專利名稱：耐磨合金鑄鋼的熱處理設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，特別是針對可用于野外開采設備 上、能夠適于高強度、低溫等惡劣環(huán)境要求，具有超高硬韌性的耐磨耐磨合金鑄鋼的熱處理 設備。
背景技術：
磨損是許多工業(yè)部門普遍存在并成為引起設備失效或材料破壞的一個重要原因， 同時其也消耗了大量的能源和材料。由合金鑄鋼制造的各種工程挖掘機和裝載機斗齒、各 種耐磨輸送管道、各種破碎機錘頭和顎板、各種履帶板，由于處于高強度、惡劣氣候等工作 條件，其磨損情況更加嚴重。目前的技術現狀是一般材料的硬度和韌性是互相矛盾的性能指標，通常是硬度 高則韌性差，韌性高則硬度低。一類是強調材料的高韌性，一類是強調材料的抗磨性。而無 法達到一個有效的統(tǒng)一，尤其是在用于室外礦山開采、挖掘等工程機械上的應用。高錳鋼 的耐磨性是有條件的，而且其屈服強度低、易于變形；低、中合金耐磨鋼具有較好的強韌性， 低、中沖擊載荷下的耐磨性優(yōu)于高錳鋼，但存在淬透性和淬硬性低的問題，耐磨性較差；高 鉻鑄鐵組織中含有超過20 %的高硬度共晶碳化物，具有優(yōu)異的耐磨性，可是存在合金元素 含量高、生產成本高以及高溫熱處理易變形開裂的不足；普通白口鑄鐵和低合金白口鑄鐵 碳化物硬度低，碳化物呈連續(xù)狀分布，脆性大，使用中易剝落甚至開裂。針對現狀，解決提高淬透性和合金元素含量增加的矛盾，得到一種生產工藝簡單、 成本低、強韌性高、淬透性與淬硬性好且無污染，同時保證在低溫環(huán)境中的良好工作，并在 多工礦條件下中也能良好使用的耐磨合金鑄鋼已成為一項技術問題。同時人們也認識到提 供一種新的與耐磨合金鑄鋼的合金成分相適應的熱處理工藝不僅是制造耐磨合金鑄鋼的 技術環(huán)節(jié)，同時，合理的熱處理工藝也將對耐磨合金鑄鋼的硬度和韌性等機械性能和減少 或消除應力具有積極的作用；改善合金元素在組織中的分布形式和存在形式，使合金成分 得到更有效的利用。而作為現代化企業(yè)的自動化要求，也應配以相對應的自動化設備，以實 現上述熱處理工藝。

發(fā)明內容
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種與新型耐磨合金鑄鋼相適用的熱處 理設備其中所述新型耐磨合金鑄鋼的化學成分及其質量百分比為c:0. 27-0. 32； Mn 0. 70-0. 90 ；Si 0. 90-1. 30 ；Cr 1. 40-1. 80 ；Mo 0. 10-0. 20 ；Ni 0. 10-0. 20 ；Ti 0. 02-0. 03。所述熱處理設備包括熱處理系統(tǒng)和將所述耐磨合金鑄鋼在所述熱處理系統(tǒng) 間運輸連接的運輸系統(tǒng)，所述熱處理系統(tǒng)包括溫度可被設為850°C -900°C，停留時間可 被設為3-5小時的退火爐；溫度可被設為900°C 士 10°C，停留時間可被設為150分鐘的淬 火爐；冷卻后產品溫度設為300°C，置有冷卻介質為水溶性淬火液的淬火槽；溫度可被設為 200-230°C，停留時間可被設為3-4小時的回火爐。
作為進一步的改進，所述退火爐、淬火爐或回火爐可以具有多個加熱區(qū)。所述每個 加熱區(qū)可以根據需要具有用于對所述加熱區(qū)實現溫度的顯示、記錄和遠程報告的溫度監(jiān)控 裝置和檢測所述耐磨合金鑄鋼停留在上述爐中時間的計時裝置。同時，所述冷卻用水溶性 淬火液的成分為含有PVAlO%，三己醇胺1 %，苯甲酸納0. 2%，太古油0. 2%。另外，作為更進一步自動化性能的改進，還具有為淬火槽提供淬火液的淬火介質 系統(tǒng)，其可以采用具有自動化能力較高大循環(huán)形式，并配有特殊攪拌功能，保證淬火液的連 續(xù)和穩(wěn)定供應。本發(fā)明所述耐磨合金鑄鋼經過上述熱處理后，其抗拉強度1500-1800MPa，屈服強 度:1200-1400MPa，延伸率δ s7-15%, V 型缺口沖擊韌性 Akv25_40J，硬度48_55HRC。并 適合用于在低溫環(huán)境中，如-20°C -0°C，與凍巖、凍土層接觸的耐磨工程機械設備，適應在 寒帶環(huán)境中長期工作的要求。


圖1是本熱處理設備的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種與新型耐磨合金鑄鋼相適用的熱處理工藝，其中所述鑄鋼的化學 成分及其質量百分比為c 0. 27-0. 32 ；Mn 0. 70-0. 90 ；Si 0. 90-1. 30 ；Cr 1. 40-1. 80 ；Mo 0. 10-0. 20 ；Ni 0. 10-0. 20 ；Ti 0. 02-0. 03。其中各合金所具有的主要功能為碳(C)碳含量越高，鋼的強度和硬度值增加，塑性和韌性值降低；硅(Si)強化鐵素體，提高抗拉強度和屈服強度，提高耐熱性和耐蝕性，降低韌性 和塑性；錳(Mn)提高強度，硬度和耐磨性；鉻(Cr)降低鋼的導熱性，能提高耐磨性；鉬(Mo)強化鐵素體，提高高溫性能，改善脆性；鎳(Ni)擴大奧氏體區(qū)，是奧氏體化的有效元素，提高強度而不顯著降低塑性，有 良好的耐腐蝕能力；鈦鐵(Ti)能強化鐵素體，脫氧和細化晶粒；針對上述耐磨合金鑄鋼進行熱處理的設備為1、退火爐1 溫度可被設為850°C -900°C，停留時間可被設為3_5小時的退火爐1 ； 將所述耐磨合金鑄鋼8置于溫度為850°C -900°C退火爐1中，保溫3_5小時出爐，然后至于 第一空氣冷卻處I，進行第一次空冷；優(yōu)選的實施例采用退火爐是推桿式退火爐，例如RJT-150-8推桿式等溫退火爐， 其共分7個加熱區(qū)，各個加熱區(qū)溫度設定為850°C -90(TC。多個被預制成與退火爐1的尺寸 相適應的耐磨合金鑄鋼8工件依批次通過上述7個加熱區(qū)，而被加熱升溫，并依次連續(xù)的在 上述7個加熱區(qū)中保溫，以使得耐磨合金鑄鋼8在退火爐中獲得有效長度的保溫時間。加 熱區(qū)數量也可以是其他的數量，其確定依據之一是與工件所需加熱的時間相適應，以保證 工件的加熱要求，和大規(guī)模連續(xù)生產的要求。同時為達到自動化生產和更有效的控制退火工序的目的，在上述的7個加熱區(qū)中可以設有溫度監(jiān)控裝置9，以實現溫度的顯示、記錄和遠程報告，并進一步實現對退火爐溫 度的及時調整。優(yōu)選的，一、二、三、四、五加熱區(qū)采用TCW-32A三相調壓，六七區(qū)用數顯儀表 示溫度，每個區(qū)都有EL-100-60多點記錄儀顯示記錄溫度。耐磨合金鑄鋼8在保溫3-5小 時后出爐，然后至于第一空氣冷卻處I，進行第一次空冷。2、淬火爐2和淬火槽7 溫度可被設為900°C 士 10°C，停留時間可被設為150分鐘 的淬火爐2 ；冷卻后產品溫度設為300°C，置有冷卻介質為水溶性淬火液3的淬火槽7 ；將前 述經過第一次空冷的耐磨合金鑄鋼8置于溫度控制在900°C 士 10°C的淬火爐2中保溫150 分鐘后取出置于淬火槽7淬火，冷卻介質為水溶性淬火液3，耐磨合金鑄鋼8冷致300°C左 右后被運出淬火槽7。優(yōu)選的實施例采用鑄鏈板式淬火爐，由5個加熱區(qū)組成，各個加熱區(qū)溫度控制到 900°C 士 10°C。工件保溫150分鐘后，自動置入淬火槽7，進行淬火。各個加熱區(qū)中可以設 有溫度監(jiān)控裝置9，以實現溫度的顯示、記錄和遠程報告，并進一步實現對淬火爐溫度的及 時調整。優(yōu)選的，各個加熱區(qū)可以設有數顯智能溫控儀主控，多點記錄儀集中記錄并監(jiān)控。 另外，加熱區(qū)數量也可以是其他的數量，其確定依據之一是與工件所需加熱的時間相適應， 以保證工件的加熱要求，和大規(guī)模連續(xù)生產的要求。淬火采用的冷卻介質為水溶性淬火液3。優(yōu)選的是配有PVAlO%，三己醇胺1%，苯 甲酸納0. 2%，太古油0. 2%的水溶性淬火液。為實現進一步的自動化生產，與淬火槽7相 連接的淬火介質系統(tǒng)5可以采用具有自動化能力較高大循環(huán)形式，并配有特殊攪拌功能， 保證淬火液的連續(xù)和穩(wěn)定供應。淬火液3淬火前的溫度可以為正常溫度，例如30度以下。 耐磨合金鑄鋼8在淬火液3內滯留時間8-25min，通過淬火槽7中的溫度監(jiān)控裝置9檢測工 件的冷卻溫度，當工件冷致300°C左右，然后由淬火槽7提升機傳送帶把工件送出淬火槽7 到區(qū)域II處，然后進行回火處理。3、回火爐4 溫度可被設為200-230°C，停留時間可被設為3_4小時的回火爐4 ；將 前述經過淬火的耐磨合金鑄鋼8置于溫度為到200-230°C的回火爐中4，保溫3_4小時取 出，然后至于第二空氣冷卻處III，進行空冷。優(yōu)選的采用網帶式回火爐由5個加熱區(qū)組成的，各個加熱區(qū)溫度升到 200-230°C，保溫3-4小時取出的進行空冷。加熱區(qū)的數量同樣基于上述原因可以選擇其他 的數量，而每個加熱區(qū)可以設有數顯智能溫控儀主控，多點記錄儀集中記錄并監(jiān)控等溫度 監(jiān)控裝置9，以實現溫度的顯示、記錄和遠程報告。4、運輸系統(tǒng)其將所述耐磨合金鑄鋼在所述熱處理系統(tǒng)間運輸連接，以實現所述 耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝。其包括如下部分將出自所述退火爐1的所述耐磨合金鑄鋼8運至第一空氣冷卻 處I，再運至所述淬火爐2的第一運輸裝置A ；將出自所述退淬火爐2的所述耐磨合金鑄鋼 8運至所述淬火槽7冷卻，再運至區(qū)域I I處的第二運輸裝置B ；將所述耐磨合金鑄鋼8運 至所述回火爐4，再運至第二空氣冷卻處III的第三運輸裝置C。例如采用起吊裝置，輸送 帶等直線運輸裝置等。另外，本熱處理設備在上述需要時間控制的區(qū)域還配有檢測所述耐磨合金鑄鋼停 留在上述爐中時間的計時裝置10，并可以實現時間的顯示、記錄和遠程報告，便于整個生產 的高度自動化。
作為更進一步的改進，本熱處理設備中還具有上位控制單元6，本系統(tǒng)中的退火爐 1、淬火爐2和淬火槽7、淬火介質系統(tǒng)5、回火爐4以及運輸系統(tǒng)可以分別或同時的通過有 線或無線11的形式同上位控制單元6相連接，以使得上位控制單元6可以獲得本系統(tǒng)中的 計時裝置10和溫度監(jiān)控裝置9發(fā)出的數據信號，并及時調整爐內的溫度和停留時間，并控 制運輸系統(tǒng)與其相配合及時運輸，最終實現整個系統(tǒng)的大規(guī)?；南到y(tǒng)自動控制。上述熱處理設備具有自動程度高、便于對其全程進行遠程和現場的過程控制、保 證熱處理工藝的順利進行、使所述耐磨合金鑄鋼達到所需的機械性能等特點。本發(fā)明所述鑄鋼經過上述設備處理后，其抗拉強度1500-1800MPa，屈服強度 1200-1400MPa，延伸率δ 57_15%，V 型缺口沖擊韌性 Akv25_40J，硬度48_55HRC。并適合 用于在低溫環(huán)境中，如-20°C -0°C，與凍巖、凍土層接觸的工程機械設備，適應在寒帶環(huán)境 中長期工作的要求。本發(fā)明中所揭示的多種功能結構及其實施例，均通過權利要求得到體現和保護， 任何根據本發(fā)明中所示的附圖和實施例所得到的啟示，均落入本發(fā)明所保護的范圍之中。
權利要求
一種耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，其特征在于所述鑄鋼的化學成分及其質量百分比為C0.27 0.32；Mn0.70 0.90；Si0.90 1.30；Cr1.40 1.80；Mo0.10 0.20；Ni0.10 0.20；Ti0.02 0.03；所述熱處理設備包括熱處理系統(tǒng)和將所述耐磨合金鑄鋼在所述熱處理系統(tǒng)間運輸連接的運輸系統(tǒng)，所述熱處理系統(tǒng)包括溫度可被設為850℃ 900℃，停留時間可被設為3 5小時的退火爐；溫度可被設為900℃±10℃，停留時間可被設為150分鐘的淬火爐；冷卻后產品溫度設為300℃，置有冷卻介質為水溶性淬火液的淬火槽；溫度可被設為200 230℃，停留時間可被設為3 4小時的回火爐。
2.根據權利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，其特征在于所述耐磨合金鑄 鋼的抗拉強度:1500-1800Mpa，屈服強度1200_1400Mpa，延伸率δ s 7-15%, V型缺口沖 擊韌性 AKV25-40J，硬度48-55HRC。
3.根據權利要求1或2所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，其特征在于所述耐磨合 金鑄鋼適用于制造用于在_20°C -0°C的環(huán)境下與凍巖、凍土層接觸的工程機械設備。
4.根據權利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，其特征在于所述退火爐、淬火 爐或回火爐可以具有多個加熱區(qū)。
5.根據權利要求4所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，其特征在于所述每個加熱區(qū) 可以設有用于對所述加熱區(qū)實現溫度的顯示、記錄和遠程報告的溫度監(jiān)控裝置。
6.根據權利要求4所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，其特征在于所述退火爐、淬火 爐或回火爐可以設有檢測所述耐磨合金鑄鋼停留在上述爐中時間的計時裝置。
7.根據權利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，其特征在于并還具有同所述 淬火槽相連并為所述淬火槽提供淬火液的淬火介質系統(tǒng)，其具有自動化能力較高大循環(huán)形 式，并配有特殊攪拌功能，保證淬火液的連續(xù)和穩(wěn)定供應。
8.根據權利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，其特征在于所述水溶性淬火 液含有PVAlO%，三己醇胺1%，苯甲酸納0. 2%，太古油0. 2%。
9.根據權利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，其特征在于還具有上位控制 單元，所述退火爐、淬火爐、回火爐以及運輸系統(tǒng)可以分別或同時的通過有線或無線的形式 同上位控制單元相連接，以使得上位控制單元可以獲得本系統(tǒng)中的計時裝置和溫度監(jiān)控裝 置發(fā)出的數據信號，并及時調整爐內的溫度和停留時間，并控制運輸系統(tǒng)與其相配合及時 運輸，最終實現整個系統(tǒng)的大規(guī)模化的系統(tǒng)自動控制。
10.根據權利要求7所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，其特征在于還具有上位控制 單元，所述淬火介質系統(tǒng)同所述上位控制單元通過有線或無線的形式同上位控制單元相連 接，以實現自動化控制。
全文摘要
耐磨合金鑄鋼的熱處理設備，鑄鋼成分為C0.27-0.32；Mn0.70-0.90；Si0.90-1.30；Cr1.40-1.80；Mo0.10-0.20；Ni0.10-0.20；Ti0.02-0.03；熱處理設備包括溫度設為850℃-900℃，停留時間設為3-5小時的退火爐；溫度設為900℃±10℃，停留時間設為150分鐘的淬火爐；冷卻后產品溫度設為300℃，置有冷卻介質為水溶性淬火液的淬火槽；溫度設為200-230℃，停留時間設為3-4小時的回火爐。該設備結構簡單、自動化程度高，經處理的耐磨合金鑄鋼可用于制造與凍巖、凍土層接觸的工程機械設備。
文檔編號C21D11/00GK101899552SQ20091020363
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權日2009年5月26日
發(fā)明者王程懿 申請人:寧波市鄞州商業(yè)精密鑄造有限公司