一种中锰钢破碎机锤头及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及耐磨金属材料【技术领域】，它公开了一种中锰钢破碎机锤头及其制备方法，包括以下重量百分比的化学成分：碳0.65—1.15％，硅0.1—0.8％，锰5—10％，钛0.05—0.2％，铝0.1—0.5％，氮0.015—0.04％，硫0.015—0.08％，磷0.015—0.08％，铈0.1—0.36％，RE0.005—0.2％，余量为铁。本发明通过降低锰碳的含量，并调整锰碳的匹配，获得较稳定的奥氏体组织的中锰钢，在非常强烈冲击工况条件下，具有足够的强韧性，其耐磨性好；本发明制作工艺简单，质量可以能稳定控制；本发明加入适量Ce，提高了锤头的结合强度；本发明韧性好，强度高，使用寿命长。
【专利说明】一种中锰钢破碎机锤头及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐磨金属材料【技术领域】，尤其涉及到一种中锰钢破碎机锤头及其制备方法。
【背景技术】
[0002]锤式破碎机是建材、冶金、化肥等工业部门广泛使用的生产设备，而锤头是消耗量很大的易磨损件。锤头的工作表面与物料接触，产生高应力磨损。由于被破碎物料一般是岩石、金属矿石等坚硬物体，零件的磨损是比较严重的。通过对锤头表面微观形貌分析，锤头的磨损过程属于变形和冲蚀磨损综合作用的结果。这是由于锤头表面的高速运转，锤头的运动惯性对物料进行打击和挤压破碎。在相对运动的过程中，这些物料与零件表面相互作用，不只是滑动，还有冲击、滚动、冲刷等方式。当磨料硬度超过材料硬度，磨料的棱角将刺入材料表面使材料发生塑性流动而挤压到凹坑的四周，材料变形到一定程度，磨料粒被压碎。多个颗粒与坑周围变形材料相接触，又使之变形，发生塑性流动，加工硬化程度进一步增高。当超过材料的应变疲劳极限时形成磨削脱落。
[0003]过去工厂一般采用高锰钢制造锤头，锤头在破碎过程中由于高锰钢加工硬化的特性能够保持很好的耐磨性能。虽然高锰钢的加工硬化特性能提高零件的耐磨性，但是许多工况条件下其耐磨性能仍达不到要求。普通高锰钢锤头在低冲击应力作用下，锤头表层加工硬化效果差，其磨损发生过程是微粒的撞击使表面一薄层金属塑性变形，多次变形的材料破裂剥落。同时， 磨粒动能转变为热能，使材料软化甚至被粘着撕下。目前，高铬铸铁基本上取代高锰钢制造耐磨零件。这些零件改用高铬铸铁后，使用寿命比高锰钢零件一般延长50%至200%，而锤头是高速冲击和挤切方式破碎物料，如果整体采用高铬铸铁还是问题，主要是难于避免零件在工作过程中的脆性断裂。如果为了保护零件的韧性而采用碳钢，则由于其强度、硬度太低而使得其使用寿命非常短，但其韧性特别好，用作锤柄材料是完全合适的。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种使用寿命长，制备工艺简单的中锰钢破碎机锤头及其制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种中锰钢破碎机锤头，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分--碳0.65—1.15%，硅 0.1—0.8%，锰 5—10%，钛 0.05—0.2%，铝 0.1—0.5%，氮 0.015—
0.04%，硫 0.015—0.08%，磷 0.015—0.08%，铈 0.1—0.36%, RE0.005—0.2%，余量为铁。
[0007]优选的，所述中锰钢破碎机锤头包括以下重量百分比的化学成分:碳0.8—
1.15%，硅 0.2—0.8%，锰 7—10%，钛 0.05—0.2%，铝 0.1—0.5%，氮 0.015—0.04%,硫 0.015—0.08%，磷 0.015—0.08%，铈 0.25—0.36%, RE0.005—0.2%，余量为铁。[0008]一种中锰钢破碎机锤头的制备方法，其特征在于，包含以下步骤:
[0009](I)炼熔:将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，将温度升至1350— 1450°C，出铁前10分钟加入已预热的锰铁、硅铁进行沉淀脱氧，调整成分，之后加入已预热的含铝铁和含铈铁，当铁水温度达到1500—15501:时，采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧；
[0010](2)浇注:将变质剂RE用铁皮或锡箔纸将包裹后放在钢包底部，对铁水进行变质处理，然后将铁水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1440— 1460°C，浇注先慢、中快、后细；
[0011](3)铸型:当锤头冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
[0012](4)热处理:将锤头放入热处理炉里，加入保温剂，保温温度在950— 1050°C，保温
1.2—1.5小时，然后出炉进行水淬，之后250°C回火4一4.3小时，取出自然冷却即可。
[0013]优选的，所述步骤⑵中变质剂是经破碎至粒度小于15mm的小块，在250°C下烘干所得的物质。
[0014]优选的，所述步骤(2)中变质处理采用包内冲入法对铁水进行变质处理。
[0015]优选的，所述步骤(2)中浇注采用底注法浇注钢锭。
[0016]本发明通过降低锰碳的含量，并调整锰碳的匹配，获得较稳定的奥氏体组织的中锰钢，在非常强烈冲击 工况条件下，具有足够的强韧性，其耐磨性好；本发明制作工艺简单，质量可以能稳定控制；本发明加入适量Ce，提高了锤头的结合强度；本发明韧性好，强度高，使用普通废钢、生铁、不锈钢废料作为生产原料，循环利用，有效节约了能源，对钢水进行变质处理，增加了衬板的韧性和强度，提高了使用寿命。
【具体实施方式】
[0017]下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步具体说明。
[0018]实施例一:
[0019](I)炼熔:将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，将温度升至1450°C，出铁前10分钟加入已预热的锰铁、硅铁进行沉淀脱氧，调整成分，之后加入已预热的含铝铁和含铈铁，当铁水温度达到1550°C时，采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧；
[0020](2)浇注:将变质剂RE破碎至粒度小于15mm的小块，经250°C烘干后，用铁皮将包裹后放在钢包底部，用包内冲入法对铁水进行变质处理，然后将钢铁水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1460°C，浇注先慢、中快、后细，采用底注法浇注钢锭；
[0021](3)铸型:当锤头冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
[0022](4)热处理:将锤头放入热处理炉里，加入保温剂，保温温度在1050°C，保温1.5小时，然后出炉进行水淬，之后250°C回火4.3小时，取出自然冷却即可；最终所得破碎机锤头各化学成分重量百分比为:碳1.15%，硅0.8%，锰10%，钛0.2%，铝0.5%，氮0.04%，硫0.08%，磷 0.08%，铈 0.36%, RE0.2%，余量为铁。
[0023]实施例二:
[0024](I)炼熔:将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，将温度升至1350°C，出铁前10分钟加入已预热的锰铁、硅铁进行沉淀脱氧，调整成分，之后加入已预热的含铝铁和含铈铁，当铁水温度达到1500°C时，采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧；
[0025](2)浇注:将变质剂RE破碎至粒度小于15mm的小块，经250°C烘干后，用锡箔纸将包裹后放在钢包底部，用包内冲入法对铁水进行变质处理，然后将钢铁水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1440°C，浇注先慢、中快、后细，采用底注法浇注钢锭；
[0026](3)铸型:当锤头冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
[0027](4)热处理:将锤头放入热处理炉里，加入保温剂，保温温度在950°C，保温1.2小时，然后出炉进行水淬，淬火温度为850°C，之后250°C回火4小时即可；最终所得破碎机锤头各化学成分重量百分比为:碳0.8% ，硅0.2%，锰7%，钛0.1%，铝0.1%，氮0.02%，硫0.02%，磷 0.02%，铈 0.25%, RE0.1%，余量为铁。
[0028]实施例三:
[0029](I)炼熔:将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，将温度升至1400°C，出铁前10分钟加入已预热的锰铁、硅铁进行沉淀脱氧，调整成分，之后加入已预热的含铝铁和含铈铁，当铁水温度达到1530°C时，采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧；
[0030](2)浇注:将变质剂RE破碎至粒度小于15mm的小块，经250°C烘干后，用锡箔纸将包裹后放在钢包底部，用包内冲入法对铁水进行变质处理，然后将钢铁水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1450°C，浇注先慢、中快、后细，采用底注法浇注钢锭；
[0031](3)铸型:当锤头冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
[0032](4)热处理:将锤头放入热处理炉里，加入保温剂，保温温度在1000°C，保温1.3小时，然后出炉进行水淬，淬火温度为900°C，之后250°C回火4.2小时即可；最终所得破碎机锤头各化学成分重量百分比为:碳1.0%，硅0.5%，锰8%，钛0.05%，铝0.15%，氮0.015%，硫 0.015%，磷 0.015%，铈 0.28%，RE0.005%，余量为铁。
[0033]实施例四:
[0034](I)炼熔:将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，将温度升至1390°C，出铁前10分钟加入已预热的锰铁、硅铁进行沉淀脱氧，调整成分，之后加入已预热的含铝铁和含铈铁，当铁水温度达到1520°C时，采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧；
[0035](2)浇注:将变质剂RE破碎至粒度小于15mm的小块，经250°C烘干后，用铁皮将包裹后放在钢包底部，用包内冲入法对铁水进行变质处理，然后将钢铁水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1445°C，浇注先慢、中快、后细，采用底注法浇注钢锭；
[0036](3)铸型:当锤头冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
[0037](4)热处理:将锤头放入热处理炉里，加入保温剂，保温温度在990°C，保温1.4小时，然后出炉进行水淬，淬火温度为890°C，之后250°C回火4.1小时即可；最终所得破碎机锤头各化学成分重量百分比为:碳0.95 %，硅0.45 %，锰9 %，钛0.15 %，铝0.2 %，氮0.02%，硫 0.06%，磷 0.06%，铈 0.33%, RE0.05%，余量为铁。
[0038]实施例五:
[0039](I)炼熔:将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，将温度升至1420°C，出铁前10分钟加入已预热的锰铁、硅铁进行沉淀脱氧，调整成分，之后加入已预热的含铝铁和含铈铁，当铁水温度达到1540°C时，采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧；
[0040](2)浇注:将变质剂RE破碎至粒度小于15mm的小块，经250°C烘干后，用铁皮将包裹后放在钢包底部，用包内冲入法对铁水进行变质处理，然后将钢铁水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1455°C，浇注先慢、中快、后细，采用底注法浇注钢锭；
[0041](3)铸型:当锤头冷却至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺；
[0042](4)热处理:将锤头放入热处理炉里，加入保温剂，保温温度在1020°C，保温1.25小时，然后出炉进行水淬，淬火温度为950°C，之后250°C回火4小时即可；最终所得破碎机锤头各化学成分重量百分比为:碳1.10%，硅0.7%，锰8.5%，钛0.02%，铝0.4%，氮
0.03%，硫 0.07%，磷 0.07%，铈 0..35%, RE0.18%，余量为铁。
[0043]本发明通过降低锰碳的含量，并调整锰碳的匹配，获得较稳定的奥氏体组织的中锰钢，在非常强烈冲击工况条件下，具有足够的强韧性，其耐磨性好；本发明制作工艺简单，质量可以能稳定控制；本发明加入适量Ce，提高了锤头的结合强度；本发明韧性好，强度高，使用普通废钢、生铁、不锈钢废料作为生产原料，循环利用，有效节约了能源，对钢水进行变质处理，增加了衬板的韧性和强度，提高了使用寿命。
[0044]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实 施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种中锰钢破碎机锤头，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分:碳0.65—1.15%，硅 0.1—0.8%，锰 5—10%，钛 0.05—0.2%，铝 0.1—0.5%，氮 0.015—0.04%,硫 0.015—0.08%，磷 0015—0.08%，铈 0.1—0.36%, RE0.005—0.2%，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的中锰钢破碎机锤头，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分:碳 0.8—1.15%，硅 0.2—0.8%，锰 7—10%，钛 0.05—0.2%，铝 0.1—0.5%，氮0.015—0.04%，硫0.015—0.08%，磷0.015—0.08%，铈0.25—0.36%,RE0.005—0.2%,余量为铁。
3.—种权利要求1至2之一所述的中锰钢破碎机锤头的制备方法，其特征在于，包含以下步骤: (1)炼熔:将清洁干燥的普通废钢、生铁、不锈钢废料、增碳用废电极加入炼炉里，加热熔化，将温度升至1350— 1450°C，出铁前10分钟加入已预热的锰铁、硅铁进行沉淀脱氧，调整成分，之后加入已预热的含铝铁和含铈铁，当铁水温度达到1500—15501:时，采用深插铝丝的方法进行扩散脱氧； (2)浇注:将变质剂RE用铁皮或锡箔纸将包裹后放在钢包底部，对铁水进行变质处理，然后将铁水浇入钢锭模内，钢水浇注温度在1440— 1460°C，浇注先慢、中快、后细； (3)铸型:当锤头冷却 至室温时，清理打磨掉试样上的飞边和毛刺； (4)热处理:将锤头放入热处理炉里，加入保温剂，保温温度在950—1050°C，保温1.2—1.5小时，然后出炉进行水淬，之后250°C回火4一4.3小时，取出自然冷却即可。
4.根据权利要求3所述的中锰钢破碎机锤头的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中变质剂是经破碎至粒度小于15_的小块，在250°C下烘干所得的物质。
5.根据权利要求3所述的中锰钢破碎机锤头的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中变质处理采用包内冲入法对铁水进行变质处理。
6.根据权利要求3所述的中锰钢破碎机锤头的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中浇注采用底注法浇注钢锭。
【文档编号】B02C13/28GK103993224SQ201410166863
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】包玮 申请人:中建材宁国新马耐磨材料有限公司