专利名称：分级破碎机的整体破碎齿及其制作方法
技术领域：
本发明涉及破碎机的破碎齿，具体涉及一种分级破碎机的整体破碎齿及其制作方法。
背景技术：
众所周知，分级破碎机主要适用于煤炭、冶金、建材、化工等行业脆性块状物料的 粗、中级破碎。特别是在煤炭行业，使用三机破碎原煤只要经过除铁、除杂、无须除矸，便可 直接进行破碎，破碎出的物料，粒度均勻，过粉碎率低，从而简化了选煤工艺，降低了投资和 生产成本。因此，自投放市场以来，受到了众多用户的好评。但随着煤炭资源的深度开采，造成煤炭的品味降低，煤炭的洗选加工压力增大，尤 为明显的是含矸量增多、原煤的硬度增加带来前所未有的挑战，这就要求分级破碎机的破 碎齿既要具有足够的耐磨性，又要有比较高的韧性，同时还要具有易加工性和可更换性。毫 无疑问，要提高破碎齿的耐磨性能，所用材料的硬度就要增加，但随着硬度的提高，抗冲击 韧性就必然会下降，同时带来更大的问题是切削加工难度加大，高硬度材质的破碎齿根本 无法金加工。到目前为止，可以说分级破碎机的破碎齿的选材、制作方法还没有真正得到解 决，其问题的关键是很难解决材料的耐磨性与韧性和易加工性这三者之间的矛盾。若采用 折中的方法，三者均作出一些让步和牺牲，或许能解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分级破碎机整体破碎齿及其制作方法，齿套式分级 破碎机破碎齿依该制作方法生产，整体破碎齿强度和韧性好，硬度和耐磨性也较高，并且还 能进行切削加工。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该整体破碎齿以合金高锰钢为主要 材料，采用消失模整体铸造，整体破碎齿的中心有带键槽的齿辊孔，在整体破碎齿的外壁上 有外圆齿，外圆齿上镶铸硬质合金棒。其中，合金高锰钢的化学成分的质量分数为C 1.21% 1.30%、Si 0.58% 0. 76%, S 0. 04% 0. 05%、P 0. 04% 0. 06%、Mn 13. 12% 13. 74%、Cr 1.87% 2. 16%, MO 0. 45% 0. 57%、V 0. 14% 0. 19 %、Ti 0. 15 % 0. 21 %、RE 0. 39 % 0. 49%, B 0. 42% 0. 51%、Fe 79. 96% 81. 59%。其中，在整体破碎齿的外圆齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径 为4 5mm，其化学成分的质量分数为WC 80%、粘结剂20%，性能为密度/t. πΓ3 13.4 13. 8、抗弯强度 /Mpa 2400 2480、硬度(HRA) 80 83. 5。其中，硬质合金棒的末端焊接元钉。其中，该整体破碎齿的制作方法包括以下步骤
(1)硬质合金棒的处理过程首先，将外购直径为4 5mm的YG20硬质合金棒切割成 长度相同的小段，在每一小段合金棒的一端焊接直径比合金棒小Imm的元钉；然后，手持元钉一端将硬质合金棒用砂布砂光，再用汽油清洗，涂上质量浓度30-50%的硫酸铜溶液，使 其表面生成保护层；
(2)合金高锰钢的生产过程将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后 加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化后调整成分，成分合格后，将温度升高至1580°C 1600°C扒渣，加入占钢液质量为0. 30%的铝块脱氧，并在浇注包的底部预先加入占钢液质 量0. 90% 1. 10%的稀土、0. 40% 0. 50%的钛铁、0. 30% 0. 40%的钒铁，其粒度小于 6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板，采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人 工搅拌后静置2 3分钟，当钢液温度降至1460°C 1470°C时，浇入消失模中；
(3)消失模铸造过程首先，用铝合金制作整体破碎齿可发性聚苯乙烯泡沫塑料模的模 具，用该模具制作泡沫塑料模，要求制作的泡沫塑料模尺寸精度高、表面光洁；接着，在整体 破碎齿泡沫塑料模的外圆齿的每个齿面上钻制两个对角排列直径为4 5mm的小孔，且相 邻的小孔位置错开，小孔深度比齿高尺寸深5mm左右；然后，在小孔中插入切割成段并经过 处理的YG20硬质合金棒，硬质合金棒上焊接的元钉外露于泡沫塑料模，其作用是在浇注过 程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移；其次，粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温 度为50°C的烘房烘干；最后，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，但在整体破碎齿泡沫塑 料模的内孔表面填入的是石英砂，使铸件内外冷却速度不同，在振动频率为50 60Hz、振 幅为1 2mm、加速度为1 2g参数范围内进行振实，浇注前开启真空泵，负压真空度设置 为0. 06Mpa,当钢液温度降至1460°C 1470°C时，浇入消失模中；在整个浇注过程中，将占 钢液质量为1. 00% 1. 30%的B4C颗粒自始至终均勻地随流加入，以此形成整体破碎齿铸 件；
(4)热处理过程浇注后，待整体破碎齿铸件冷却到1000°C 1030°C时，将砂箱中的铁 丸砂放出，用行车将整体破碎齿铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方，在上 下、前后四个方向，向温度在990°C 1000°C左右的整体破碎齿铸件外圆齿上喷水淬火，室 温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220°C保温2h出炉空冷。本发明具有以下优点(1)破碎齿采用消失模整体铸造，无需拔模，并且尺寸精度 高、加工余量少、表面光洁，克服了其他铸造方法整体铸造的一些缺陷，同时也不需要用手 工焊接的方法在破碎齿上堆焊耐磨材料，既减轻了劳动强度，又大大提高了整体破碎齿的 使用寿命；(2)整体破碎齿采用合金高锰钢为主要材料，该材质初始硬度高，基体的强韧性 好，镶铸的YG20硬质合金棒形成硬质相，达到了硬度好韧性又佳的效果；(3)本发明的整体 破碎齿采用消失模铸造方法和热处理工艺，外表面用铁丸砂，内孔用石英砂，达到了同一铸 件不同部位有不同的硬度值，整体破碎齿中的齿辊孔需要加工，其硬度为HRC 30 35，整 体破碎齿的外圆齿不需加工，其基体硬度为HRC 40 45，既保证了可加工性，又有较高的 耐磨性；(4)本发明的整体破碎齿镶铸的硬质合金棒所需数量少，重量轻，成本低，工作过 程中不易脱落，效果好；(5)本发明的整体破碎齿采用铸件余热淬火处理的方法，既减少铸 件脱碳，又节约了 二次加热所需的能源。
图1为本发明整体破碎齿图2中B — B剖视示意图。图2为本发明整体破碎齿图1中A向视图示意图。
图中1为元钉，2为硬质合金棒，3为整体破碎齿，4为键槽，5为齿辊孔，6为外圆齿。
具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但不能理解为这些实例是对 技术方案的限制。如图1、2所示，该整体破碎齿以合金高锰钢为主要材料，采用消失模整体铸造，整 体破碎齿3的中心有带键槽4的齿辊孔5，在整体破碎齿3的外壁上有外圆齿6，外圆齿6 上镶铸硬质合金棒2。其中，合金高锰钢的化学成分的质量分数为C 1.21% 1.30%、Si 0.58% 0. 76%, S 0. 04% 0. 05%、P 0. 04% 0. 06%、Mn 13. 12% 13. 74%、Cr 1.87% 2. 16%, MO 0. 45% 0. 57%、V 0. 14 % 0. 19 %、Ti 0. 15 % 0. 21 %、RE 0. 39 % 0. 49%, B 0. 42% 0. 51%、Fe 79. 96% 81. 59%。其中，在整体破碎齿的外圆齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径 为4 5mm，其化学成分的质量分数为WC 80%、粘结剂20%，性能为密度/t. m_3 13.4 13. 8、抗弯强度 /Mpa 2400 2480、硬度(HRA) 80 83. 5。其中，硬质合金棒2的末端焊接元钉1。实施例1与2 生产FP5008A与FP5012A分级破碎机的整体破碎齿，该整体破碎齿 依以下步骤制作
(1)硬质合金棒的处理过程首先，将外购直径为4 5mm的YG20硬质合金棒切割成 长度相同的小段，在每一小段
合金棒的一端焊接直径比合金棒小Imm的元钉；然后，手持元钉一端将硬质合金棒用 砂布砂光，再用汽油清洗，涂上质量浓度30-50%的硫酸铜溶液，使其表面生成保护层；
(2)合金高锰钢的生产过程将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后 加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化后调整成分，成分合格后，将温度升高至1580°C 1600°C扒渣，加入占钢液质量为0. 30%的铝块脱氧，并在浇注包的底部预先加入占钢液质 量0. 90% 1. 10%的稀土、0. 40% 0. 50%的钛铁、0. 30% 0. 40%的钒铁，其粒度小于 6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板，采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人 工搅拌后静置2 3分钟，当钢液温度降至1460°C 1470°C时，浇入消失模中；
(3)消失模铸造过程首先，用铝合金制作整体破碎齿可发性聚苯乙烯泡沫塑料模的模 具，用该模具制作泡沫塑料模，要求制作的泡沫塑料模尺寸精度高、表面光洁；接着，在整体 破碎齿泡沫塑料模的外圆齿的每个齿面上钻制两个对角排列直径为4 5mm的小孔，且相 邻的小孔位置错开，小孔深度比齿高尺寸深5mm左右；然后，在小孔中插入切割成段并经过 处理的YG20硬质合金棒，硬质合金棒上焊接的元钉外露于泡沫塑料模，其作用是在浇注过 程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移；其次，粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温 度为50°C的烘房烘干；最后，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，但在整体破碎齿泡沫塑 料模的内孔表面填入的是石英砂，使铸件内外冷却速度不同，在振动频率为50 60Hz、振 幅为1 2mm、加速度为1 2g参数范围内进行振实，浇注前开启真空泵，负压真空度设置 为0. 06Mpa,当钢液温度降至1460°C 1470°C时，浇入消失模中；在整个浇注过程中，将占钢液质量为1. 00% 1. 30%的B4C颗粒自始至终均勻地随流加入，以此形成整体破碎齿铸 件；
(4)热处理过程浇注后，待整体破碎齿铸件冷却到1000°C 1030°C时，将砂箱中的 铁丸砂放出，用行车将整体破碎齿铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方，在 上下、前后四个方向，向温度在990°C 1000°C左右的整体破碎齿铸件外圆齿上喷水淬火， 室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220°C保温2h出炉空冷。
权利要求
1.一种分级破碎机的整体破碎齿，整体破碎齿(3)的中心有带键槽(4)的齿辊孔(5)， 在整体破碎齿(3)的外壁上有外圆齿(6)，其特征在于该整体破碎齿以合金高锰钢为主要 材料，采用消失模整体铸造，外圆齿(6 )上镶铸硬质合金棒(2 )。
2.根据权利要求1所述的一种分级破碎机的整体破碎齿，其特征在于其中，合金 高锰钢的化学成分的质量分数为C 1. 21% 1. 30%、Si 0. 58% 0. 76%、S 0.04% 0. 05%, P 0. 04% 0. 06%、Mn 13. 12% 13. 74%、Cr 1. 87% 2. 16%、MO 0.45% 0. 57%, V 0. 14% 0. 19 %、Ti 0. 15 % 0. 21 %、RE 0. 39 % 0. 49 %、B 0. 42 % 0. 51%, Fe 79. 96% 81. 59%。
3.根据权利要求1所述的一种分级破碎机的整体破碎齿，其特征在于其中，在整体 破碎齿的外圆齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径为4 5mm，其化学成分 的质量分数为WC 80%、粘结剂20%，性能为密度/t.m_3 13. 4 13. 8、抗弯强度/Mpa 2400 2480、硬度(HRA) 80 83. 5。
4.根据权利要求1所述的一种分级破碎机的整体破碎齿，其特征在于其中，硬质合金 棒(2)的末端焊接元钉(1)。
5.根据权利要求1所述的一种分级破碎机的整体破碎齿的制作方法，其特征在于该制 作方法包括以下步骤(1)硬质合金棒的处理过程首先，将外购直径为4 5mm的YG20硬质合金棒切割成 长度相同的小段，在每一小段合金棒的一端焊接直径比合金棒小Imm的元钉；然后，手持元钉一端将硬质合金棒用 砂布砂光，再用汽油清洗，涂上质量浓度30-50%的硫酸铜溶液，使其表面生成保护层；(2)合金高锰钢的生产过程将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后 加入锰铁、铬铁、钼铁、硅铁，完全熔化后调整成分，成分合格后，将温度升高至1580°C Ieoo0C扒渣，加入占钢液质量为ο. 30 %的铝块脱氧，并在浇注包的底部预先加入占钢液质 量0. 90% 1. 10%的稀土、0. 40% 0. 50%的钛铁、0. 30% 0. 40%的钒铁，其粒度小于 6mm，且在上述材料上覆盖铁屑或钢板，采用包内冲入法对脱氧后的钢液进行变质处理，人 工搅拌后静置2 3分钟，当钢液温度降至1460°C 1470°C时，浇入消失模中；(3)消失模铸造过程首先，用铝合金制作整体破碎齿可发性聚苯乙烯泡沫塑料模的模 具，用该模具制作泡沫塑料模，要求制作的泡沫塑料模尺寸精度高、表面光洁；接着，在整体 破碎齿泡沫塑料模的外圆齿的每个齿面上钻制两个对角排列直径为4 5mm的小孔，且相 邻的小孔位置错开，小孔深度比齿高尺寸深5mm左右；然后，在小孔中插入切割成段并经过 处理的YG20硬质合金棒，硬质合金棒上焊接的元钉外露于泡沫塑料模，其作用是在浇注过 程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移；其次，粘贴浇口与冒口，涂敷耐火涂料，进入温 度为50°C的烘房烘干；最后，将烘干的整体消失模埋入铁丸砂中，但在整体破碎齿泡沫塑 料模的内孔表面填入的是石英砂，使铸件内外冷却速度不同，在振动频率为50 60Hz、振 幅为1 2mm、加速度为1 2g参数范围内进行振实，浇注前开启真空泵，负压真空度设置 为0. 06Mpa,当钢液温度降至1460°C 1470°C时，浇入消失模中；在整个浇注过程中，将占 钢液质量为1. 00% 1. 30%的B4C颗粒自始至终均勻地随流加入，以此形成整体破碎齿铸 件；(4)热处理过程浇注后，待整体破碎齿铸件冷却到1000°C 1030°C时，将砂箱中的铁丸砂放出，用行车将整体破碎齿铸件从消失模砂箱中吊出，并迅速移动到水池的上方， 在上下、前后四个方向，向温度在990°C 1000°C左右的整体破碎齿铸件外圆齿上喷水淬 火，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220°C保温2h出炉空冷。
全文摘要
本发明公开了一种分级破碎机的整体破碎齿及其制作方法，该整体破碎齿以合金高锰钢为主要材料，采用消失模整体铸造，整体破碎齿(3)的中心有带键槽(4)的齿辊孔(5)，在整体破碎齿(3)的外壁上有外圆齿(6)，外圆齿(6)上镶铸硬质合金棒(2)。本发明生产的整体破碎齿强度和韧性好，硬度和耐磨性较高，并且还能进行切削加工，适合于制造齿套式分级破碎机破碎齿。
文档编号C22C38/60GK102000620SQ20101052330
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者卓荣明 申请人:淮阴工学院