专利名称：一种复合齿板及其铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种复合齿板，同时还涉及该齿板的铸造方法，属于金属铸件制造技术领域。
背景技术：
颚式破碎机是矿山、水泥和电力等行业广泛使用的破碎机械，齿板是其主要的易磨损件，其工作条件恶劣，在工作中经受各种物料的冲击与磨损。因此，齿板的性能要求必 须满足有合适的硬度，以抵抗物料的磨损；还应具有一定的韧性，以抵抗疲劳剥落并防止 裂断，即具有较好的强韧性。长期以来多采用高锰钢、超高锰钢及高铬合金钢等钢种制造，使用寿命有限，需要 经常更换齿板。由于齿板质量大(>1.6吨/件)，体积大(大约1800X1200X (80-150)毫 米)，破碎机每次更换齿板停机时间长。同时，每块齿板价格高，齿板的更换和消耗给生产和 成本带来很大的影响。通过对更换下来的报废齿板进行分析研究，发现报废齿板的磨损区 域很不均勻，严重磨损区域(即齿板的易磨损部位)都集中在齿板下侧(破碎机出料口一侧) 不到整块齿板1/2的位置，而齿板上侧(破碎机进料口一侧)磨损极少。根据这一情况，齿 板的结构及其铸造方法还有待进一步改进，以提高产品的质量和延长齿板使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合齿板，同时提供该复合齿板的铸造方法，以提高 齿板的质量并延长其使用寿命。本发明的技术方案如下
首先设计一种复合齿板，包括耐磨合金块和基体部分，耐磨合金块镶嵌于基体部分，并 且耐磨合金块位于齿板的易磨损部位，以增强齿板的耐磨性。同时还对该复合齿板的铸造方法进行优化，所述齿板包括耐磨合金块和基体部 分，其铸造方法包括以下步骤
(1)基体部分的熔炼
基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法进行熔炼，其中基体部分材质由以下重量 百分含量的化学成分组成: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%，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)造型工艺
采用水玻璃砂造型，将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后，充入二氧化碳硬化砂 模，采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1000-1100°C，将步骤(1)中熔炼获得的钢液浇 入型腔，冷却凝固后脱模，并进行去砂打磨，所得铸件即为齿板；
(3)齿板的热处理
热处理炉温度加热至400°C时放入齿板，以每小时80°C的速度升温至700°C，保温2_3 小时；再升温到1050°C保温8小时，出炉前升温到1080°C，随后将铸件从加热炉中取出，水冷至室温后，再加热到350°C -400°C保温6小时，进行时效处理。所述的基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法，具体方法包括以下步骤在 熔炼炉底部加入2-3%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量为石灰80%，萤石 20% ；回炉超高锰钢和碳素废钢配料，钼铁按照计算量随炉料加入，温度达到1550-1600°C 时，按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁，温度为1500°C时，进行终脱氧；钢渣混出， 钢水包提前清理干净，烘烤至上下均为红色时，钢水包内放置0. 3%稀土硅铁合金，冲入法 变质处理后即得符合成分要求的钢液。所述的钢液在变质后需镇静5-6分钟，当温度为1420-1440°C时扒渣，用于浇注。本发明由于采用了感应加热预埋耐磨合金块的方法，使耐磨合金块和基体扩散 冶金结合，结合强度高，提高了齿板基体的强韧性和局部区域的耐磨性，因此齿板的使用 寿命得到很大提高；同时铸件在经优化的热处理工艺处理之后，齿板的抗拉强度σ b大于 840Mpa，屈服强度σ s大于580Mpa，冲击韧性值ak大于180J/cm2。
具体实施例方式实施例1
本实施例齿板的铸造方法
(1)基体部分的熔炼工艺
基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成ci. 15%，Mn 17%, SiO. 6%，Crl. 6%， MoO. 5%, TiO. 06%, RE0. 3%, SO. 03%, P0. 06%,余量为Fe和不可避免的杂质，其熔炼工艺包 括以下步骤在熔炼炉底部加入2%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量为石 灰80%，萤石20%;回炉超高锰钢和碳素废钢配料，钼铁按照计算量随炉料加入，温度达到 1550°C时，按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁，温度为1500°C时，进行终脱氧；钢 渣混出，钢水包提前清理干净，烘烤至上下均为红色时，钢水包内放置0. 3%稀土硅铁合金， 冲入法变质处理；
(2)造型工艺
采用水玻璃砂造型，将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后，充入二氧化碳硬化砂 模，采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1000°C，将步骤(1)中熔炼好的钢液镇静5分 钟，当温度为1420°C时扒渣，浇入型腔，冷却凝固后脱模，并进行去砂打磨，所得铸件即为齿 板；
(3)热处理工艺
热处理炉温度加热至400°C时放入齿板，以每小时80°C的速度升温至700°C，保温2小 时；再升温到1050°C，保温8小时，出炉前升温到1080°C，随后将铸件从加热炉中取出，水冷 至室温后，再加热到350°C保温6小时，进行时效处理。经处理后的齿板其抗拉强度σ b达到850Mpa，屈服强度σ s达到590Mpa，冲击韧 性值 ak 为 190J/cm2。实施例2
本实施例齿板的铸造方法 (1)基体部分的熔炼工艺
基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成ci. 2%，Mnl8%, SiO. 5%，Crl. 7%，MoO. 65%, TiO. 10%, REO. 3%, SO. 02%, PO. 03%，余量为Fe和不可避免的杂质，其熔炼工艺包括以下步骤在熔炼炉底部加入2. 5%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量为 石灰80%，萤石20% ；回炉超高锰钢和碳素废钢配料，钼铁按照计算量随炉料加入，温度达到 1575°C时，按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁，温度为1500°C时，进行终脱氧；钢 渣混出，钢水包提前清理干净，烘烤至上下均为红色时，钢水包内放置0. 3%稀土硅铁合金， 冲入法变质处理；
(2)造型工艺
采用水玻璃砂造型，将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后，充入二氧化碳硬化砂 模，采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1050°C，将步骤(1)中熔炼好的钢液镇静5分 钟，当温度为1430°C时扒渣，浇入型腔，冷却凝固后脱模，并进行去砂打磨，所得铸件即为齿 板；
(3)热处理工艺
热处理炉温度加热至400°C时放入齿板，以每小时80°C的速度升温至700°C，保温2小 时；再升温到1050°C，保温8小时，出炉前升温到1080°C，随后将铸件从加热炉中取出，水冷 至室温后，再加热到370°C保温6小时，进行时效处理。经处理后的齿板其抗拉强度σ b达到860Mpa，屈服强度σ s达到600Mpa，冲击韧 性值 ak 为 180J/cm2。实施例3
本实施例齿板的铸造方法
(1)基体部分的熔炼工艺
基体部分材质由以下重量百分含量的化学成分组成ci. 25%，Mnl9%, SiO. 3%，Crl. 8%， MoO. 8%, TiO. 14%, RE0. 3%, S0. 01%, P彡0. 01%，余量为Fe和不可避免的杂质，其熔炼工艺 包括以下步骤在熔炼炉底部加入3%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量为 石灰80%，萤石20% ；回炉超高锰钢和碳素废钢配料，钼铁按照计算量随炉料加入，温度达到 1600°C时，按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁，温度为1500°C时，进行终脱氧；钢 渣混出，钢水包提前清理干净，烘烤至上下均为红色时，钢水包内放置0. 3%稀土硅铁合金， 冲入法变质处理；
(2)造型工艺
采用水玻璃砂造型，将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后，充入二氧化碳硬化砂 模，采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1100°C，将步骤(1)中熔炼好的钢液镇静6分 钟，当温度为1440°C时扒渣，浇入型腔，冷却凝固后脱模，并进行去砂打磨，所得铸件即为齿 板；
(3)热处理工艺
热处理炉温度加热至400°C时放入齿板，以每小时80°C的速度升温至700°C，保温3小 时；再升温到1050°C保温8小时，出炉前升温到1080°C，随后将铸件从加热炉中取出，水冷 至室温后，再加热到400°C保温6小时，进行时效处理。经处理后的齿板其抗拉强度σ b为840Mpa，屈服强度σ s为580Mpa，冲击韧性值 ak 为 195J/cm2。
权利要求
一种复合齿板，其特征在于所述齿板包括耐磨合金块和基体部分，耐磨合金块镶嵌于基体部分，并且耐磨合金块位于齿板的易磨损部位。
2.一种如权利要求1所述的复合齿板的铸造方法，其特征在于所述齿板包括耐磨合 金块和基体部分，其铸造方法包括以下步骤(1)基体部分的熔炼基体部分的熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法进行熔炼，其中基体部分材质由以下重量 百分含量的化学成分组成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%，余量为Fe和不可避免的杂质；(2)造型工艺采用水玻璃砂造型，将耐磨合金块埋入砂模型腔中适当位置后，充入二氧化碳硬化砂 模，采用感应加热方式将耐磨合金块加热到1000-1100°C，将步骤(1)中熔炼获得的钢液浇 入型腔，冷却凝固后脱模，并进行去砂打磨，所得铸件即为齿板；(3)齿板的热处理热处理炉温度加热至400°C时放入齿板，以每小时80°C的速度升温至700°C，保温2_3 小时；再升温到1050°C保温8小时，出炉前升温到1080°C，随后将铸件从加热炉中取出，水 冷至室温后，再加热到350°C _400°C保温6小时。
3.根据权利要求2所述的一种复合齿板的铸造方法，其特征在于所述的基体部分的 熔炼工艺采用碱性电弧炉氧化法，具体方法包括以下步骤在熔炼炉底部加入2-3%的底渣材料，底渣材料的成分及其重量百分含量为石灰 80%，萤石20%;回炉超高锰钢和碳素废钢配料，钼铁按照计算量随炉料加入，温度达到 1550-1600°C时，按计算量加入烘干后的电解锰、铬铁及钛铁，温度为1500°C时，进行终脱 氧；钢渣混出，钢水包提前清理干净，烘烤至上下均为红色时，钢水包内放置0. 3%稀土硅铁 合金，冲入法变质处理后即得符合成分要求的钢液。
4.根据权利要求3所述的一种复合齿板的铸造方法，其特征在于所述的钢液在变质 后需镇静5-6分钟，当温度为1420-1440°C时扒渣，用于浇注。
全文摘要
本发明公开了一种复合齿板及其铸造方法，所述齿板通过在其易磨损部位镶铸了耐磨合金块，在齿板铸造时，对基体部分的化学成分组成、熔炼工艺、造型工艺及热处理工艺进行优化。由此方法铸造的齿板，其耐磨合金块与基体部分扩散冶金结合、结合强度高，提高了齿板基体的强韧性和局部区域的耐磨性，因此齿板的使用寿命得到很大提高。
文档编号C21C7/06GK101811076SQ20101013233
公开日2010年8月25日 申请日期2010年3月25日 优先权日2010年3月25日
发明者李洛利, 李继文, 王文焱, 王爱琴, 谢敬佩 申请人:河南科技大学