一种铸态使用的高锰钢衬板的铸造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铸态使用的高锰钢衬板的铸造工艺，其具体包括有金属型的设计与加工、金属型覆砂、熔炼浇铸、冷却及精整步骤。本发明有效地将浇注系统和冒口补缩系统统一起来，合二为一，有效地提高了冒口的补缩能力；本发明利用金属型的快速冷却能力，浇入的钢水快速凝固，高锰钢衬板晶粒细化，内部缩松、缩孔缺陷减少，表面光洁度及尺寸精度大幅提高，有效地提高了产品质量，降低了生产成本，提高了衬板的使用寿命。
【专利说明】一种铸态使用的高锰钢衬板的铸造工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿山、水泥、电厂等球磨机高锰钢衬板，特别涉及一种铸态使用的高锰钢生产工艺。
【背景技术】
[0002]高锰钢只有在奥氏体状态下才具有硬化作用是常识，目前通用的方法是将铸件加热到1050度以上使析出的碳化物重新溶解，再放入水中淬火而得到奥氏体，这种工艺的本质是，在水的快速冷却作用下抑制了碳化物的析出。高锰钢在液态结晶完成后形成的组织就是单一奥氏体。随着温度的降低，碳化物才开始析出。研究发现，碳化物析出的数量与冷速有关，冷速越快，碳化物析出越少，本发明基于这个出发点，利用金属型的快速冷却能力，有效抑制了碳化物的析出，常温下得到含少量碳化物析出(非连续性)的单一奥氏体组织，铸态冲击值> 60J。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种铸态使用的高锰钢生产工艺，它是利用金属型的快速冷却抑制了碳化物的析出，在铸态下得到含少量碳化物的单一奥氏体组织。
本发明的技术方案为:
一种铸态使用的高锰钢衬板生产工艺，包括以下步骤:
(1)金属型的设计与加工
根据衬板图纸要求设计所需金属型形状，采用灰铸铁或球墨铸铁铸造金属模毛胚，通过机加工方法成型，金属型壁厚控制在50-100mm ;整个模具由水玻璃砂型的上箱和金属型的下箱组成；上箱设有浇冒口，水玻璃砂型上设有通气孔，通气孔间距为50-100mm，有通向型腔，也有不通向型腔的；下箱设有冒口区，冒口区内设有冒口座，冒口座四周为水玻璃砂型，冒口座与冒口对应，且冒口座通过冒口颈与衬板型腔相连通；金属型下端设有衬板型腔相连通的射砂口，射砂口位置与铸件安装孔位置相一致，并根据需要可以设1-3个射砂口，射砂口尺寸为Φ80-150ι?πι,并向衬板型腔方向倾斜5-30° ;金属型四周分布有数个与衬板型腔连通的排气孔，排气孔内安装有排气塞；
(2)金属型覆砂
以压缩空气为动力通过射砂机按下述比例配制好的树脂砂射入衬板型腔内形成表面设有5-15_的覆砂层，即可完成金属型的覆砂过程，射砂压力控制在0.4-0.6MPa,所述的树脂砂中树脂采用无氮低发气量自硬酚醛树脂，其树脂砂的配比为:橄榄砂96-99%、自硬酚醛树脂CP1-1600 0.5-2.0%,自硬酚醛树脂CP I1-2600树脂0.5-2.0%，吡啶类催化剂
0.005-0.02% ；
(3)熔炼浇铸
制备高锰钢衬板的钢的组份设计如下=C 0.90-1.40%、Si 0.30-0.80%、Mn12.0-16.0%、Cr 1.50-2.50%, V 0.02-0.04%, Ti 0.01-0.03%, S < 0.04%, P <0.07%，余量为Fe ；
将废钢、铁合金、回炉料放入中频炉中熔化，熔炼温度为1520-1600°C，然后加入高、中锰铁，电解锰和铬铁调整成分至上述范围，经铝脱氧后即可出钢水，在浇包内预先加入适量的钒、钛合金，用冲入法对钢水进行变质处理，调整浇注温度至1460-1480°C，并通过浇冒口浇注到步骤(3)覆砂的金属型当中；
(4)冷却及精整
浇注后吹风冷却至铸件温度低于300 1:以下开模，衬板经切割浇冒口、清砂打磨精整后即可得高锰钢衬板成品铸件。
[0004]所述的水玻璃砂的配比为:橄榄砂85-95%、水玻璃5-6%、钠基膨润土 4_6%、水3-5% ο
[0005]所述的自硬酚醛树脂CPI_1600、CP I1-2600及吡啶类催化剂均由常州姚氏铸造材料有限公司生产。
[0006]本发明的有益效果:
(I)本发明利用金属型的快速冷却能力，抑制了碳化物的析出，在铸态下得到含少量碳化物的单一奥氏体组织，冲击值> 60J，可以铸态直接使用。
[0007](2)本发明利用金属型的快速冷却能力，使铸件内部致密，缩松缺陷消失，表面尺寸及光洁度大幅提闻。
[0008](3)本发明可以省去传统工艺中热处理工序，大幅降低生产成本。
[0009](4)本发明便于批量生产，组织机械化作业，有效降低劳动强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明衬板铸造模具的结构示意图，其中(I)型腔，(2)冒口，(3)水玻璃砂，(4)普通砂箱，(5)排气塞，(6)金属型模具，(7)覆砂层，(8)射砂口，(9)冒口颈，(10)冒口座，(11)排气孔。
【具体实施方式】
[0011]一种铸态使用的高锰钢衬板的铸造工艺，包括以下步骤:
(1)金属型的设计与加工
根据衬板图纸要求设计所需金属型形状，采用灰铸铁或球墨铸铁铸造金属模毛胚，通过机加工方法成型，金属型壁厚控制在80mm ;整个模具由水玻璃砂型的上箱和金属型的下箱组成；上箱设有浇冒口，水玻璃砂型上设有通气孔，通气孔间距为60mm，有通向型腔，也有不通向型腔的；下箱设有冒口区，冒口区内设有冒口座，冒口座四周为水玻璃砂型，冒口座与冒口对应，且冒口座通过冒口颈与衬板型腔相连通；金属型下端设有衬板型腔相连通的射砂口，射砂口位置与铸件安装孔位置相一致，并根据需要可以设3个射砂口，射砂口尺寸为Φ120_，并向衬板型腔方向倾斜10° ;金属型四周分布有数个与衬板型腔连通的排气孔，排气孔内安装有排气塞；
(2)金属型覆砂
以压缩空气为动力通过射砂机按下述比例配制好的树脂砂射入衬板型腔内形成表面设有IOmm的覆砂层，即可完成金属型的覆砂过程，射砂压力控制在0.5MPa，所述的树脂砂中树脂采用无氮低发气量自硬酚醛树脂，其树脂砂的配比为:橄榄砂97%、自硬酚醛树脂CP1-1600 1.8%,自硬酚醛树脂CP I1-2600树脂1.185%，吡啶类催化剂0.015% ；
(3)熔炼浇铸
制备高锰钢衬板的钢的组份设计如下:C 1.24%、Si 0.56%、Mn 14.8%, Cr 2.03%, V
0.03%, Ti 0.02%, S < 0.04%, P < 0.07%,余量为 Fe ；
将废钢、铁合金、回炉料放入中频炉中熔化，熔炼温度为1580°C，然后加入高、中锰铁，电解锰和铬铁调整成分至上述范围，经铝脱氧后即可出钢水，在浇包内预先加入适量的钒、钛合金，用冲入法对钢水进行变质处理，调整浇注温度至1460°C，并通过浇冒口浇注到步骤
(3)覆砂的金属型当中；
(4)冷却及精整
浇注后吹风冷却至铸件温度低于300 1:以下开模，衬板经切割浇冒口、清砂打磨精整后即可得高锰钢衬板成品铸件。
[0012]所述的水玻璃砂的配比为:橄榄砂88%、水玻璃5%、钠基膨润土 4%、水3%。
[0013]所述的自硬酚醛树脂CPI_1600、CP I1-2600及吡啶类催化剂均由常州姚氏铸造材料有限公司生产。
[0014]经检测，本发明生产出来的高锰钢衬板的力学性能为:硬度HB210-250，冲击韧性大于 60J/cm2。
【权利要求】
1.一种铸态使用的高锰钢衬板铸造工艺，其特征在于包括以下步骤: (1)金属型的设计与加工 根据衬板图纸要求设计所需金属型形状，采用灰铸铁或球墨铸铁铸造金属模毛胚，通过机加工方法成型，金属型壁厚控制在50-100mm ;整个模具由水玻璃砂型的上箱和金属型的下箱组成；上箱设有浇冒口，水玻璃砂型上设有通气孔，通气孔间距为50-100mm，有通向型腔，也有不通向型腔的；下箱设有冒口区，冒口区内设有冒口座，冒口座四周为水玻璃砂型，冒口座与冒口对应，且冒口座通过冒口颈与衬板型腔相连通；金属型下端设有衬板型腔相连通的射砂口，射砂口位置与铸件安装孔位置相一致，并根据需要可以设1-3个射砂口，射砂口尺寸为Φ80-150ι?πι,并向衬板型腔方向倾斜5-30° ;金属型四周分布有数个与衬板型腔连通的排气孔，排气孔内安装有排气塞； (2)金属型覆砂 以压缩空气为动力通过射砂机按下述比例配制好的树脂砂射入衬板型腔内形成表面设有5-15_的覆砂层，即可完成金属型的覆砂过程，射砂压力控制在0.4-0.6MPa,所述的树脂砂中树脂采用无氮低发气量自硬酚醛树脂，其树脂砂的配比为:橄榄砂96-99%、自硬酚醛树脂CP1-1600 0.5-2.0%,自硬酚醛树脂CP I1-2600树脂0.5-2.0%，吡啶类催化剂0.005-0.02% ； (3)熔炼浇铸 制备高锰钢衬板的钢的组份设计如下=C 0.90-1.40%、Si 0.30-0.80%、Mn12.0-16.0%、Cr 1.50-2.50%, V 0.02-0.04%, Ti 0.01-0.03%, S < 0.04%, P <0.07%，余量为Fe ； 将废钢、铁合金、回炉料放入中频炉中熔化，熔炼温度为1520-1600°C，然后加入高、中锰铁，电解锰和铬铁调整成分至上述范围，经铝脱氧后即可出钢水，在浇包内预先加入适量的钒、钛合金，用冲入法对钢水进行变质处理，调整浇注温度至1460-1480°C，并通过浇冒口浇注到步骤(3)覆砂的金属型当中； (4)冷却及精整 浇注后吹风冷却至铸件温度低于300 V以下开模，衬板经切割浇冒口、清砂打磨精整后即可得高锰钢衬板成品铸件。
2.根据权利要求1所述的铸态使用的高锰钢衬板铸造工艺，其特征在于，所述的水玻璃砂型中水玻璃砂的配比为:橄榄砂85-95%、水玻璃5-6%、钠基膨润土 4-6%、水3_5%。
3.根据权利要求1所述的铸态使用的高锰钢衬板铸造工艺，其特征在于，所述的自硬酚醛树脂CP1-1600、CP I1-2600及吡啶类催化剂均由常州姚氏铸造材料有限公司生产。
【文档编号】C22C38/38GK103691887SQ201310750049
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】钟敏 申请人:宁国市东渡铸业有限公司