專利名稱：一種鑲鑄硬質合金棒的顎式破碎機齒板及其消失模鑄造方法
技術領域：
本發明涉及顎式破碎機齒板及其鑄造方法，具體涉及一種鑲鑄硬質合金棒的顎式 破碎機齒板及其消失模鑄造方法。
背景技術：
顎式破碎機具有破碎比大、產品粒度均勻、結構簡單、工作可靠、維修簡便、運營成 本低等特點，因此廣泛運用于礦山、冶金、建材、公路、鐵路等工業部門。由于顎式破碎機齒板工作時受力復雜，主要是受到擠壓、沖擊、剪切以及接觸疲勞 應力的反復作用，工況條件惡劣，造成嚴重磨損，是顎式破碎機的主要易損件。在生產中，顎 式破碎機的齒板消耗量的多少，對整個破碎成本的高低有非常重要的影響。當前用于制造 顎式破碎機齒板的材料主要是高錳鋼，而其他材料應用較少。高錳鋼適合在較大沖擊載荷 的磨料磨損工況下使用，而在中、小能量沖擊下，其表面只能部分或者不能被加工硬化，故 不抗磨。顎式破碎機齒板就屬于在中等沖擊應力條件下工作的，加工硬化不能被充分發揮， 是造成齒板不耐磨的主要因素。根據顎式破碎機齒板的工作特點，制作齒板的材料必須具有良好的塑性、韌性，又 要有較高的耐磨性能。因此給齒板選材帶來困難，這也是當今大多數顎式破碎機齒板選用 高錳鋼材料的主要原因。

發明內容
本發明的目的在于提供一種鑲鑄硬質合金棒的顎式破碎機齒板及其消失模鑄造 方法，齒板采用具有良好塑性、韌性的高錳鋼為主要材料，在齒板容易磨損的破碎齒上，通 過消失模鑄造方法鑲鑄硬質合金棒，生產的齒板產品強度和韌性好，硬度和耐磨性高，適合 在惡劣工況條件下工作，并且能夠破碎不同硬度的物料。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是該齒板采用高錳鋼鑄造而成，在鑄 造過程中鑲鑄硬質合金棒；其中，高錳鋼的化學成分的質量分數為C 1. 18% 1. 34%, Mnl2. 80% 13. 75%、Si 0. 52% 0. 84%、Cr 1. 85% 2. 38%、S 0. 02% 0. 03%、P 0. 05% 0. 06%、RE 0. 14% 0. 19%,Fe 81. 41% 83. 44% ；其中，在齒板容易磨損的破 碎齒上鑲鑄YG20硬質合金棒，該合金棒為外購件，直徑為3 5mm，其化學成分的質量分數 為=WC 80%、粘結劑20%，性能為密度/t.nf313. 4 13. 8、抗彎強度/Mpa 2400 2480、 硬度(HRA) 80 83. 5。本發明的齒板的鑄造方法，該鑄造方法包括高錳鋼的生產過程和消失模鑄造過程 及熱處理過程，其中，高錳鋼的生產過程為將普通廢鋼、生鐵加入中頻感應爐內熔煉，鋼液 熔清后加入錳鐵、鉻鐵、硅鐵，完全熔化后調整成分，直至成分符合上述高錳鋼的化學成分的質量分數要求，然后將溫度升高至1560°C 1590°C，扒渣，加入占鋼液質量為0. 30 %的 鋁塊脫氧；將占鋼液質量為0. 80% 1. 00%的稀土合金，其粒度小于8mm，隨出爐鋼液流沖 入澆注包內，對脫氧后的鋼液進行變質處理，人工攪拌，靜置2 3分鐘，當鋼液溫度降至 1450°C 1460°C時，澆入消失模中，以此形成齒板鑄件；其中，消失模鑄造過程為首先，需 要制作齒板的聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模的模具，再用該模具制作齒板的泡沫塑料模，然 后在齒板的泡沫塑料模的齒上鉆制排列有序的小孔，小孔用來安裝YG20硬質合金棒，鉆孔 前應先制作鉆模板，該鉆模板的內表面形狀與齒板單個齒的外表面形狀相同，鉆孔時將鉆 模板套在齒板的單個齒上進行鉆孔；接著在齒板的泡沫塑料模齒上的小孔中插入YG20硬 質合金棒，然后在泡沫塑料模上粘貼澆注系統和冒口、涂敷耐火涂料，進入溫度為50°C的 烘房烘干已粘貼完工的整體消失模；將烘干的整體消失模埋入干砂中，在振動頻率為50 60Hz、振幅為1 2mm、加速度為1 2g參數范圍內進行振實；最后，將高錳鋼鋼液澆入 消失模中形成齒板鑄件，高錳鋼鋼液澆注溫度為1450°C 1460°C，負壓真空度為0. 02 0. 04Mpa ；其中，熱處理過程為澆注后，待齒板鑄件冷卻到IOOiTC 1050°C時，將齒板鑄件 從消失模砂箱中吊出，迅速移動到水池的上方，自由落體式墜入水池中進行水韌處理，室溫 后清除澆、冒口，裝入箱式電阻爐中加熱至220°C保溫2h出爐空冷。其中，在齒板的泡沫塑料模齒上的小孔插入切割成段的YG20硬質合金棒過程中， 插入前需要在YG20硬質合金棒上焊接其直徑比合金棒大2 3mm，長度為30mm的Q235圓 鋼，目的是為了做到澆注過程中消失模氣化時保證硬質合金棒不位移；其中，考慮到齒板 在工作過程中，不同的位置磨損的程度不相同，磨損最嚴重處一般在齒板出料處端部，所以 在齒板的上、下兩端硬質合金棒排列比其他位置要緊密，上端排列緊密主要是為了上、下兩 端換位使用。本發明具有以下優點(1)齒板采用高錳鋼為主要材料，水韌處理后基體是強韌 性好的奧氏體，鑲鑄的YG20硬質合金棒形成硬質相，達到了既硬又韌的效果；(2)本發明的 齒板鑄件采用消失模鑄造，工藝簡單、生產效率高，質量穩定可靠；(3)本發明所鑲鑄的硬 質合金棒在澆注時，不需要加熱，解決了傳統鑲嵌鑄造法生產環境惡劣的根本問題；(4)本 發明的齒板鑲鑄的硬質合金棒所需數量少，重量輕，成本低，工作過程中不易脫落，效果好； (5)本發明的齒板采用鑄件余熱水韌處理的方法，既減少鑄件脫碳，又節約了二次加熱所需 的能源。


圖1為本發明齒板的泡沫塑料模齒上鉆孔分布示意圖。圖2為本發明齒板的泡沫塑料模安裝YG20硬質合金棒示意圖。圖中1為密孔鉆模板，2為稀孔鉆模板，3為鉆孔，4為Q235圓鋼，5為齒，6為YG20 硬質合金棒，7為齒板的泡沫塑料模。
具體實施例方式下面結合實施例進一步說明本發明的技術解決方案，但不能理解為這些實例是對 技術方案的限制。實施例1 生產PE-750X 1060動顎齒板，該齒板采用高錳鋼鑄造而成，在鑄造過程中鑲鑄硬質合金棒；其中，高錳鋼的化學成分的質量分數為C 1.18%, Mn 12. 80%, Si 0. 52%, Cr 1. 85%, S 0. 02%, P 0. 05%, RE 0. 14%, Fe 83. 44% ；其中，在齒板容易磨損 的破碎齒上鑲鑄YG20硬質合金棒，該合金棒為外購件，直徑為5mm，其化學成分的質量分數 為=WC 80%、粘結劑20%，性能為密度/t.nT313. 4 13. 8、抗彎強度/Mpa 2400 2480、 硬度(HRA) 80 83. 5。本發明的齒板的鑄造方法，該鑄造方法包括高錳鋼的生產過程和消失模鑄造過程 及熱處理過程，其中，高錳鋼的生產過程為將普通廢鋼、生鐵加入中頻感應爐內熔煉，鋼液 熔清后加入錳鐵、鉻鐵、硅鐵，完全熔化后調整成分，直至成分符合上述高錳鋼的化學成分 的質量分數要求，然后將溫度升高至1560°C，扒渣，加入占鋼液質量為0. 30%的鋁塊脫氧； 將占鋼液質量為0. 80%的稀土合金、其粒度小于8mm，隨出爐鋼液流沖入澆注包內，對脫氧 后的鋼液進行變質處理，人工攪拌，靜置2 3分鐘，當鋼液溫度降至1450°C時，澆入消失 模中，以此形成齒板鑄件；其中，消失模鑄造過程為首先，需要制作齒板的聚苯乙烯(Eps) 泡沫塑料模的模具，再用該模具制作齒板的泡沫塑料模，然后在齒板的泡沫塑料模的齒上 鉆制排列有序的小孔，小孔用來安裝YG20硬質合金棒，鉆孔前應先制作鉆模板，該鉆模板 的內表面形狀與齒板單個齒的外表面形狀相同，鉆孔時將鉆模板套在齒板的單個齒上進行 鉆孔。在泡沫塑料模齒板的齒上的小孔中安裝好硬質合金棒，然后在泡沫塑料模上粘貼澆 注系統和冒口、涂敷耐火涂料，進入溫度為50°C的烘房烘干已粘貼完工的整體消失模；接 著，將烘干的整體消失模埋入干砂中，在振動頻率為50 60Hz、振幅為1 2mm、加速度 為1 2g參數范圍內進行振實；最后，將高錳鋼鋼液澆入消失模中形成齒板鑄件，高錳鋼鋼 液澆注溫度為1450°C，負壓真空度為0. 02 0. 04Mpa ；其中，熱處理過程為澆注后，待齒 板鑄件冷卻到1000°C 1050°C時，將齒板鑄件從消失模砂箱中吊出，迅速移動到水池的上 方，自由落體式墜入水池中進行水韌處理，室溫后清除澆、冒口，裝入箱式電阻爐中加熱至 220°C保溫2h出爐空冷。其中，在齒板的泡沫塑料模齒上的小孔插入切割成段的YG20硬質合金棒過程中， 插入前需要在YG20硬質合金棒上焊接其直徑比合金棒大2 3mm，長度為30mm的Q235圓 鋼，目的是為了做到澆注過程中消失模氣化時保證硬質合金棒不位移；其中，考慮到齒板在 工作過程中，不同的位置磨損的程度不相同，磨損最嚴重處一般在齒板出料處端部。所以在 齒板的上、下兩端硬質合金棒排列比其他位置要緊密(上端排列緊密主要是為了上、下兩 端換位使用)。實施例2 生產PE-400X600動顎齒板，該齒板采用高錳鋼鑄造而成，在鑄造過 程中鑲鑄硬質合金棒；其中，高錳鋼的化學成分的質量分數為C 1.25%, Mn 13. 36%, Si 0. 65%,Cr 2. 15%,S 0. 025%,P 0. 055%,RE 0. 17%,Fe 82. 34% ；其中，在齒板容易磨損 的破碎齒上鑲鑄YG20硬質合金棒，該合金棒為外購件，直徑為4mm，其化學成分的質量分數 為=WC 80%、粘結劑20%，性能為密度/t.nT313. 4 13. 8、抗彎強度/Mpa 2400 2480、 硬度(HRA) 80 83. 5。本發明的齒板的鑄造方法，該鑄造方法包括高錳鋼的生產過程和消失模鑄造過程 及熱處理過程，其中，高錳鋼的生產過程為將普通廢鋼、生鐵加入中頻感應爐內熔煉，鋼 液熔清后加入錳鐵、鉻鐵、硅鐵，完全熔化后調整成分，直至成分符合上述高錳鋼的化學成 分的質量分數要求，然后將溫度升高至1575 V，扒渣，加入占鋼液質量為0. 30 %的鋁塊脫氧；將占鋼液質量為0. 90%的稀土合金、其粒度小于8mm，隨出爐鋼液流沖入澆注包內，對 脫氧后的鋼液進行變質處理，人工攪拌，靜置2 3分鐘，當鋼液溫度降至1455°C時，澆入 消失模中，以此形成齒板鑄件；其中，消失模鑄造過程為首先，需要制作齒板的聚苯乙烯 (Eps)泡沫塑料模的模具，再用該模具制作齒板的泡沫塑料模，然后在齒板的泡沫塑料模的 齒上鉆制排列有序的小孔，小孔用來安裝YG20硬質合金棒，鉆孔前應先制作鉆模板，該鉆 模板的內表面形狀與齒板單個齒的外表面形狀相同，鉆孔時將鉆模板套在齒板的單個齒上 進行鉆孔。在泡沫塑料模齒板的齒上的小孔中安裝好硬質合金棒，然后在泡沫塑料模上粘 貼澆注系統和冒口、涂敷耐火涂料，進入溫度為50°C的烘房烘干已粘貼完工的整體消失模； 接著，將烘干的整體消失模埋入干砂中，在振動頻率為50 60Hz、振幅為1 2mm、加速度 為1 2g參數范圍內進行振實；最后，將高錳鋼鋼液澆入消失模中形成齒板鑄件，高錳鋼鋼 液澆注溫度為1455°C，負壓真空度為0. 02 0. 04Mpa ；其中，熱處理過程為澆注后，待齒 板鑄件冷卻到1000°C 1050°C時，將齒板鑄件從消失模砂箱中吊出，迅速移動到水池的上 方，自由落體式墜入水池中進行水韌處理，室溫后清除澆、冒口，裝入箱式電阻爐中加熱至 220°C保溫2h出爐空冷。其中，在齒板的泡沫塑料模齒上的小孔插入切割成段的YG20硬質合金棒過程中， 插入前需要在YG20硬質合金棒上焊接其直徑比合金棒大2 3mm，長度為30mm的Q235圓 鋼，目的是為了做到澆注過程中消失模氣化時保證硬質合金棒不位移；其中，考慮到齒板在 工作過程中，不同的位置磨損的程度不相同，磨損最嚴重處一般在齒板出料處端部。所以在 齒板的上、下兩端硬質合金棒排列比其他位置要緊密(上端排列緊密主要是為了上、下兩 端換位使用)。實施例3 生產PE-150X250動顎齒板，該齒板采用高錳鋼鑄造而成，在鑄造過 程中鑲鑄硬質合金棒；其中，高錳鋼的化學成分的質量分數為C 1.34%, Mn 13. 75%, Si 0. 84%, Cr 2. 38%, S 0. 03%, P 0. 06%, RE 0. 19%, Fe 81. 41% ；其中，在齒板容易磨損 的破碎齒上鑲鑄YG20硬質合金棒，該合金棒為外購件，直徑為3mm，其化學成分的質量分數 為=WC 80%、粘結劑20%，性能為密度/t.nT313. 4 13. 8、抗彎強度/Mpa 2400 2480、 硬度(HRA) 80 83. 5。本發明的齒板的鑄造方法，該鑄造方法包括高錳鋼的生產過程和消失模鑄造過程 及熱處理過程，其中，高錳鋼的生產過程為將普通廢鋼、生鐵加入中頻感應爐內熔煉，鋼液 熔清后加入錳鐵、鉻鐵、硅鐵，完全熔化后調整成分，直至成分符合上述高錳鋼的化學成分 的質量分數要求，然后將溫度升高至1590°C，扒渣，加入占鋼液質量為0. 30%的鋁塊脫氧； 將占鋼液質量為1.00%的稀土合金、其粒度小于8mm，隨出爐鋼液流沖入澆注包內，對脫氧 后的鋼液進行變質處理，人工攪拌，靜置2 3分鐘，當鋼液溫度降至1460°C時，澆入消失 模中，以此形成齒板鑄件；其中，消失模鑄造過程為首先，需要制作齒板的聚苯乙烯(Eps) 泡沫塑料模的模具，再用該模具制作齒板的泡沫塑料模，然后在齒板的泡沫塑料模的齒上 鉆制排列有序的小孔，小孔用來安裝YG20硬質合金棒，鉆孔前應先制作鉆模板，該鉆模板 的內表面形狀與齒板單個齒的外表面形狀相同，鉆孔時將鉆模板套在齒板的單個齒上進行 鉆孔，在泡沫塑料模齒板的齒上的小孔中安裝好硬質合金棒，然后在泡沫塑料模上粘貼澆 注系統和冒口、涂敷耐火涂料，進入溫度為50°C的烘房烘干已粘貼完工的整體消失模；接 著，將烘干的整體消失模埋入干砂中，在振動頻率為50 60Hz、振幅為1 2mm、加速度為1 2g參數范圍內進行振實；最后，將高錳鋼鋼液澆入消失模中形成齒板鑄件，高錳鋼鋼 液澆注溫度為1460°C，負壓真空度為0. 02 0. 04Mpa ；其中，熱處理過程為澆注后，待齒 板鑄件冷卻到1000°C 1050°C時，將齒板鑄件從消失模砂箱中吊出，迅速移動到水池的上 方，自由落體式墜入水池中進行水韌處理，室溫后清除澆、冒口，裝入箱式電阻爐中加熱至 220°C保溫2h出爐空冷。 其中，在齒板的泡沫塑料模齒上的小孔插入切割成段的YG20硬質合金棒過程中， 插入前需要在YG20硬質合金棒上焊接其直徑比合金棒大2 3mm，長度為30mm的Q235圓 鋼，目的是為了做到澆注過程中消失模氣化時保證硬質合金棒不位移；其中，考慮到齒板在 工作過程中，不同的位置磨損的程度不相同，磨損最嚴重處一般在齒板出料處端部。所以在 齒板的上、下兩端硬質合金棒排列比其他位置要緊密(上端排列緊密主要是為了上、下兩 端換位使用)。
權利要求
一種鑲鑄硬質合金棒的顎式破碎機齒板的消失模鑄造方法，該齒板采用高錳鋼鑄造而成，其特征在于在鑄造過程中鑲鑄硬質合金棒，其中，高錳鋼的化學成分的質量分數為C 1.18％～1.34％、Mn 12.80％～13.75％、Si 0.52％～0.84％、Cr 1.85％～2.38％、S 0.02％～0.03％、P 0.05％～0.06％、RE 0.14％～0.19％、Fe 81.41％～83.44％；其中，在齒板容易磨損的破碎齒上鑲鑄YG20硬質合金棒，該合金棒為外購件，直徑為3～5mm，其化學成分的質量分數為WC 80％、粘結劑20％，性能為密度/t.m 313.4～13.8、抗彎強度/Mpa 2400～2480、硬度(HRA)80～83.5。
2.根據權利要求1所述的一種鑲鑄硬質合金棒的顎式破碎機齒板的消失模鑄造方法， 其特征在于該鑄造方法包括高錳鋼的生產過程和消失模鑄造過程及熱處理過程，其中，高 錳鋼的生產過程為將普通廢鋼、生鐵加入中頻感應爐內熔煉，鋼液熔清后加入錳鐵、鉻鐵、 硅鐵，完全熔化后調整成分，直至成分符合上述高錳鋼的化學成分的質量分數要求，然后將 溫度升高至1560°C 1590°C，扒渣，加入占鋼液質量為0. 30%的鋁塊脫氧；將占鋼液質量 為0. 80% 1. 00%的稀土合金、其粒度小于8mm，隨出爐鋼液流沖入澆注包內，對脫氧后的 鋼液進行變質處理，人工攪拌，靜置2 3分鐘，當鋼液溫度降至1450°C 1460°C時，澆入 消失模中，以此形成齒板鑄件；其中，消失模鑄造過程為首先，需要制作齒板的聚苯乙烯 (Eps)泡沫塑料模的模具，再用該模具制作齒板的泡沫塑料模，然后在齒板的泡沫塑料模的 齒上鉆制排列有序的小孔，小孔用來安裝YG20硬質合金棒，鉆孔前應先制作鉆模板，該鉆 模板的內表面形狀與齒板單個齒的外表面形狀相同，鉆孔時將鉆模板套在齒板的單個齒上 進行鉆孔。在泡沫塑料模齒板的齒上的小孔中安裝好硬質合金棒，然后在泡沫塑料模上粘 貼澆注系統和冒口、涂敷耐火涂料，進入溫度為50°C的烘房烘干已粘貼完工的整體消失模； 接著，將烘干的整體消失模埋入干砂中，在振動頻率為50 60Hz、振幅為1 2mm、加速度 為1 2g參數范圍內進行振實；最后，將高錳鋼鋼液澆入消失模中形成齒板鑄件，高錳鋼 鋼液澆注溫度為1450°C 1460°C，負壓真空度為0. 02 0. 04Mpa ；其中，熱處理過程為澆 注后，待齒板鑄件冷卻到1000°C 1050°C時，將齒板鑄件從消失模砂箱中吊出，迅速移動 到水池的上方，自由落體式墜入水池中進行水韌處理，室溫后清除澆、冒口，裝入箱式電阻 爐中加熱至220°C保溫2h出爐空冷；其中，在齒板的泡沫塑料模齒上的小孔插入切割成段 的YG20硬質合金棒過程中，插入前需要在YG20硬質合金棒上焊接其直徑比合金棒大2 3mm,長度為30mm的Q235圓鋼，目的是為了做到澆注過程中消失模氣化時保證硬質合金棒 不位移；其中，考慮到齒板在工作過程中，不同的位置磨損的程度不相同，磨損最嚴重處一 般在齒板出料處端部。所以在齒板的上、下兩端硬質合金棒排列比其他位置要緊密，上端排 列緊密主要是為了上、下兩端換位使用。
3.根據權利要求2所述的一種鑲鑄硬質合金棒的顎式破碎機齒板的消失模鑄造方法， 其特征在于在齒板的泡沫塑料模(7)的齒上(5)鉆孔(3)插入切割成段的YG20硬質合金 棒(6)，并需要在YG20硬質合金棒(6)上焊接Q235圓鋼(4)；在齒板的泡沫塑料模(7)的 齒(5)上鉆孔(3)時，上、下兩端各六排齒(5)用密孔鉆模板⑴而中間部位十三排齒(5) 用稀孔鉆模板(2)。
全文摘要
本發明公開了一種鑲鑄硬質合金棒的顎式破碎機齒板及其消失模鑄造方法，該齒板采用高錳鋼鑄造而成，在鑄造過程中鑲鑄硬質合金棒；其中，高錳鋼的化學成分的質量分數為C 1.18％～1.34％、Mn 12.80％～13.75％、Si 0.52％～0.84％、Cr 1.85％～2.38％、S 0.02％～0.03％、P 0.05％～0.06％、Re 0.14％～0.19％、Fe 81.41％～83.44％；其中，在齒板容易磨損的破碎齒上鑲鑄YG20硬質合金棒，該合金棒為外購件，直徑為3～5mm。本發明的鑄造方法包括高錳鋼的生產過程和消失模鑄造過程及熱處理過程；通過鑲鑄硬質合金棒后生產的齒板產品，塑性和韌性好，強度和耐磨性高，適合在惡劣工況條件下工作，并且能夠破碎不同硬度的物料。
文檔編號C22C38/38GK101921961SQ201010147440
公開日2010年12月22日 申請日期2010年4月6日 優先權日2010年4月6日
發明者卓榮明 申請人:淮陰工學院