专利名称：铸造耐磨金属材料的方法、该材料及其制成的二段旋流器壳体的制作方法
技术领域：
本发明涉及三产品重介旋流器，特别是涉及一种铸造耐磨金属材料的方法、由该 方法制得的耐磨金属材料以及由该耐磨金属材料制成的二段旋流器壳体。
背景技术：
三产品重介旋流器是现代洗煤厂进行煤炭洗选加工的核心设备，由一段旋流器、 二段旋流器和连接管组成。该一段旋流器上设有原煤进口、多个悬浮液入口、精煤出口和重 矿物出口，其中重矿物出口与第二段旋流器的重矿物进口连接。该二段旋流器上设有重矿 物进口，中煤出口和矸石出口。一段旋流器与二段旋流器用连接管连接。现有的二段旋流 器为筒锥形，壳体整体成形，并且通常内部镶有刚玉(AL2O3)耐磨衬里，以提高耐磨性能。然 而，在生产过程中，这种镶嵌的衬里因持续受到煤的高强度、高撞击摩擦，容易脱落，这会导 致二段旋流器壳体磨损严重而发生分选介质泄漏事故。并且，在实际应用中，壳体的不同部 位遭受的磨损程度不尽相同，但是由于现有壳体是整体结构，将会因局部磨损故障而导致 整个壳体报废。例如，由石家庄煤炭设计研究院国华分院设计制造的二段旋流器，其采用铸钢壳 体，内镶耐磨刚玉制造而成。根据日常检修频率数据统计，该二段旋流器现有技术缺陷是生产运行使用周期 短，为1. 5-3个月，耐磨性能差，生产成本增加；并且，因二段旋流器内镶刚玉，安装时抗击 打性能差，配件使用效率低；壳体采用铸钢材质、整体结构制作，不能分段更换或是修旧利 用，存在不可焊接技术缺陷，生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨的分段式二段筒锥形旋流器，提高配件耐磨性、可 焊接和抗击打性能指数，易磨损部分可进行分段更换。本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种铸造耐磨金属材料的方法，其包 括冶炼铸坯膜用钢水；按照不同配比分批向钢水中掺入高Mn、中Mn、Si、高Cr、中Cr、Mo、 Ti、Cu、V合金颗粒而形成铸型用合金液，所述配比按重量计是钢水高Mn 中Mn Si 高 Cr 中 Cr Mo Ti Cu V为 130 20 20 20 15 10 16 11 13 5; 以及铸型，其中，所述合金液通过如下步骤进行配比钢水温度在1150 1200°C时，投入第 一批合金颗粒高Mn、中Mn和Si ；温度升至1200 1300°C时，投入第二批合金颗粒高Cr和 中Cr ；在1300 1380°C时，投入第三批合金颗粒Mo、Ti ；温度在1380 1400°C之间时，投 入第四批金属颗粒Cu，而后进行在炉前孕育，待以上合金全部溶化于钢水中后投入金属V。优选地，第一批合金颗粒高Mn、中Mn和Si的颗粒大小约50 IOOmm ；第二批合金 颗粒高Cr和中Cr，颗粒大小约5mm ；第三批合金颗粒Mo、Ti颗粒大小约5mm ；第四批金属颗 粒Cu颗粒大小约5mm，V颗粒大小约20目。
本发明还提供一种根据上述方法制成的耐磨金属材料。本发明还提供一种利用如上所述的耐磨金属材料制成的二段旋流器壳体，所述壳 体具有筒形部分和自所述筒形部分的下缘渐缩的锥形部分，所述壳体为分段式，由壳段组 装而成。优选地，所述壳体的筒形部分无分段。
优选地，所述壳体包括三个壳段。可选地，所述壳体包括四个壳段。优选地，各相邻壳段之间通过法兰连接。优选地，各壳段采分别铸造加工。利用本发明的二段旋流器壳体，耐磨损，局部磨损后可局部更换，不整体报废，并 且更换容易、快速，降低生产成本，提高配件使用效率，生产运行周期达到4-6个月。
图1是现有的三产品重介旋流器的示意图；图2是本发明的二段旋流器壳体的主视图；以及图3是使用了本发明的二段旋流器壳体的三产品重介旋流器的示意图。
具体实施例方式在本发明中，二段旋流器壳体采用了特殊的耐磨材料加工而成，在一个实施例中， 该壳体1是三段式的，制作过程采用三段分段铸造加工，加工成型后可直接安装至现场使 用，二段旋流器内不用再镶耐磨刚玉，其中易磨损泄漏段可以更换，更换采用普通焊接技 术。关于耐磨材料，按照配件磨损程度，耐磨性能不同，在钢水原料中掺入合金比例不同，有 效提高易磨损段耐磨性，延长配件使用寿命。坚持废弃物循环再利用原则，有效的降低了生 产成本。参见图1，其是现有的三产品重介旋流器的示意图，该重介旋流器100包括一段旋 流器10、二段旋流器20和连接管30。如图中可以清楚地看到的，其二段旋流器10的壳体 1是一体结构，该二段旋流器的壳体由上圆筒形部分和下锥形部分组成，上圆筒形部分和下 锥形部分以相同的锥度连续相接。其中由三角点标出的部分是易磨损部位，图中也示出了 沿A-A线剖切的截面图，可以看出壳体1内部镶有刚玉。这种结构的重介质旋流器，当二段 筒锥形筒体的圆锥段上段锥体因受到不断强烈撞击容易造成其内壁所粘贴的耐磨材料粉 碎或者脱落而影响选煤生产，并且由于壳体的一体结构而不能局部更换、维修，只能整体报 废，增大成本。参见图2，其是本发明的二段旋流器壳体的主视图，如图中清楚地示出的，本书发 明的二段旋流器壳体1分为三段，各段之间通过法兰连接。图3是使用了本发明的二段旋流器壳体的三产品重介旋流器的示意图。在本发明的壳体制作过程中，一、制作配件模型，按照实际应用中的尺寸采用废旧 塑料泡沫铸型，放入砂箱；二、冶炼铸坯膜用钢水，根据配件实际应用中的尺寸计算出重量， 按照重量采用费旧钢材冶炼铸坯膜用钢水；三、铸型前，按照不同配比分批在钢水中掺入多 种合金颗粒，Mn、Cr、Mo、Ti、Cu、Si、V，其中配比是钢水高Mn 中Mn Si 高Cr 中Cr Mo Ti Cu V 为 130 20 20 20 15 10 16 11 13 5;四、祷 型，将掺入合金的钢水浇入模型砂箱，经过真空铸造机及塌箱、缺损等技术手段铸造出二段 旋流器坯模；五、机加工，按照图纸尺寸要求加工制作二段旋流器壳体的壳段。在一个实施例中，冶炼出钢水为130Kg，在参入合金颗粒的过程中步骤如下钢水 温度1180°C时，投入第一批合金颗粒，高Mn 20Kg、中Mn 20Kg和Si 20Kg，颗粒大小在50 IOOmm左右；温度升至1250°C时，投入第二批合金颗粒，高Crl5Kg和中Crl5Kg，颗粒大小为 5mm左右；在1350°C时，投入第三批合金颗粒，Mo 16Kg、Ti llKg，颗粒大小为5mm左右；温 度在1390°C之间时，投入第四批金属颗粒为Cu llg，颗粒大小为5mm左右，而后进行炉前 孕育，g卩，待以上合金全部溶化于钢水中后，将颗粒大小为20目左右的金属V 5Kg投入炉水 里。在另两个实施例中，保持其它所有条件都不变，仅改变分批投入合金颗粒时钢水 的各温度，同样能够获得满足本发明要求的耐磨金属材料。具体如下投入第一批合金颗 粒时，钢水的温度分别为1150°C和1200°C ；投入第二批合金颗粒时，钢水的温度分别为 1200°C和1300°C ；投入第三批合金颗粒时，钢水的温度分别为1300°C和1380°C ；投入第四 批合金颗粒时，钢水的温度分别为1380°C和1400°C。现有技术相比，本次创新的优点是一 是利用多种合金配比，合成新型耐磨材质，改善材质耐磨系数，提高耐磨指数；二是采用分 段铸造，比现有使用的整体配件更有利于更换、修补，降低材料消耗。新制二段旋流器在实际应用中证明使用寿命平均达到6个月以上，其耐磨性、可 焊接及设备安装时抗击打性能指数均达到了预期值。
权利要求
1.一种铸造耐磨金属材料的方法，其包括冶炼铸坯膜用钢水；按照不同配比分批 向钢水中掺入高Mn、中Mn、Si、高Cr、中Cr、Mo、Ti、Cu、V合金颗粒而形成铸型用合金液， 所述配比按重量计是钢水高Mn 中Mn Si 高Cr 中Cr Mo Ti Cu V为 130 20 20 20 15 10 16 11 13 5;以及铸型，其中，所述合金液通过如下步骤进行配比钢水温度在1150 1200°C时，投入第一批 合金颗粒高Mn、中Mn和Si ；温度升至1200 1300°C时，投入第二批合金颗粒高Cr和中Cr ； 在1300 1380°C时，投入第三批合金颗粒Mo、Ti ；温度在1380 1400°C之间时，投入第四 批金属颗粒Cu，而后进行在炉前孕育，待以上合金全部溶化于钢水中后投入金属V。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一批合金颗粒高Mn、中Mn和Si的颗粒 大小约50 IOOmm ；第二批合金颗粒高Cr和中Cr，颗粒大小约5mm ；第三批合金颗粒Mo、 Ti颗粒大小约5mm ；第四批金属颗粒Cu颗粒大小约5mm，V颗粒大小约20目。
3.—种如权利要求1或2所述方法制成的耐磨金属材料。
4.一种利用如权利要求3所述的耐磨金属材料制成的二段旋流器壳体，所述壳体具有 筒形部分和自所述筒形部分的下缘渐缩的锥形部分，所述壳体为分段式，由壳段组装而成。
5.根据权利要求4所述的二段旋流器壳体，其特征在于，所述壳体的筒形部分无分段。
6.根据权利要求5所述的二段旋流器壳体，其特征在于，所述壳体包括三个壳段。
7.根据权利要求5所述的二段旋流器壳体，其特征在于，所述壳体包括四个壳段。
8.根据权利要求6或7所述的二段旋流器壳体，其特征在于，各相邻壳段之间通过法兰 连接。
9.根据权利要求5所述的二段旋流器壳体，其特征在于，各壳段采取分别铸造加工。
全文摘要
本发明提供一种铸造耐磨金属材料的方法，其中铸型按照不同配比分批向钢水中掺入高Mn、中Mn、Si、高Cr、中Cr、Mo、Ti、Cu、V合金颗粒而形成铸型用合金液。还提供一种由此方法制成的耐磨金属材料，以及一种利用上述耐磨金属材料制成的二段旋流器壳体，所述壳体具有筒形部分和自所述筒形部分的下缘渐缩的锥形部分，所述壳体为分段式，由壳段组装而成。利用本发明的二段旋流器壳体，耐磨损，局部磨损后可局部更换，不整体报废，并且更换容易、快速，降低生产成本，提高配件使用效率，生产运行周期达到4-6个月。
文档编号C22C38/28GK102134684SQ20101060818
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者刘建军, 刘忠, 张惠玲, 张振, 张治淮, 杨永峰, 藤小红 申请人:神华宁夏煤业集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司大武口洗煤厂, 神华集团有限责任公司