專利名稱：一種耐磨錘頭的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄鋼錘頭的加工方法，尤其涉及一種梯度變化性能的多元低合金 化大型耐磨鑄鋼錘頭的加工方法，屬于用于大型錘式破碎機上的耐磨錘頭的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
錘頭是大型錘式破碎機的關(guān)鍵部件，廣泛用于水泥、礦山、交通、建材、電廠、冶金 等破碎行業(yè)，是一種易損件，每年因磨損而耗費大量的金屬材料，破碎機錘頭的耐磨性能及 其使用安全性是評價錘頭使用性能的重要指標(biāo)。隨著破碎機械行業(yè)的發(fā)展，越來越多的問 題接踵而出，如破碎領(lǐng)域的擴大、破碎設(shè)備大型化等對耐磨錘頭的材料及其加工方法都提 出了更高的要求。對于大型錘頭而言，一般要求錘頭的打擊部位具有高硬度和一定的韌性、 而安裝部位具有高韌性和一定的硬度。目前廣泛使用的破碎機大型錘頭主要有高錳鋼系 列、二種材質(zhì)的復(fù)合錘頭系列等。高錳鋼系列包括ZGMn13、ZGMnl8、ZGMn25和各種高錳鋼堆 焊錘頭，復(fù)合錘頭系列主要是碳鋼(或低合金鋼、高錳鋼等)與高鉻鑄鐵或硬質(zhì)合金之間的 見合。普通高錳鋼錘頭在強沖擊條件下使用時，可產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，從而獲得良好的 耐磨性能。為了進一步提高其耐磨性能，開發(fā)了超高錳鋼系列錘頭，如ZGMnlS、ZGMn25等， 但高錳鋼系列錘頭韌性好而初始硬度低，特別是在沖擊硬化不足條件下使用時，材料耐磨 性能低，錘頭壽命普遍不高。為解決以上問題，在此基礎(chǔ)上，又開發(fā)了高錳鋼堆焊錘頭，提高 錘頭打擊部位的高硬度，但該類錘頭當(dāng)堆焊層磨損后，材料的耐磨性能迅速下降；復(fù)合錘頭 系列由于復(fù)合工藝原因，錘頭二種材質(zhì)冶金結(jié)合不好，使用過程中易發(fā)生斷裂現(xiàn)象，從而嚴(yán) 重影響設(shè)備使用的安全性，此外，該類錘頭的鑄造工藝及熱處理工藝較復(fù)雜。因此，如何設(shè)計一種錘頭，既使錘頭的打擊部位具有高硬度和一定的韌性，滿足錘 頭的耐磨性能要求、又使錘頭的安裝部位具有高韌性和一定的硬度，保證錘頭的使用安全 性，是本發(fā)明所要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述需求，本發(fā)明提供了一種在高、低沖擊條件下，耐磨性能和使用安全性均 優(yōu)良的具有梯度變化性能的多元低合金化大型耐磨鑄鋼錘頭。本發(fā)明提供了一種耐磨錘頭的加工方法，主要包括下列步驟合金熔煉、變質(zhì)處 理、鑄造工藝、熱處理工藝，所述鑄造工藝采用平做立澆、頂冒口的鑄造方案。在本發(fā)明一較佳實施例中，澆鑄溫度為1480°C -1560°C。在本發(fā)明一較佳實施例中，澆注后期三分之一鋼水從冒口澆入。采用本發(fā)明加工方法生產(chǎn)的大型錘頭的硬度和韌性等性能呈梯度變化，滿足了大 型錘頭的打擊部位具有高硬度和一定的韌性，保證其高耐磨性；同時錘頭的安裝部位具有 高韌性和一定的硬度，從打擊部位到安裝部位具有過渡連接部位，使錘頭各部位性能呈梯度變化，從而保證使用過程中不出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象、保證錘頭的使用安全性，并大幅度提高其使 用壽命。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明圖1為本發(fā)明實施例的錘頭的示意圖；圖2為本發(fā)明多元低合金化耐磨鑄鋼錘頭的預(yù)備熱處理和淬火處理工藝曲線；圖3為本發(fā)明錘頭局部中頻回火部位示意圖；圖4為本發(fā)明實施例的錘頭梯度性能變化示意圖；圖中，1是安裝部位，2是打擊部位，3是過渡部位。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并使本發(fā)明的上述目 的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合實施例及實施例附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì) 的說明。如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例的錘頭的示意圖，本發(fā)明實施例中，錘頭主要分 為三個部分，包括安裝部位1、打擊部位2和過度部位3，安裝部位上設(shè)置有安裝孔，用于將 錘頭安裝于諸如破碎機等的破碎設(shè)備上，圖中，打擊部位2主要用于擊打礦石或其它硬物， 過度部位3介于安裝部位1和打擊部位2之間，本處的錘頭由多元低合金鋼鑄造而成。化學(xué)成分是決定合金性能的關(guān)鍵因素，制作大型低合金耐磨鑄鋼錘頭首先必須進 行合理的成分設(shè)計，以保證具有足夠的淬透性，使錘頭獲得最佳組織狀態(tài)和滿意的使用壽 命和安全性，并根據(jù)我國的資源條件選用經(jīng)濟合算、成本較低的合金元素進行合金化，獲得 良好的經(jīng)濟效益。本發(fā)明所設(shè)計的耐磨錘頭的化學(xué)組成成分及其重量百分?jǐn)?shù)為C 0. 30-0. 50%, Si 0. 3-1. 2%, Mn 0. 5-1. 5%, Cr 1. 5-3. 5%, Ni 0. 3-1. 5%, Mo 0. 3-1. 5%, V 0. 05-0. 30%, S < 0. 05%, P < 0. 05%，余量為 Fe。另外，本發(fā)明所述的加工方法主要包括三個步驟1、合金熔煉和變質(zhì)處理，2、鋼水 的鑄造，3、熱處理工藝，其中，熱處理工藝進一步包括預(yù)備熱處理、淬火處理、中頻局部回 火、低溫回火處理。1、合金熔煉和變質(zhì)處理首先，按照錘頭的化學(xué)成分要求進行合金配料，然后在中頻感應(yīng)電爐進行合金熔 煉，將熔化的合金經(jīng)鋼水脫氧扒渣后，再加入釩鐵進行變質(zhì)處理，釩鐵用鐵皮包好，壓入爐 底，當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1580-1620°C時，出爐鑄造。當(dāng)然，需要說明的是，采用中頻感應(yīng)電弧爐， 同樣可以達(dá)到合金熔煉的效果。2、鋼水的鑄造錘頭采用平做立澆、頂冒口的鑄造方案，澆鑄溫度控制在1480°C -1560以及， 另外，澆注后期三分之一的鋼水通過冒口澆入。本處平坐立澆、頂冒口的澆鑄方案屬于本領(lǐng) 域的公知常識，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以理解實施該方案的步驟以及控制參數(shù)，在此申請 人不作詳細(xì)描述。3、熱處理工藝
1)預(yù)備熱處理以一定加熱速度將鑄件加熱到合適溫度保溫，消除或減少鑄件的 化學(xué)成分偏析及組織的不均勻性并細(xì)化晶粒。2)淬火處理在井式電阻爐中按加熱規(guī)范進行錘頭的加熱和保溫，淬火介質(zhì)為水 玻璃的水溶液。淬火分為錘頭整體淬火和錘頭局部二次淬火。3)中頻局部回火在中頻感應(yīng)加熱爐對錘頭局部進行高溫回火處理。4)低溫回火處理在箱式電阻爐中對錘頭進行整體低溫回火處理。實施例1首先，按以下成分和配比進行配料=C 0. 30%, Si 0. 3%, Mn 0. 5%, Cr 1. 5%, Ni 0. 3%, Mo 0. 3%, V :0. 05%, S :0. 02%, P :0. 01%，余量為 Fe。然后，在中頻感應(yīng)電爐 或中頻感應(yīng)電弧爐進行合金熔煉，將熔化的合金經(jīng)鋼水脫氧扒渣后，再加入釩鐵進行變質(zhì) 處理，釩鐵的加入量為0. 05%，出鋼前5分鐘加入為宜，釩鐵可以用鐵皮包好，壓入爐底，當(dāng) 鋼水溫度達(dá)到1580°C時，出爐鑄造。其次，對錘頭進行鑄造，錘頭的鑄造方案采用平做立澆、頂冒口的鑄造方案，當(dāng)澆 注鋼水還剩三分之一時，通過冒口澆入鋼水，其中，溫度控制在1480°C。最后，對錘頭進行熱處理工藝，具體為(1)預(yù)備熱處理以一定加熱速度將鑄件加熱到合適溫度保溫，消除或減少鑄件 的化學(xué)成分偏析及組織的不均勻性并細(xì)化晶粒。所謂一定加速度具體指，中間保溫溫度 為550°C，保溫時間為2小時，最終加熱溫度為800°C，保溫時間為3小時，加熱速度控制在 300C /h，如圖2所示。(2)淬火處理在井式電阻爐中按加熱規(guī)范(見圖2)進行錘頭的加熱和保溫，其 中，淬火介質(zhì)為水玻璃的水溶液，先對鑄件進行整體淬火，再對錘頭打擊部位進行二次淬 火。其中，對錘頭整體淬火處理時，入水時間為2分鐘，錘頭表面出水溫度小于200°C，以及 其中，對錘頭打擊部位二次淬火處理時，入水部位為錘頭高度的1/4，入水時間為5秒，錘頭 表面出水溫度小于200°C。本發(fā)明實施例中，水玻璃水溶液的配比為50%水、45%水玻璃、 5%添加劑，使用時要求控制淬火介質(zhì)的溫度不超過70°C。(3)中頻局部回火在中頻感應(yīng)加熱爐對錘頭局部，具體地說，對錘頭的安裝部 位，如圖3所示，進行高溫回火處理，先將加熱溫度控制在580°C，保溫時間為15分鐘，再停 電爐冷到250°C再出爐空冷。(4)低溫回火處理在箱式電阻爐中對錘頭進行整體低溫回火處理，其中，回火處 理的加熱溫度為200°C，保溫時間為5小時。實施例2首先，按以下成分和配比進行配料C :0. 40%，Si :0. 8%, Mn :1%, Cr 2. 5%, Ni l%,Mo :1%, V :0. 15%, S :0. 01%，P :0. 02%，余量為i^e。然后，在中頻感應(yīng)電爐或中頻感 應(yīng)電弧爐進行合金熔煉，將熔化的合金經(jīng)鋼水脫氧扒渣后，再加入釩鐵進行變質(zhì)處理，釩鐵 的加入量為0. 15 %，出鋼前6分鐘加入為宜，釩鐵可以用鐵皮包好，壓入爐底，當(dāng)鋼水溫度 達(dá)到1600°C時，出爐鑄造。其次，對錘頭進行鑄造，錘頭的鑄造方案采用平做立澆、頂冒口的鑄造方案，當(dāng)澆 注鋼水還剩三分之一時，通過冒口澆入鋼水，其中，溫度控制在1500°C。最后，對錘頭進行熱處理工藝，具體為
(1)預(yù)備熱處理以一定加熱速度將鑄件加熱到合適溫度保溫，消除或減少鑄件 的化學(xué)成分偏析及組織的不均勻性并細(xì)化晶粒。所謂一定加速度具體指，中間保溫溫度為 650°C，保溫時間為3. 5小時，最終加熱溫度為900°C，保溫時間為5小時，加熱速度控制在 700C /h，如圖2所示。(2)淬火處理在井式電阻爐中按加熱規(guī)范(見圖2)進行錘頭的加熱和保溫，其 中，淬火介質(zhì)為水玻璃的水溶液，先對鑄件進行整體淬火，再對錘頭打擊部位進行二次淬 火。其中，對錘頭整體淬火處理時，入水時間為6分鐘，錘頭表面出水溫度小于250°C，以及 其中，對錘頭打擊部位二次淬火處理時，入水部位為錘頭高度的1/3，入水時間為515秒，錘 頭表面出水溫度小于250°C。本發(fā)明實施例中，水玻璃水溶液的配比為50%水、45%水玻 璃、5%添加劑，使用時要求控制淬火介質(zhì)的溫度不超過70°C。(3)中頻局部回火在中頻感應(yīng)加熱爐對錘頭局部，具體地說，對錘頭的安裝部 位，如圖3所示，進行高溫回火處理，先將加熱溫度控制在650°C，保溫時間為130分鐘，再停 電爐冷到300°C再出爐空冷。(4)低溫回火處理在箱式電阻爐中對錘頭進行整體低溫回火處理，其中，回火處 理的加熱溫度為300°C，保溫時間為8小時。實施例3首先，按以下成分和配比進行配料=C :0. 50%, Si :1. 2%, Mn 1. 5%, Cr 3. 5%, Ni 1. 5%, Mo 1. 5%, V 0. 30%, S :0. 04%, P :0. 04%，余量為佝。然后，在中頻感應(yīng)電爐 或中頻感應(yīng)電弧爐進行合金熔煉，將熔化的合金經(jīng)鋼水脫氧扒渣后，再加入釩鐵進行變質(zhì) 處理，釩鐵的加入量為0. 30%，出鋼前8分鐘加入為宜，釩鐵可以用鐵皮包好，壓入爐底，當(dāng) 鋼水溫度達(dá)到1620°C時，出爐鑄造。其次，對錘頭進行鑄造，錘頭的鑄造方案采用平做立澆、頂冒口的鑄造方案，當(dāng)澆 注鋼水還剩三分之一時，通過冒口澆入鋼水，其中，溫度控制在1560°C。最后，對錘頭進行熱處理工藝，具體為(1)預(yù)備熱處理以一定加熱速度將鑄件加熱到合適溫度保溫，消除或減少鑄件 的化學(xué)成分偏析及組織的不均勻性并細(xì)化晶粒。所謂一定加速度具體指，中間保溫溫度為 750°C，保溫時間為5小時，最終加熱溫度為980°C，保溫時間為10小時，加熱速度控制在 1200C /h，如圖2所示。(2)淬火處理在井式電阻爐中按加熱規(guī)范(見圖2)進行錘頭的加熱和保溫，其 中，淬火介質(zhì)為水玻璃的水溶液，先對鑄件進行整體淬火，再對錘頭打擊部位進行二次淬 火。其中，對錘頭整體淬火處理時，入水時間為8分鐘，錘頭表面出水溫度小于300°C，以及 其中，對錘頭打擊部位二次淬火處理時，入水部位為錘頭高度的1/2，入水時間為25秒，錘 頭表面出水溫度小于300°C。本發(fā)明實施例中，水玻璃水溶液的配比為50%水、45%水玻 璃、5%添加劑，使用時要求控制淬火介質(zhì)的溫度不超過70°C。(3)中頻局部回火在中頻感應(yīng)加熱爐對錘頭局部，具體地說，對錘頭的安裝部 位，如圖3所示，進行高溫回火處理，先將加熱溫度控制在780°C，保溫時間為60分鐘，再停 電爐冷到500°C再出爐空冷。(4)低溫回火處理在箱式電阻爐中對錘頭進行整體低溫回火處理，其中，回火處 理的加熱溫度為350°C，保溫時間為12小時。
利用本發(fā)明制備的具有梯度變化性能的多元低合金化大型耐磨鑄鋼錘頭與高錳 鋼系列錘頭比較具有下列優(yōu)點(1)在沖擊不足或磨料硬度不高的條件下，由于該錘頭初 始硬度高或高硬度區(qū)域大，錘頭的耐磨性能比高錳鋼系列錘頭的可提高80%以上；(2)在 強沖擊或磨料硬的條件下，由于該錘頭的性能呈梯度變化，保證使用過程中不出現(xiàn)斷裂現(xiàn) 象、提高了錘頭的使用安全性；此外，該錘頭的初始硬度高或高硬度區(qū)域大，錘頭的耐磨性 能比高錳鋼系列錘頭的可提高50%以上。因此，該錘頭具有使用安全性高、耐磨性能優(yōu)良和 使用范圍廣的優(yōu)點。本發(fā)明揭示的耐磨錘頭的硬度和韌性等性能呈梯度變化，請參閱圖4，滿足了大型 錘頭的打擊部位具有高硬度和一定的韌性，保證其高耐磨性；同時錘頭的安裝部位具有高 韌性和一定的硬度，從打擊部位到安裝部位具有過渡連接部分，使錘頭各部分性能呈梯度 變化，從而保證使用過程中不出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象、保證錘頭的使用安全性，并大幅度提高其使用
壽命ο以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
。本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟 悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護范圍 為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種耐磨錘頭的加工方法，主要包括下列步驟合金熔煉、變質(zhì)處理、鑄造工藝、熱 處理工藝，其特征在于所述鑄造工藝采用平做立澆、頂冒口的鑄造方案。
2.如權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于澆鑄溫度為1480°C-1560°C。
3.如權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于澆注后期三分之一鋼水從冒口澆入。
全文摘要
一種耐磨錘頭的加工方法，主要包括下列步驟合金熔煉、變質(zhì)處理、鑄造工藝、熱處理工藝，所述鑄造工藝采用平做立澆、頂冒口的鑄造方案；本發(fā)明揭示的耐磨錘頭既使錘頭的打擊部位具有高硬度和一定的韌性，滿足錘頭的耐磨性能要求、又使錘頭的安裝部位具有高韌性和一定的硬度，保證錘頭的使用安全性。
文檔編號C21D9/00GK102114531SQ20091025169
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者張福全, 舒震, 陳煥, 陳玉祥 申請人:常熟市電力耐磨合金鑄造有限公司