超高锰钢锤头的研究与应用.pdf

超高锰钢锤头的研究与应用 唐山水泥机械厂铸造分厂 河北0 6 3 0 2 0 曰晓丽 【 摘要】 本文从 磺碎机锤头的结构特．最 、 工况条件八手，分析论进了 超高锰钢捶头的研制散括，通 过各理的生产工艺和检测方法．成功地实现了 铸代锻，用超高锰钢铸造锤头替代了锻造的台盎钢锤头 单段锤式破碎帆鼠有破碎比夫、 t 产1救率高、 适疵 能力 强等特点．啊j 水泥工一 l 生一 ” ’ 可简化T艺流程，减 少r 秣投资往 l f l { 于这类破碎机的 I 一 兄皋件 卜 舒恶劣． x t 锤头率身舶力学性能和制作啦i 也 日 应提出 r 更高的 要求 i 、锤头服役的工况条件 用于单段式破砰机晌锤 ，硅端线速度般如3 0 3 4 n W s ，平均每个涟头撞击物料的l 顷率为4 ～ 6次／ 在 水泥1 、 № 生产中． 这类破缔 以破蹿百灰石物料为主， 物料碰睦 其式硬度 为啭一1 4 ．破碎机构驶碎比一般 3 0 证 运行过程中． 头踪 f 必菇 承受强烈『 f 勺 击载衙 蚪． 还必须承爱啦损 恶劣的 l _ 杀件耍求 用 T 这娄破 睥} 』 l 的锤头必额肄备良好的综合力学胜能．在这类破碎 机中， 一般采用锻造仔垒钢锤头 二、超高锰钢锤头的结构特点及性能检测 与 大多数受 体锰钢帱件丰 f { 比，锤头的截面R寸 大，最大厚度为 1 7 0 m i I - ． 造成其玲却条件非常蕈 ，若按生r 且他奥氏伴锰荆铸件所采用f } 句 嚣趣倚删 法．即按基尔试洋 图1 j 梭Ni l lf -由于铸件 j 试 图 I 基尔试样取样示意l禹 EL蛳至 垫 王 盟 轧 l 一 ‘ 二 热 加 I 样荫者之间的实际凝固结品条件柑差甚远．将导致 盒 桕组织、力学眭能等方面出很大的 象 也就是说． 基尔试样很难真实地反映锤头奉悻奥 共 构内在质量。为 此，我们确定r 用电火花加』 机床在铈头率悼J 直接抽 取试样的方法 图2 ．进行打学性能试验． 求得到 型合理 ． 更准确的结论 2 锤头书体取样 意『{ I 三、超高锰钢锤头的研制 1 ． 化学成分设计 在化学成分设计工怍中，荷雨母嫁 r l衙锰锅的材匝 特点、 淫头的结{匈 特点眦墁J _ 况条件埘产 - 妁性能要求 等倒素 计高锰钢的主璺化学几索进什分{ _l亍 、 骑．探 讨r 任慑皿材顷具柯垃档抵抗冲 断裂能力f l{ J 前提 卜 何提岛J 抵抗磨损的能 庄太截面奥氏体锰锕铸件的凝『 -埘 过 中．害易造成 碳化物祈出而影响钢的力 学 能所 ，锤头的 c含餐 不宜过商，同H -} 我 l 将 n舍量提高到 l 5 0 强～1 9 O ％ 质量分数 ．试图通过提高 M r ， 的禽量，埘大截 体锰钢铸件在凝【 时组 中碳化物的析I f { 到 定的抑 l制怍用，并减弱铬 f C r 在铸志组蛰 l 巾碛化物析m时所 维普资讯 产生的不利作用，以提高其综合的力学性能。 我们根据普通高锰钢原始硬度差 、屈服强度低 的特 性 ，加入了合金元素 c r ，通过在基体 中形成铬铁碳化物 的硬质点来改变原始硬度 ，同时提高钢 的屈服强度。另 外，还加入 了合金元素 M o ，以细化 晶粒 ，改善碳 化物 在基体中的分布形态，提高大截面奥氏体锰钢铸件抵抗 裂纹的能力及淬透能力 ，并且利用 M o 的固溶强化作用 来进一步提高钢的强度 。为 了净化钢液 ，减少非金属夹 杂物的数量 ，改善钢的内在质量 ，我们还加入 了稀土合 金元素 。 2 ． 生产工艺的制定 由于奥氏体锰钢的收缩率大，导热性能差 ，并且锤 头的截面尺寸较大，因此锤头在凝固过程中容易造成晶 粒粗大，甚至在铸态组织 中形成难以通过热处 理消除的 粗大碳化物 ，最终导致锤头的裂纹倾向增大 ，塑性和耐 磨能力降低。如果按常规工艺设 置浇 冒口，必然要加大 内浇道 、冒口及冒口颈的尺寸 ，这就给后道工序的冒口 切割工作造成很大困难 。在切割锤头的 冒口时，尽管采 取了各种预防措施，仍难避免对锤 头产生 的不 良影响， 造成局部范围的裂纹 、晶粒长大及碳化物再次析出，使 耐磨性能受到不同程度 的影响，甚至出现掉块剥落 、开 裂等现象。 综合以上分析 ，在制定 超高锰钢锤 头 的生 产工 艺 时，我们着重考虑了如何保证锤头具有较致密组织和较 理想的晶粒粒度。因此 ，除了对浇注方法和浇注温度作 出严格的规定外，设计内浇道和冒口尺寸时要配合使用 性能优异的钢液覆盖剂和冒口保温剂 ，以尽量减小 内浇 道 、冒口和冒口颈尺寸。 在制定超高锰钢锤头的热处理工艺时 ，根据奥氏体 锰钢膨胀系数大、导热性差的特点 ，适 当降低 了升温速 度，延长了保温时间，以控制锤头在热处理过程中产生 裂纹的倾向；同时提高了淬火温度，使合金碳化物能充 分溶入奥氏体基体中 ，从而保证锤头的韧性 和耐磨性 。 经过多次从超高锰钢锤头本体抽取试样 ，进行有关 的力学性能检测 ，其冲击韧性 n K 1 2 0 J ／ e m ，硬度值≤ 2 5 0 H B S 。此外 ，通过对锤头实物做剖析 ，其内部组织致 密 ，工作表面的晶粒粒度也比较理想。 四、超高锰钢锤头的使用效果 我厂研制生产的超高锰钢锤头相继在安微巢湖水泥 厂、杭州仓前水泥厂、广州花都水泥厂等多家使用单位 与锻造的合金钢锤头同机进行生产性对 比试验。实际应 应试验表明，超高锰钢锤头在性能指标及使用寿命上均 与合金钢锻造锤头相当，其试验结果如下表所示 年产量① 锤头重量 每套物料破碎量 单位锤头费用③ 每年锤头费 每年节省锤头 使用厂 锤头类别 ／ 万 t ／ k g ， t 系数 ／ 元 t 一 ‘ 系数 用／ 万元 费用／ 万元 超高锰钢锤头 l 3 ． O 8 l 0 ． 2 7 5 l 8 ． 9 3 7 5 l 7 ． 4 8 5 巢湖水泥厂 3 2 ． 5 5 0 合 金钢锤 头 l 5 ． O 6 1 ． 1 5 O ． 8l 3 2 ． 9 6 2 6． 4 2 2 5 广东花都水 超高锰钢锤头 l O ． 2 8 l O ． 3 5 l l 4 2 0 ． 4 40 5 0 泥有限公 司 合金钢锤头 l 2 1 ． 1 7 O ． 8 6 2 ． 4 6 3 4 ． 4 浙江湖州 超高锰钢锤头 8 ． 5 l O ． 3 l 6 l O 2 0 45 水泥厂 合金钢锤头 1 0 ② 1 ． 1 8 0 ． 8 Q 2 ． 6 7 l 6 杭州仓前 超高锰钢锤头 8 O ． 3 O 6 2 0 45 水泥厂 合金钢锤头 注 ① 指使用这种破碎机的水泥生产线的年产量 物料破碎量 。 ② 为合金钢锻造锤头经二次堆焊后的累计物料破碎量和单位锤头费用。 ③ 以两种 5 0 k g 锤头当时的售价计算。 五、结语 0 ． 3 5 元， 社会效益和经济效益显著。 1 用超高锰钢铸造锤头，其使用寿命接近或达到 了合金钢锻造锤头的水平，成功地实现了以铸代锻。经 生产实践证明 ，平均每破碎 1 t 石灰石物料 ，由原用合金 钢锤头的 0 ． 8 0 ～ 0 ． 8 6 元降至使用超高锰锤头的 0 ． 2 7 5 ～ 2 超高锰钢锤头的材质与普通高锰钢相 比，由于 在化学成分、生产工艺 、检测 方法等方面都有所突破， 超高锰钢锤头在使用中安全可靠 ，耐磨性得到了明显的 改 善， 得 到 了 用 户 的 肯 定 。 2 0 0 5 0 3 2 1 缸槭l 一 ‘ 热 加 工 2 0 0 5 年 第 5 期■ 暑 维普资讯