專利名稱：一種采用v法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法，具體涉及一種采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法。
背景技術(shù)：
超高錳鋼是在高錳鋼的基礎上進一步提高碳、錳的含量，同時又加入了一些合金元素如鉻、鑰、鈦等。碳含量增加可以提高合金的耐磨性；錳含量增加可以提高合金的固溶度；鑰可以緩解碳的擴散速度，因此加入一定量的鑰，可以在提高鋼中的碳含量時不至于造成過多的碳化物析出；鉻可以降低高錳奧氏體的層錯能，在形變過程中有利于層錯的形成，并可誘發(fā)孿晶的出現(xiàn)，從而提高鋼的加工硬化能力；鈦主要起到強化脫氧和細化晶粒的作用，從而提高鋼的力學性能。 超聞猛鋼鑄態(tài)組織以奧氏體為基體，品界和晶內(nèi)存在網(wǎng)狀碳化物，基體上還有大量的珠光體，硬度200 260HB，強度低，塑性、韌性差，不能直接使用。由于超高錳鋼的導熱系數(shù)比碳素鋼、耐熱鋼、不銹鋼等低，從而增加了高溫鑄件體內(nèi)溫度梯度，加大了冷卻收縮過程中的熱應力。同時其膨脹系數(shù)大約是碳素鋼的2倍，使得在制造過程中容易產(chǎn)生熱裂和冷裂等缺陷。鑄態(tài)的超高錳鋼經(jīng)過水韌處理后形成單一的奧氏體組織，硬度僅為180 240HB，但是經(jīng)過形變后出現(xiàn)顯著加工硬化現(xiàn)象，其顯微組織出現(xiàn)許多滑移帶，甚至出現(xiàn)晶粒扭曲、滑移帶彎曲或滑移臺階，形變層的硬度可以達到500 800HB，硬化層的深度可以達到10 20mm。硬化層的深度及曲線形狀與所承受的沖擊載荷、超高錳鋼的化學成分以及機械性能等因素有關(guān)。硬化層的高硬度和良好韌性，使其具有了優(yōu)良的抗磨性能。同時在表層硬化層被磨耗的同時，在沖擊載荷的作用下硬化層連續(xù)不斷向內(nèi)部發(fā)展，使材料始終保持良好的耐磨性能。由于超高錳鋼具良好的韌性和加工硬化能力，所以被廣泛應用于礦山耐磨沖擊件。但由于這種沖擊件所受沖擊載荷大，因此要求顎板必須具有很好的韌性和耐磨性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的諸多問題，本發(fā)明旨在提供一種能生產(chǎn)出具有較高綜合耐磨性能且使用壽命長的顎板的采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法。本發(fā)明提供一種采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法，包括化學成分優(yōu)化設計、系統(tǒng)澆注、干砂V法鑄造造型、熔煉澆注及熱處理等步驟。所述化學成分優(yōu)化設計是對主要元素化學成分進行優(yōu)化設計，所述元素包括C、Mn、Cr、Si、S 及 P。所述系統(tǒng)澆注步驟中，顎板的工作部位下方放置冷鐵，上方放置明保溫冒口，順著顎板齒的方向開內(nèi)澆口。所述干砂V法鑄造造型具體為干橄欖砂V法鑄造造型，造型時負壓控制0. 03、. 06Mpa，在木模表面裹覆聚乙烯薄膜，在薄膜表面噴涂鎂砂粉涂料。
所述熔煉澆注步驟中，采用堿性鎂砂爐襯中頻電爐熔煉生產(chǎn)，加入石灰石及碎玻璃復合造渣劑，待大部分爐料熔化后扒渣，然后加入硅鐵、錳鐵脫氧，插入鋁絲進行終脫氧后出爐燒注。所述熱處理步驟采用低溫階梯式升溫及高溫快速升溫，高溫保溫時間充足，水韌快速冷卻。優(yōu)選地，所述熱處理步驟中，顎板獲得單一奧氏體組織，表面硬度為180 240HB，沖擊韌性為100 150J/Cm2。優(yōu)選地，所述熱處理步驟中，高溫水韌快速冷卻溫度為1100°c。本發(fā)明的提供的所述采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳顎板的方法通過對化學成分和熱 處理進行優(yōu)化設計，采用V法鑄造工藝生產(chǎn)出的超高錳鋼顎板韌性好、耐磨性優(yōu)使用壽命為傳統(tǒng)高錳鋼的I. 5 2倍，，大大降低了金屬材料消耗，同時減少了更換顎板所需要的人工、材料等費用，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。


圖I是本發(fā)明提供的一種采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法的生產(chǎn)流程圖；圖2是本發(fā)明提供的一種采用V法鑄造生產(chǎn)的超高錳鋼顎板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明提供的一種采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法的熱處理工藝圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案請參照圖1，為本發(fā)明提供的包括化學成分優(yōu)化設計I、系統(tǒng)澆注2、干砂V法鑄造造型3、熔煉澆注4及熱處理5等步驟。所述化學成分優(yōu)化設計I是對主要元素化學成分進行優(yōu)化設計，所述元素包括C、Mn、Cr、Si、S 及 P。所述系統(tǒng)澆注步驟中2，顎板的工作部位下方放置冷鐵，上方放置明保溫冒口，順著顎板齒的方向開內(nèi)燒口。所述干砂V法鑄造造型3具體為干橄欖砂V法鑄造造型，造型時負壓控制0. 03、. 06Mpa，在木模表面裹覆聚乙烯薄膜，在薄膜表面噴涂鎂砂粉涂料。所述熔煉澆注4步驟中，采用堿性鎂砂爐襯中頻電爐熔煉生產(chǎn)，加入石灰石及碎玻璃復合造渣劑，待大部分爐料熔化后扒渣，然后加入硅鐵、錳鐵脫氧，插入鋁絲進行終脫氧后出爐澆注。請參照圖3，所述熱處理5步驟采用低溫階梯式升溫及高溫快速升溫，高溫保溫時間充足，水韌快速冷卻。請參照圖2和圖3，本實施例中，所述熱處理5步驟中，顎板獲得單一奧氏體組織，表面硬度為180 240HB，沖擊韌性為10(Tl50J/cm2。請參照圖3，本實施例中，所述熱處理5步驟中，高溫水韌快速冷卻溫度優(yōu)選為1100°C，但不對此作限定。生產(chǎn)時，請參照圖I及圖2，結(jié)合鶚板的外形結(jié)構(gòu)，在顎板工作部位下方放冷鐵，上方放明保溫冒口，順著顎板齒的方向開內(nèi)澆口的半開放式澆注系統(tǒng)工藝，以獲得致密晶體組織，同時達到細化晶粒的效果。采用干橄欖砂V法造型工藝造型，具體操作為用烤模器烘烤EVA塑料薄膜，把烤好的薄膜覆蓋在帶有抽氣箱和抽氣孔的木模型板上，用真空泵抽氣使薄膜密貼在模板上覆膜成型，在薄膜上噴涂鎂砂粉涂料。將帶有過濾抽氣的砂箱放在已覆好膜噴好涂料的型板上。向砂箱內(nèi)充填沒有粘結(jié)劑和附加物的干橄欖砂，借助微震使型砂緊實刮平，放上EP密封薄膜，其薄膜厚0. 03mm 0. 05mm,，打開抽氣閥門抽去型砂內(nèi)的空氣，負壓控制0. 03^0. 06Mpa,使鑄型內(nèi)外存在壓力差，約4(T80kPa。由于壓力差的作用使鑄型成型并有較高的型腔砂型硬度。解除模板內(nèi)的真空，然后進行起箱拔模，鑄型要繼續(xù)抽真空、下芯、合箱、澆注，直到澆注的金屬液凝固后。保壓一定時間，停止對鑄型抽氣，型內(nèi)壓力接近大氣壓時，鑄型就自行潰散。冒口采用漂珠保溫套，澆注前將鋼包預熱至40(T600°C，鋼液倒入鋼包后立即在鋼 液表面拋撒聚渣劑，使得殘余鋼渣迅速聚集，進一步凈化鋼液，同時形成一層保溫覆蓋膜有利于鑄件澆注成型，澆注溫度控制為140(Tl450°C。澆注時負壓控制0. 04 0. 06Mpa，澆注完成15 30分鐘后卸壓，12h后開箱。由于超高錳鋼的導熱系數(shù)低，同時其膨脹系數(shù)大，使得在升溫和冷卻過程中容易產(chǎn)生熱裂和冷裂等缺陷。為使顎板獲得單一奧氏體組織，設計了低溫階段式升溫高溫快速升溫，高溫保溫時間充足，水韌冷卻快速的熱處理工藝，請參照圖3。具體操作為800°C前階梯式加熱升溫，加熱速度控制在50 80°C / h，在800°C保溫廣2h減少鑄件內(nèi)外溫差，同時為下一步溫升作好準備。溫度升高到800°C以上，此時金屬已處于塑性狀態(tài)，可以快速升溫到1100°C，而后高溫保溫5 6h。為獲得單相奧氏體組織，采用水韌處理，以盡量快的冷卻速度使高溫時得到的單相奧氏體組織保持到常溫。鑄件出爐后應盡快水淬，出爐與水淬的時間間隔不允許超過20 30s。水淬時冷卻速度應保證達到30°C / s，水池中水量應為處理的鑄件質(zhì)量的8倍以上，水淬前水溫低于30°C，水淬之后水溫低于60°C，通常在水淬時采用機械渦輪攪拌，同時使鑄件在水池中往返移動，加快傳熱過程。顎板1100°C水韌快速冷卻處理后組織為奧氏體，表面硬度為180 240HB，沖擊韌性為10(T150J/Cm2。在強烈的沖擊作用下具有顯著的加工硬化能力，形變層硬度可以達到500 800HB，硬化層的深度可以達到10 20mm。隨著表面硬化層被磨損消耗，產(chǎn)生新的加工硬化層連續(xù)不斷向內(nèi)部延伸形成，具有優(yōu)良的抗磨性能，使用壽命為傳統(tǒng)高錳鋼的I. 5^2倍。本發(fā)明的提供的所述采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳顎板的方法通過對化學成分和熱處理進行優(yōu)化設計，采用V法鑄造工藝生產(chǎn)出的超高錳鋼顎板韌性好、耐磨性優(yōu)使用壽命為傳統(tǒng)高錳鋼的I. 5 2倍，，大大降低了金屬材料消耗，同時減少了更換顎板所需要的人工、材料等費用，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法，其特征在于，包括化學成分優(yōu)化設計、系統(tǒng)澆注、干砂V法鑄造造型、熔煉澆注及熱處理等步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法，其特征在于，所述化學成分優(yōu)化設計是對主要元素化學成分進行優(yōu)化設計，所述元素包括C、Mn、Cr、Si、S及P。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)澆注步驟中，顎板的工作部位下方放置冷鐵，上方放置明保溫冒口，順著顎板齒的方向開內(nèi)澆口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法，其特征在于，所述干砂V法鑄造造型具體為干橄欖砂V法鑄造造型,造型時負壓控制O. 03^0. 06Mpa,在木模表面裹覆聚乙烯薄膜，在薄膜表面噴涂鎂砂粉涂料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法，其特征在于，所述熔煉澆注步驟中，采用堿性鎂砂爐襯中頻電爐熔煉生產(chǎn)，加入石灰石及碎玻璃復合造渣劑，待大部分爐料熔化后扒渣，然后加入硅鐵、錳鐵脫氧，插入鋁絲進行終脫氧后出爐澆注。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法，其特征在于，所述熱處理步驟采用低溫階梯式升溫及高溫快速升溫，高溫保溫時間充足，水韌快速冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法，其特征在于，所述熱處理步驟中，顎板獲得單一奧氏體組織，表面硬度為180 240HB，沖擊韌性為10(Tl50J/.2cm ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳鋼顎板的方法，包括化學成分優(yōu)化設計、系統(tǒng)澆注、干砂V法鑄造造型、熔煉澆注及熱處理等步驟。所述采用V法鑄造生產(chǎn)超高錳顎板的方法通過對化學成分和熱處理進行優(yōu)化設計，采用V法鑄造工藝生產(chǎn)出的超高錳鋼顎板韌性好、耐磨性優(yōu)使用壽命為傳統(tǒng)高錳鋼的1.5~2倍，大大降低了金屬材料消耗，同時減少了更換顎板所需要的人工、材料等費用，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號B22C9/03GK102764852SQ20121024044
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者劉永馳, 孫桂祥, 熊暉, 程忠華, 許濤, 謝志勇, 魯幼勤 申請人:中建材寧國新馬耐磨材料有限公司