟在熔煉爐底部加入3%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量為 石灰80%，螢石20% ；回爐超高錳鋼和碳素廢鋼配料，鉬鐵按照計算量隨爐料加入，溫度達到 1600°C時，按計算量加入烘干后的電解錳、鉻鐵及鈦鐵，溫度為1500°C時，進行終脫氧；鋼 渣混出，鋼水包提前清理干凈，烘烤至上下均為紅色時，鋼水包內(nèi)放置0. 3%稀土硅鐵合金， 沖入法變質(zhì)處理；
(2)造型工藝
采用水玻璃砂造型，將耐磨合金塊埋入砂模型腔中適當(dāng)位置后，充入二氧化碳硬化砂 模，采用感應(yīng)加熱方式將耐磨合金塊加熱到1100°C，將步驟(1)中熔煉好的鋼液鎮(zhèn)靜6分 鐘，當(dāng)溫度為1440°C時扒渣，澆入型腔，冷卻凝固后脫模，并進行去砂打磨，所得鑄件即為齒 板；
(3)熱處理工藝
熱處理爐溫度加熱至400°C時放入齒板，以每小時80°C的速度升溫至700°C，保溫3小 時；再升溫到1050°C保溫8小時，出爐前升溫到1080°C，隨后將鑄件從加熱爐中取出，水冷 至室溫后，再加熱到400°C保溫6小時，進行時效處理。經(jīng)處理后的齒板其抗拉強度σ b為840Mpa，屈服強度σ s為580Mpa，沖擊韌性值 ak 為 195J/cm2。
權(quán)利要求
一種復(fù)合齒板，其特征在于所述齒板包括耐磨合金塊和基體部分，耐磨合金塊鑲嵌于基體部分，并且耐磨合金塊位于齒板的易磨損部位。
2.一種如權(quán)利要求1所述的復(fù)合齒板的鑄造方法，其特征在于所述齒板包括耐磨合 金塊和基體部分，其鑄造方法包括以下步驟(1)基體部分的熔煉基體部分的熔煉工藝采用堿性電弧爐氧化法進行熔煉，其中基體部分材質(zhì)由以下重量 百分含量的化學(xué)成分組成ci. 15 1. 25%, Mnl7 19%，Si彡0. 6%, Crl. 6 1. 8%, MoO. 5 0. 8%, TiO. 06 0. 14%, RE0. 3%, S≤0. 03%, P≤0. 06%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；(2)造型工藝采用水玻璃砂造型，將耐磨合金塊埋入砂模型腔中適當(dāng)位置后，充入二氧化碳硬化砂 模，采用感應(yīng)加熱方式將耐磨合金塊加熱到1000-1100°C，將步驟(1)中熔煉獲得的鋼液澆 入型腔，冷卻凝固后脫模，并進行去砂打磨，所得鑄件即為齒板；(3)齒板的熱處理熱處理爐溫度加熱至400°C時放入齒板，以每小時80°C的速度升溫至700°C，保溫2_3 小時；再升溫到1050°C保溫8小時，出爐前升溫到1080°C，隨后將鑄件從加熱爐中取出，水 冷至室溫后，再加熱到350°C _400°C保溫6小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合齒板的鑄造方法，其特征在于所述的基體部分的 熔煉工藝采用堿性電弧爐氧化法，具體方法包括以下步驟在熔煉爐底部加入2-3%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量為石灰 80%，螢石20%;回爐超高錳鋼和碳素廢鋼配料，鉬鐵按照計算量隨爐料加入，溫度達到 1550-1600°C時，按計算量加入烘干后的電解錳、鉻鐵及鈦鐵，溫度為1500°C時，進行終脫 氧；鋼渣混出，鋼水包提前清理干凈，烘烤至上下均為紅色時，鋼水包內(nèi)放置0. 3%稀土硅鐵 合金，沖入法變質(zhì)處理后即得符合成分要求的鋼液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種復(fù)合齒板的鑄造方法，其特征在于所述的鋼液在變質(zhì) 后需鎮(zhèn)靜5-6分鐘，當(dāng)溫度為1420-1440°C時扒渣，用于澆注。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合齒板及其鑄造方法，所述齒板通過在其易磨損部位鑲鑄了耐磨合金塊，在齒板鑄造時，對基體部分的化學(xué)成分組成、熔煉工藝、造型工藝及熱處理工藝進行優(yōu)化。由此方法鑄造的齒板，其耐磨合金塊與基體部分擴散冶金結(jié)合、結(jié)合強度高，提高了齒板基體的強韌性和局部區(qū)域的耐磨性，因此齒板的使用壽命得到很大提高。
文檔編號C21C7/06GK101811076SQ20101013233
公開日2010年8月25日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者李洛利, 李繼文, 王文焱, 王愛琴, 謝敬佩 申請人:河南科技大學(xué)