一种大型圆锥破碎壁的生产方法与流程

金属材料;冶金;铸造;磨削;抛光设备的制造及处理,应用技术1.本发明涉及机械设备制造技术领域，特别是一种大型圆锥破碎壁的生产方法。背景技术：2.圆锥破碎机是应用于冶金、矿山、水泥等各种行业的中碎和细碎破碎设备，破碎壁是圆锥破碎机的主要部件，在实际工作过程中，破碎壁一方面要承受较大的冲击载荷，另一方面还要经受表面磨损，这就需要破碎壁不仅要有较高的强度、韧性、较好耐磨性，还应该有较高的内在质量，对于大型圆锥破碎机的破碎壁更是如此。3.高锰钢zgmn13极易加工硬化，在强冲击磨料磨损条件下，有优异的抗磨性能，故通常被用于破碎机的破碎壁生产中。对于大型zgmn13破碎壁铸件，因尺寸大（一般大端直径﹥2500mm，高度﹥1500mmm）,体收缩大，壁较厚且不均匀（最大壁厚﹥250mm，最小壁厚﹥120mm），线收缩和体收缩大，导热性能差，浇注时间长，铸造时易产生裂纹、缩孔（缩松）、夹杂、晶粒粗大等缺陷，这些缺陷严重影响破碎壁的性能，缩短了破碎壁的使用寿命，降低破碎机设备的使用效率。技术实现要素：4.本发明的目的就是提供一种大型圆锥破碎壁的生产方法，旨在通过采用微合金化、炉内精炼、变质处理、型腔充惰性气体、悬浮浇注、强化热处理等方法来减少钢中夹杂物含量、消除铸造裂纹、缩孔缺陷，细化晶粒，提高力学性能及耐磨性，从而提高大型圆锥破碎机设备的使用寿命。5.本发明的一种大型圆锥破碎壁的生产方法，所述大型圆锥破碎壁采用的钢材质为zgmn13，钢中所含化学成分的质量百分含量为：c：1.10-1.20%、si：0.45-0.60%、mn：13.0-13.8%、ti：0.04-0.08%、 p≤0.050%、s≤0.030%，其余为fe及其他不可避免杂质；该大型圆锥破碎壁的生产方法包括下述步骤：（1）钢水冶炼：采用ebt电弧炉氧化法初炼，lf炉精炼的方法炼钢，铁合金烘烤至700℃以上再加入ebt炉，ebt炉出钢前p≤0.010%，mn/c＞10；lf炉中进行ti微合金化，至钢水中含ti量为0.04-0.08%；lf炉中用稀土和铝锭对钢水进行变质处理，稀土的加入量为1.5kg/t钢水，铝锭的加入量为1.0kg/t钢水；钢水离站温度为1450-1470℃；所述lf炉精炼过程中钢包全程底吹氩气；所述稀土为稀土硅铁，其牌号为fesire24；（2）铸造：采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型，冒口采用缩颈发热保温冒口，开放式浇注系统，涂料采用镁砂粉醇基涂料，防止铸件粘砂；钢包选用大水口，直径80㎜，浇注前向型腔充惰性气体氩气，置换型腔内部空气；浇注温度1420℃，型腔钢液面上升速度15-18mm/s，采用悬浮浇注，浇注时随钢水连续加入钢水质量1-2%的铁粉，浇后按铸件厚度1min/2mm时间松箱，铸件表面温度﹤300℃打箱，表面清理、敲冒口、水口，得到尺寸符合要求的铸件毛坯；（3）热处理：将步骤（2）制备的铸件毛坯进行水韧处理，首先以≤40℃/h升温速率将铸件升温至680℃，保温2-3h，然后以≤80℃/h的升温速率将铸件升温至1070-1090℃保温，保温时间按铸件最大厚度1h/25mm计算，铸件出炉后快速入水，入水前温度≥960℃，出水温度﹤100℃，水温﹤45℃；出水后精整，得到高强度、高耐磨性圆锥破碎壁铸件。6.本发明步骤（2）中随钢水加入的铁粉，粒度为0.15-0.3mm。7.本发明方法的工艺原理如下：本发明在步骤（1）中lf炉精炼时加入ti微合金化，可以细化铸态组织，用稀土和铝锭对钢水变质处理，可以净化钢液，细化组织，消除柱状晶；本发明在步骤（2）中采用采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型，冒口采用缩颈发热保温冒口，开放式浇注系统，涂料采用镁砂粉醇基涂料，防止铸件粘砂；为防止钢水二次氧化，减少夹杂物及裂纹，本发明采用低温快速浇注工艺，其钢包水口直径为80㎜，型腔液面上升速度≧15mm/s，浇注温度1420-1430℃，浇注前向型腔充惰性气体氩气，置换型腔里空气，以防止钢水二次氧化；浇注时采用悬浮浇注，浇注时随钢水连续加入1-2%（粒度0.15-0.3mm）铁粉，以增加结晶核心，提高铸件综合性能；浇注后按1min/2mm时间及时松箱，防止铸件收缩受阻产生裂纹；本发明在步骤（3）中进行水韧热处理时，首先以≤40℃/h速率升温至680℃，保温2-3h，目的是让铸件均匀化，使铸件各处温度一致；然后以≤80℃/h速率升温至1080±10℃后充分保温，使铸件内部碳化物充分溶解；铸件出炉后快速入水，入水温度≧960℃，出水温度≦100℃，水温﹤45℃，使碳化物不再析出。经过上述水韧处理的破碎壁铸件，强度高，耐磨性好。8.本发明的有益效果是：（1）本发明在zgmn13成分体系基础上，通过采用ti微合金化，结合用稀土和铝对钢水变质处理、用铁粉增加结晶核心的悬浮浇、lf炉全程吹氩气等方法，可净化钢液、细化组织，提高铸件力学性能及耐磨性；（2）本发明中钢包选用大水口，在浇注前向型腔吹氩，置换型腔中的空气，低温快速浇注，可防止钢水二次氧化，减少钢中夹杂物及铸件裂纹缺陷；（3）综合采用以上方法，能够得到少铸造缺陷、高力学性能及耐磨性的大型高锰钢铸件，可提高大型破碎机设备使用寿命。具体实施方式9.为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。10.实施例1本实施例生产的大型圆锥破碎壁铸件(m-16379),具体要求如下：大端直径2947mm、小端直径1957mm、高度1678mm、重量17.5t、最大壁厚320mm。11.本实施例的一种大型圆锥破碎壁的生产方法，采用的钢材质为zgmn13，钢中所含化学成分的质量百分含量为：c：1.10%、si：0.45%、mn：13.0%、ti：0.04%、 p≤0.042%、s≤0.028%，其余为fe及其他不可避免杂质；该大型圆锥破碎壁的生产方法包括下述步骤：（1）钢水冶炼：采用ebt电弧炉氧化法初炼，lf炉精炼的方法炼钢，铁合金烘烤至708℃，ebt炉出钢前p≤0.010%，mn/c=11.81；lf炉中进行ti微合金化，至钢水中含ti量为0.04%；lf炉中用稀土和铝锭对钢水进行变质处理，稀土的加入量为1.5kg/t钢水，铝锭的加入量为1.0kg/t钢水；钢水离站温度为1460℃；所述lf炉精炼过程中钢包全程底吹氩气；所述稀土为稀土硅铁，其牌号为fesire24；（2）铸造：采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型，冒口采用缩颈发热保温冒口，开放式浇注系统，涂料采用镁砂粉醇基涂料，防止铸件粘砂；钢包选用大水口，直径80㎜，浇注前向型腔充惰性气体氩气，置换型腔内部空气；浇注温度1420℃，型腔钢液面上升速度15mm/s，采用悬浮浇注，浇注时随钢水连续加入钢水质量1.5%的铁粉（粒度0.15-0.3mm），浇后按铸件厚度1min/2mm时间松箱，铸件表面温度﹤300℃打箱，表面清理、敲冒口、水口，得到尺寸符合要求的铸件毛坯；（3）热处理：将步骤（2）制备的铸件毛坯进行水韧处理，首先以40℃/h升温速率将铸件升温至680℃，保温3h，然后以70℃/h的升温速率将铸件升温至1070℃保温，保温12h，铸件出炉后快速入水，入水前温度970℃，出水温度80℃，水温40℃；出水后精整，得到高强度、高耐磨性圆锥破碎壁铸件。12.本实施例制得的圆锥破碎壁铸件，无裂纹、缩孔（疏松）等铸造缺陷，晶粒度：3级，其力学性能为：rm：850mpa、a：24%、z：24%、ak：290j/cm2。13.实施例2本实施例生产的大型圆锥破碎壁铸件(m-16376),具体要求如下：大端直径2896mm、小端直径1937mm、高度1721mm、重量16.5 t、最大壁厚298mm。14.本实施例的一种大型圆锥破碎壁的生产方法，采用的钢材质为zgmn13，钢中所含化学成分的质量百分含量为：c：1.20%、si：0.60%、mn：13.8%、ti：0.08%、 p≤0.045%、s≤0.030%，其余为fe及其他不可避免杂质；该大型圆锥破碎壁的生产方法包括下述步骤：（1）钢水冶炼：采用ebt电弧炉氧化法初炼，lf炉精炼的方法炼钢，铁合金烘烤至750℃再加入ebt炉，ebt炉出钢前p≤0.010%，mn/c=11.5；lf炉中进行ti微合金化，至钢水中含ti量为0.04%；lf炉中用稀土和铝锭对钢水进行变质处理，稀土的加入量为1.5kg/t钢水，铝锭的加入量为1.0kg/t钢水；钢水离站温度为1460℃；所述lf炉精炼过程中钢包全程底吹氩气；所述稀土为稀土硅铁，其牌号为fesire24；（2）铸造：采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型，冒口采用缩颈发热保温冒口，开放式浇注系统，涂料采用镁砂粉醇基涂料，防止铸件粘砂；钢包选用大水口，直径80㎜，浇注前向型腔充惰性气体氩气，置换型腔内部空气；浇注温度1420℃，型腔钢液面上升速度17mm/s，采用悬浮浇注，浇注时随钢水连续加入钢水质量1%的铁粉（粒度0.15-0.3mm），浇后按铸件厚度1min/2mm时间松箱，铸件表面温度﹤300℃打箱，表面清理、敲冒口、水口，得到尺寸符合要求的铸件毛坯；（3）热处理：将步骤（2）制备的铸件毛坯进行水韧处理，首先以35℃/h升温速率将铸件升温至680℃，保温2h，然后以80℃/h的升温速率将铸件升温至1090℃保温，保温10h，铸件出炉后快速入水，入水前温度980℃，出水温度100℃，水温42℃；出水后精整，得到高强度、高耐磨性圆锥破碎壁铸件。15.本实施例制得的圆锥破碎壁铸件，无裂纹、缩孔（疏松）等铸造缺陷，晶粒度：3级，其力学性能为：rm：820mpa、a：26%、z：26%、ak：280j/cm2。16.实施例3本实施例生产的大型圆锥破碎壁铸件(m-16202),具体要求如下：大端直径2743mm、小端直径1748mm、高度2205mm、重量19.5t、最大壁厚258mm。17.本实施例的一种大型圆锥破碎壁的生产方法，采用的钢材质为zgmn13，钢中所含化学成分的质量百分含量为：c：1.15%、si：0.52%、mn：13.4%、ti：0.06%、 p≤0.046%、s≤0.027%，其余为fe及其他不可避免杂质；该大型圆锥破碎壁的生产方法包括下述步骤：（1）钢水冶炼：采用ebt电弧炉氧化法初炼，lf炉精炼的方法炼钢，铁合金烘烤至720℃再加入ebt炉，ebt炉出钢前p≤0.010%，mn/c=11.2；lf炉中进行ti微合金化，至钢水中含ti量为0.06%；lf炉中用稀土和铝锭对钢水进行变质处理，稀土的加入量为1.5kg/t钢水，铝锭的加入量为1.0kg/t钢水；钢水离站温度为1450℃；所述lf炉精炼过程中钢包全程底吹氩气；所述稀土为稀土硅铁，其牌号为fesire24；（2）铸造：采用酯硬化水玻璃镁橄榄石砂造型，冒口采用缩颈发热保温冒口，开放式浇注系统，涂料采用镁砂粉醇基涂料，防止铸件粘砂；钢包选用大水口，直径80㎜，浇注前向型腔充惰性气体氩气，置换型腔内部空气；浇注温度1420℃，型腔钢液面上升速度15mm/s，采用悬浮浇注，浇注时随钢水连续加入钢水质量2.0%的铁粉（粒度0.15-0.3mm），浇后按铸件厚度1min/2mm时间松箱，铸件表面温度﹤300℃打箱，表面清理、敲冒口、水口，得到尺寸符合要求的铸件毛坯；（3）热处理：将步骤（2）制备的铸件毛坯进行水韧处理，首先以38℃/h升温速率将铸件升温至680℃，保温2.5h，然后以75℃/h的升温速率将铸件升温至1080℃保温，保温10h，铸件出炉后快速入水，入水前温度985℃，出水温度90℃，水温42℃；出水后精整，得到高强度、高耐磨性圆锥破碎壁铸件。18.本实施例制得的圆锥破碎壁铸件，无裂纹、缩孔（疏松）等铸造缺陷，晶粒度：3级，其力学性能为：rm：810mpa、a：30%、z：28%、ak：260j/cm2。19.从上述三个实施例可以看出，采用本发明方法，制备大型圆锥破碎壁，制得的破碎壁铸件均具有高强度，高耐磨性，并且铸件没有裂纹、缩孔等铸造缺陷。上述实施例仅仅是对本发明的解释说明，不以任何形式限制本发明。









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