专利名称：轧制白口铁抛丸机叶片的研制的制作方法
技术领域：
本发明属于金属轧制的技术领域抛丸机广泛应用于铸件、锻件、焊接件和铆接件的清理、工业除锈、表面强化等领域。在抛头器的零部件中，以叶片的磨损最为严重。因而，叶片寿命的较短是当前国内各工厂所遇到的普遍问题。
目前，国内外使用的抛丸机叶片是用白口铸铁铸造而成的。由于硬质相碳化物的存在，白口铸铁具有很好的耐磨性。但普通白口铸铁的碳化物为网状沿晶分布，具有韧性低、易脆断的特点，限制了它的使用。因而，国内外研究者一直试图通过改善碳化物的形态和分布提高白口铸铁的强韧性，以提高其抗磨性。目前，有以下几种方法高合金化。通过加入高合金来改变碳化物相的结构，从而达到改善其分布的目的。《ЛнтеиноеПроизводство》1984年№2，Е.В.Болдырев。高铬白口铸铁的化学成分为3.0～3.2%C、0.7～0.9%Si、0.4～0.6%Mn、21～23%Cr、0.1～0.2％V。应用最多的是高铬白口铸铁。但由于高合金使成本大幅度提高。所以，高合金白口铸铁的使用寿命的提高相对于较高的合金成本，并没有显示出绝对的优势。目前，高铬白口铸铁叶片的使用寿命平均在200～300小时之间。此种材质叶片在国外使用较多。
采用变质、热处理、低合金化的方法来实现改善碳化物分布的目的。上述方法由于成本较低，在我国广为应用。但这些方法目前还不能明显改变碳化物的分布、形状，基本还是网状分布。因此，韧性和抗磨性仍较低。此种材质的抛丸机叶片使用寿命一般在50～70小时，经合适的合金化、变质、热处理等最好可达150小时左右。
铸造白口铁叶片性能除受组织因素的影响，还有一个致命的弱点，就是各种铸造缺陷的存在。而这些铸造缺陷极易诱发裂纹的萌生和长大，加剧叶片的局部磨损，使得同一抛头的八块叶片失去动平衡，提前退役，大大降低了叶片的使用寿命。
本发明的目的是采用轧制白口铸铁的方法生产白口铸铁叶片，通过轧制破碎了沿晶界分布的网状碳化物，从而改善了碳化物的形态的分布，则大幅度提高了白口铸铁的冲击韧性、耐磨性，及其使用寿命。因此，可用轧制的白口铸铁取代高合金白口铸铁，大大地降低了生产成本。
本发明的主要内容是采用普通白口铸铁，其成分2.1-3.0%C、＜1.0%Si、0.8-1.5%Mn、1.0%Cr、0.3-0.8%Mo、0.5-1.0%Cu、＜0.05%P、＜0.05%S。采用轧制白口铸铁叶片是一种全新的工艺。轧制温度为750～1100℃，轧制变形率为＜70%。该技术的特点是将叶片的成型工艺和白口铸铁材质的改善有机的结合起来。首先，采用高温轧制变形的方法，从根本上改变碳化物分布和形态，使原来沿晶界分布的网状碳化物破碎、断网、均匀分布、大幅度提高了白口铸铁的冲击韧性。
本发明包括白口铸铁化学成分的选择，白口铸铁轧制工艺的确定，轧辊孔型的设计等。同时，在理论方面系统地研究了轧制白口铸铁的抗磨机制。
本发明的化学成分的选择，应保证材质具有优良的轧制性能和利用余热在空冷或风冷条件下获得马氏体-贝氏体复合基体组织，并均匀分布足够的块状碳化物和细小的二次碳化物，使机械性能、冲击韧性和抗磨性达到最佳值。C2.1-3.0%、Si＜1.0%、Mn0.8-1.5%、Cr1.0%、Mo0.30-0.80%、Cu0.5-1.0%、P＜0.05%、S＜0.05%。
本发明的白口铸铁的毛坯采用连铸方法生产得到。根据白口铸铁在轧制过程中变形抗力大，宽展能力小的特点，及最佳变形的要求，设计结晶器尺寸，保证轧制叶片尺寸精度。连铸工艺参数为铸温850～1100℃，拉坯速度1.0-2.5m/min。
本发明的轧制工艺参数的确定是根据白口铸铁的变形特点综合考虑白口铸铁的高温轧制性能、常温性能，确定(1)轧制温度750～1100℃保证轧制功率消耗低，轧制叶片质量稳定。
(2)轧制变形率＜70%保证碳化物充分破碎，具有最高强度、韧性和抗磨性。
本发明铸态白口铸铁在轧前初期，碳化物呈网状，热塑性较差，宜采用小的变形量。根据这一特点设计轧辊孔型和轧制工艺。可选用双辊四道次封闭孔型。保证叶片的尺寸精度，简化了轧制工艺。
本发明白口铸铁的最佳轧制温度850～1000℃，最佳轧制变形率50～60%。
本发明轧制白口铸铁叶片技术具有以下优点(1)组织为块状碳化物+细粒状二次碳化物，分布在马氏体-贝氏体基体上，具有很好的强韧性。其冲击韧性是铸造叶片的2.85～3.66倍，硬度平均HRc60左右，抗磨性提高3～5倍。
(2)轧制白口铸铁叶片具有表面光洁度高，各种缺陷大为减少，组织均匀、致密、晶粒细化。磨损失重均匀，抛头保持很好动平衡，使用寿命大大延长。装机运行证明，轧制白口铸铁叶片的使用寿命是铸铁叶片3～5倍。
(3)与铸造叶片相比，轧制白口铸铁叶片尺寸精度高，各片之间相差只有2～3克。具有生产效率高，易形成自动化批量生产，安装使用方便的特点。
本发明按每年生产量500吨轧制叶片，出售价格暂定与铸造叶片相同，现价格每吨9000元。
轧前叶片成本为生铁、废钢按每吨1800元计合金每吨叶片600元电能消耗每吨叶片780元设备折旧费每吨叶片133元人工管理及其它费用占上述费用70%为2319元每吨轧制叶片成本5630元每吨效益9000-5670=3370元年效益3370×500=1685000元本发明以我国每年抛丸机叶片消耗量在万吨以上，目前大都采用低铬稀土白口铸铁，通过铸造成型的方法生产。若全部为轧制白口铸铁叶片代替，年效益达3360万元。而轧制白口铸铁叶片的使用寿命高出铸造叶片3～5倍。其产生的社会效益除直接经济效益外，还表现在以下几个方面(1)提高劳动生产率铸造生产的叶片多采用手工造型的方法，生产效率较低，并且废品率较高。同时，为保持抛头的动平衡，要求每块叶片重量差小于10克。由于铸造生产的叶片尺寸稳定性差，各叶片的重量相差较大，影响了生产效率。而轧制白口铸铁叶片采用连铸的方法生产毛坯(目前为金属型铸造)，经轧制成型，生产效率高。同时，由于尺寸精度高，每一片的重量差只有几克，提高了劳动生产率。另外，铸造叶片易发生局部严重磨损，需要工人经常检查、更换。而轧制白口铸铁叶片组织致密、高韧性、高抗磨性，各片磨损失重均匀，不会发生某一片提前失效的情况，且易于安装，防止了经常停机检查而影响正常生产。
(2)由于轧制叶片的使用寿命至少是铸造叶片的3～5倍，具有明显的节能、节材效果。
(3)改善工人的劳动条件传统的叶片生产工艺是用砂型铸造，劳动条件较差。轧制白口铸铁叶片生产工艺先进，工人的劳动环境得到改善，减少了环境污染，防止了铸造工人易发生的矽肺病。
(4)白口铸铁轧制作为一个全新的生产工艺，在抛丸机叶片生产中的成功应用为白口铸铁的强韧化提供了一个新的思路和方法。如果该技术推广到其它白口铸铁耐磨件的生产中，将产生更明显的社会效益。
权利要求
1.轧制白口铸铁叶片，白口铸铁成分为3.0%C，0.7-0.8%Si，含锰、铬等元素，其特征在于含2.1～3.0%C，＜1.0%Si，0.8～1.5%Mn，1.0%Cr，0.3～0.8%Mo，0.5～1.0%Cu，P＜0.05%，S＜0.05%的白口铸铁，可用连铸生产白口铸铁铸坯，轧制温度750～1100℃，轧制变形率≤80%。
2.根据权利要求1.所述轧制白口铸铁叶片，其特征在于最佳轧制温度850～1000℃，最佳轧制变形率50～60%。
3.根据权利要求1.所述轧制白口铸铁叶片，其特征在于连铸工艺参数，铸温850～1100℃，拉坯速度1.0～2.5m/min。
全文摘要
本发明属于金属轧制的技术领域。本发明白口铸铁叶片成分2.1～3.0％C，＜1.0％Si，0.8～1.5％Mn，1.0％Cr，0.3～0.8％Mo，0.5～1.0％Cu，P＜0.05％，S＜0.05％，可用连铸生产白口铸铁铸坯，轧制温度为750～1100℃，轧制变形率＜70％。其最佳的轧制温度为850～1000℃，最佳轧制变形率为50～60％。本发明轧制过程中保证碳化物充分破碎，组织致密，具有最高强度、韧性和抗磨性，与铸造叶片相比，冲击韧性提高1.85～2.66倍，硬度平均达HRC60，抗磨性提高3～5倍。具有成本低、生产率高、使用寿命长等优点。
文档编号B21B3/02GK1104562SQ9312128
公开日1995年7月5日 申请日期1993年12月30日 优先权日1993年12月30日
发明者钟雪友, 朱峻, 王民忠, 董洪标, 姜春梅, 高瑞珍, 潘建华 申请人:北京科技大学