专利名称：一种镶铸硬质合金棒的颚式破碎机齿板及其消失模铸造方法
技术领域：
本发明涉及颚式破碎机齿板及其铸造方法，具体涉及一种镶铸硬质合金棒的颚式 破碎机齿板及其消失模铸造方法。
背景技术：
颚式破碎机具有破碎比大、产品粒度均勻、结构简单、工作可靠、维修简便、运营成 本低等特点，因此广泛运用于矿山、冶金、建材、公路、铁路等工业部门。由于颚式破碎机齿板工作时受力复杂，主要是受到挤压、冲击、剪切以及接触疲劳 应力的反复作用，工况条件恶劣，造成严重磨损，是颚式破碎机的主要易损件。在生产中，颚 式破碎机的齿板消耗量的多少，对整个破碎成本的高低有非常重要的影响。当前用于制造 颚式破碎机齿板的材料主要是高锰钢，而其他材料应用较少。高锰钢适合在较大冲击载荷 的磨料磨损工况下使用，而在中、小能量冲击下，其表面只能部分或者不能被加工硬化，故 不抗磨。颚式破碎机齿板就属于在中等冲击应力条件下工作的，加工硬化不能被充分发挥， 是造成齿板不耐磨的主要因素。根据颚式破碎机齿板的工作特点，制作齿板的材料必须具有良好的塑性、韧性，又 要有较高的耐磨性能。因此给齿板选材带来困难，这也是当今大多数颚式破碎机齿板选用 高锰钢材料的主要原因。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镶铸硬质合金棒的颚式破碎机齿板及其消失模铸造 方法，齿板采用具有良好塑性、韧性的高锰钢为主要材料，在齿板容易磨损的破碎齿上，通 过消失模铸造方法镶铸硬质合金棒，生产的齿板产品强度和韧性好，硬度和耐磨性高，适合 在恶劣工况条件下工作，并且能够破碎不同硬度的物料。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该齿板采用高锰钢铸造而成，在铸 造过程中镶铸硬质合金棒；其中，高锰钢的化学成分的质量分数为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，在齿板容易磨损的破 碎齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径为3 5mm，其化学成分的质量分数 为=WC 80%、粘结剂20%，性能为密度/t.nf313. 4 13. 8、抗弯强度/Mpa 2400 2480、 硬度(HRA) 80 83. 5。本发明的齿板的铸造方法，该铸造方法包括高锰钢的生产过程和消失模铸造过程 及热处理过程，其中，高锰钢的生产过程为将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液 熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁，完全熔化后调整成分，直至成分符合上述高锰钢的化学成分的质量分数要求，然后将温度升高至1560°C 1590°C，扒渣，加入占钢液质量为0. 30 %的 铝块脱氧；将占钢液质量为0. 80% 1. 00%的稀土合金，其粒度小于8mm，随出炉钢液流冲 入浇注包内，对脱氧后的钢液进行变质处理，人工搅拌，静置2 3分钟，当钢液温度降至 1450°C 1460°C时，浇入消失模中，以此形成齿板铸件；其中，消失模铸造过程为首先，需 要制作齿板的聚苯乙烯(Eps)泡沫塑料模的模具，再用该模具制作齿板的泡沫塑料模，然 后在齿板的泡沫塑料模的齿上钻制排列有序的小孔，小孔用来安装YG20硬质合金棒，钻孔 前应先制作钻模板，该钻模板的内表面形状与齿板单个齿的外表面形状相同，钻孔时将钻 模板套在齿板的单个齿上进行钻孔；接着在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔中插入YG20硬 质合金棒，然后在泡沫塑料模上粘贴浇注系统和冒口、涂敷耐火涂料，进入温度为50°C的 烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50 60Hz、振幅为1 2mm、加速度为1 2g参数范围内进行振实；最后，将高锰钢钢液浇入 消失模中形成齿板铸件，高锰钢钢液浇注温度为1450°C 1460°C，负压真空度为0. 02 0. 04Mpa ；其中，热处理过程为浇注后，待齿板铸件冷却到IOOiTC 1050°C时，将齿板铸件 从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上方，自由落体式坠入水池中进行水韧处理，室温 后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至220°C保温2h出炉空冷。其中，在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔插入切割成段的YG20硬质合金棒过程中， 插入前需要在YG20硬质合金棒上焊接其直径比合金棒大2 3mm，长度为30mm的Q235圆 钢，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移；其中，考虑到齿板 在工作过程中，不同的位置磨损的程度不相同，磨损最严重处一般在齿板出料处端部，所以 在齿板的上、下两端硬质合金棒排列比其他位置要紧密，上端排列紧密主要是为了上、下两 端换位使用。本发明具有以下优点(1)齿板采用高锰钢为主要材料，水韧处理后基体是强韧 性好的奥氏体，镶铸的YG20硬质合金棒形成硬质相，达到了既硬又韧的效果；(2)本发明的 齿板铸件采用消失模铸造，工艺简单、生产效率高，质量稳定可靠；(3)本发明所镶铸的硬 质合金棒在浇注时，不需要加热，解决了传统镶嵌铸造法生产环境恶劣的根本问题；(4)本 发明的齿板镶铸的硬质合金棒所需数量少，重量轻，成本低，工作过程中不易脱落，效果好； (5)本发明的齿板采用铸件余热水韧处理的方法，既减少铸件脱碳，又节约了二次加热所需 的能源。
图1为本发明齿板的泡沫塑料模齿上钻孔分布示意图。图2为本发明齿板的泡沫塑料模安装YG20硬质合金棒示意图。图中1为密孔钻模板，2为稀孔钻模板，3为钻孔，4为Q235圆钢，5为齿，6为YG20 硬质合金棒，7为齿板的泡沫塑料模。
具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但不能理解为这些实例是对 技术方案的限制。实施例1 生产PE-750X 1060动颚齿板，该齿板采用高锰钢铸造而成，在铸造过程中镶铸硬质合金棒；其中，高锰钢的化学成分的质量分数为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，在齿板容易磨损 的破碎齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径为5mm，其化学成分的质量分数 为=WC 80%、粘结剂20%，性能为密度/t.nT313. 4 13. 8、抗弯强度/Mpa 2400 2480、 硬度(HRA) 80 83. 5。本发明的齿板的铸造方法，该铸造方法包括高锰钢的生产过程和消失模铸造过程 及热处理过程，其中，高锰钢的生产过程为将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液 熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁，完全熔化后调整成分，直至成分符合上述高锰钢的化学成分 的质量分数要求，然后将温度升高至1560°C，扒渣，加入占钢液质量为0. 30%的铝块脱氧； 将占钢液质量为0. 80%的稀土合金、其粒度小于8mm，随出炉钢液流冲入浇注包内，对脱氧 后的钢液进行变质处理，人工搅拌，静置2 3分钟，当钢液温度降至1450°C时，浇入消失 模中，以此形成齿板铸件；其中，消失模铸造过程为首先，需要制作齿板的聚苯乙烯(Eps) 泡沫塑料模的模具，再用该模具制作齿板的泡沫塑料模，然后在齿板的泡沫塑料模的齿上 钻制排列有序的小孔，小孔用来安装YG20硬质合金棒，钻孔前应先制作钻模板，该钻模板 的内表面形状与齿板单个齿的外表面形状相同，钻孔时将钻模板套在齿板的单个齿上进行 钻孔。在泡沫塑料模齿板的齿上的小孔中安装好硬质合金棒，然后在泡沫塑料模上粘贴浇 注系统和冒口、涂敷耐火涂料，进入温度为50°C的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接 着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50 60Hz、振幅为1 2mm、加速度 为1 2g参数范围内进行振实；最后，将高锰钢钢液浇入消失模中形成齿板铸件，高锰钢钢 液浇注温度为1450°C，负压真空度为0. 02 0. 04Mpa ；其中，热处理过程为浇注后，待齿 板铸件冷却到1000°C 1050°C时，将齿板铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上 方，自由落体式坠入水池中进行水韧处理，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至 220°C保温2h出炉空冷。其中，在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔插入切割成段的YG20硬质合金棒过程中， 插入前需要在YG20硬质合金棒上焊接其直径比合金棒大2 3mm，长度为30mm的Q235圆 钢，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移；其中，考虑到齿板在 工作过程中，不同的位置磨损的程度不相同，磨损最严重处一般在齿板出料处端部。所以在 齿板的上、下两端硬质合金棒排列比其他位置要紧密(上端排列紧密主要是为了上、下两 端换位使用)。实施例2 生产PE-400X600动颚齿板，该齿板采用高锰钢铸造而成，在铸造过 程中镶铸硬质合金棒；其中，高锰钢的化学成分的质量分数为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，在齿板容易磨损 的破碎齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径为4mm，其化学成分的质量分数 为=WC 80%、粘结剂20%，性能为密度/t.nT313. 4 13. 8、抗弯强度/Mpa 2400 2480、 硬度(HRA) 80 83. 5。本发明的齿板的铸造方法，该铸造方法包括高锰钢的生产过程和消失模铸造过程 及热处理过程，其中，高锰钢的生产过程为将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢 液熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁，完全熔化后调整成分，直至成分符合上述高锰钢的化学成 分的质量分数要求，然后将温度升高至1575 V，扒渣，加入占钢液质量为0. 30 %的铝块脱氧；将占钢液质量为0. 90%的稀土合金、其粒度小于8mm，随出炉钢液流冲入浇注包内，对 脱氧后的钢液进行变质处理，人工搅拌，静置2 3分钟，当钢液温度降至1455°C时，浇入 消失模中，以此形成齿板铸件；其中，消失模铸造过程为首先，需要制作齿板的聚苯乙烯 (Eps)泡沫塑料模的模具，再用该模具制作齿板的泡沫塑料模，然后在齿板的泡沫塑料模的 齿上钻制排列有序的小孔，小孔用来安装YG20硬质合金棒，钻孔前应先制作钻模板，该钻 模板的内表面形状与齿板单个齿的外表面形状相同，钻孔时将钻模板套在齿板的单个齿上 进行钻孔。在泡沫塑料模齿板的齿上的小孔中安装好硬质合金棒，然后在泡沫塑料模上粘 贴浇注系统和冒口、涂敷耐火涂料，进入温度为50°C的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模； 接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50 60Hz、振幅为1 2mm、加速度 为1 2g参数范围内进行振实；最后，将高锰钢钢液浇入消失模中形成齿板铸件，高锰钢钢 液浇注温度为1455°C，负压真空度为0. 02 0. 04Mpa ；其中，热处理过程为浇注后，待齿 板铸件冷却到1000°C 1050°C时，将齿板铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上 方，自由落体式坠入水池中进行水韧处理，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至 220°C保温2h出炉空冷。其中，在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔插入切割成段的YG20硬质合金棒过程中， 插入前需要在YG20硬质合金棒上焊接其直径比合金棒大2 3mm，长度为30mm的Q235圆 钢，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移；其中，考虑到齿板在 工作过程中，不同的位置磨损的程度不相同，磨损最严重处一般在齿板出料处端部。所以在 齿板的上、下两端硬质合金棒排列比其他位置要紧密(上端排列紧密主要是为了上、下两 端换位使用)。实施例3 生产PE-150X250动颚齿板，该齿板采用高锰钢铸造而成，在铸造过 程中镶铸硬质合金棒；其中，高锰钢的化学成分的质量分数为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，在齿板容易磨损 的破碎齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径为3mm，其化学成分的质量分数 为=WC 80%、粘结剂20%，性能为密度/t.nT313. 4 13. 8、抗弯强度/Mpa 2400 2480、 硬度(HRA) 80 83. 5。本发明的齿板的铸造方法，该铸造方法包括高锰钢的生产过程和消失模铸造过程 及热处理过程，其中，高锰钢的生产过程为将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液 熔清后加入锰铁、铬铁、硅铁，完全熔化后调整成分，直至成分符合上述高锰钢的化学成分 的质量分数要求，然后将温度升高至1590°C，扒渣，加入占钢液质量为0. 30%的铝块脱氧； 将占钢液质量为1.00%的稀土合金、其粒度小于8mm，随出炉钢液流冲入浇注包内，对脱氧 后的钢液进行变质处理，人工搅拌，静置2 3分钟，当钢液温度降至1460°C时，浇入消失 模中，以此形成齿板铸件；其中，消失模铸造过程为首先，需要制作齿板的聚苯乙烯(Eps) 泡沫塑料模的模具，再用该模具制作齿板的泡沫塑料模，然后在齿板的泡沫塑料模的齿上 钻制排列有序的小孔，小孔用来安装YG20硬质合金棒，钻孔前应先制作钻模板，该钻模板 的内表面形状与齿板单个齿的外表面形状相同，钻孔时将钻模板套在齿板的单个齿上进行 钻孔，在泡沫塑料模齿板的齿上的小孔中安装好硬质合金棒，然后在泡沫塑料模上粘贴浇 注系统和冒口、涂敷耐火涂料，进入温度为50°C的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模；接 着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50 60Hz、振幅为1 2mm、加速度为1 2g参数范围内进行振实；最后，将高锰钢钢液浇入消失模中形成齿板铸件，高锰钢钢 液浇注温度为1460°C，负压真空度为0. 02 0. 04Mpa ；其中，热处理过程为浇注后，待齿 板铸件冷却到1000°C 1050°C时，将齿板铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动到水池的上 方，自由落体式坠入水池中进行水韧处理，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻炉中加热至 220°C保温2h出炉空冷。 其中，在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔插入切割成段的YG20硬质合金棒过程中， 插入前需要在YG20硬质合金棒上焊接其直径比合金棒大2 3mm，长度为30mm的Q235圆 钢，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒不位移；其中，考虑到齿板在 工作过程中，不同的位置磨损的程度不相同，磨损最严重处一般在齿板出料处端部。所以在 齿板的上、下两端硬质合金棒排列比其他位置要紧密(上端排列紧密主要是为了上、下两 端换位使用)。
权利要求
一种镶铸硬质合金棒的颚式破碎机齿板的消失模铸造方法，该齿板采用高锰钢铸造而成，其特征在于在铸造过程中镶铸硬质合金棒，其中，高锰钢的化学成分的质量分数为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，在齿板容易磨损的破碎齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径为3～5mm，其化学成分的质量分数为WC 80％、粘结剂20％，性能为密度/t.m 313.4～13.8、抗弯强度/Mpa 2400～2480、硬度(HRA)80～83.5。
2.根据权利要求1所述的一种镶铸硬质合金棒的颚式破碎机齿板的消失模铸造方法， 其特征在于该铸造方法包括高锰钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程，其中，高 锰钢的生产过程为将普通废钢、生铁加入中频感应炉内熔炼，钢液熔清后加入锰铁、铬铁、 硅铁，完全熔化后调整成分，直至成分符合上述高锰钢的化学成分的质量分数要求，然后将 温度升高至1560°C 1590°C，扒渣，加入占钢液质量为0. 30%的铝块脱氧；将占钢液质量 为0. 80% 1. 00%的稀土合金、其粒度小于8mm，随出炉钢液流冲入浇注包内，对脱氧后的 钢液进行变质处理，人工搅拌，静置2 3分钟，当钢液温度降至1450°C 1460°C时，浇入 消失模中，以此形成齿板铸件；其中，消失模铸造过程为首先，需要制作齿板的聚苯乙烯 (Eps)泡沫塑料模的模具，再用该模具制作齿板的泡沫塑料模，然后在齿板的泡沫塑料模的 齿上钻制排列有序的小孔，小孔用来安装YG20硬质合金棒，钻孔前应先制作钻模板，该钻 模板的内表面形状与齿板单个齿的外表面形状相同，钻孔时将钻模板套在齿板的单个齿上 进行钻孔。在泡沫塑料模齿板的齿上的小孔中安装好硬质合金棒，然后在泡沫塑料模上粘 贴浇注系统和冒口、涂敷耐火涂料，进入温度为50°C的烘房烘干已粘贴完工的整体消失模； 接着，将烘干的整体消失模埋入干砂中，在振动频率为50 60Hz、振幅为1 2mm、加速度 为1 2g参数范围内进行振实；最后，将高锰钢钢液浇入消失模中形成齿板铸件，高锰钢 钢液浇注温度为1450°C 1460°C，负压真空度为0. 02 0. 04Mpa ；其中，热处理过程为浇 注后，待齿板铸件冷却到1000°C 1050°C时，将齿板铸件从消失模砂箱中吊出，迅速移动 到水池的上方，自由落体式坠入水池中进行水韧处理，室温后清除浇、冒口，装入箱式电阻 炉中加热至220°C保温2h出炉空冷；其中，在齿板的泡沫塑料模齿上的小孔插入切割成段 的YG20硬质合金棒过程中，插入前需要在YG20硬质合金棒上焊接其直径比合金棒大2 3mm,长度为30mm的Q235圆钢，目的是为了做到浇注过程中消失模气化时保证硬质合金棒 不位移；其中，考虑到齿板在工作过程中，不同的位置磨损的程度不相同，磨损最严重处一 般在齿板出料处端部。所以在齿板的上、下两端硬质合金棒排列比其他位置要紧密，上端排 列紧密主要是为了上、下两端换位使用。
3.根据权利要求2所述的一种镶铸硬质合金棒的颚式破碎机齿板的消失模铸造方法， 其特征在于在齿板的泡沫塑料模(7)的齿上(5)钻孔(3)插入切割成段的YG20硬质合金 棒(6)，并需要在YG20硬质合金棒(6)上焊接Q235圆钢(4)；在齿板的泡沫塑料模(7)的 齿(5)上钻孔(3)时，上、下两端各六排齿(5)用密孔钻模板⑴而中间部位十三排齿(5) 用稀孔钻模板(2)。
全文摘要
本发明公开了一种镶铸硬质合金棒的颚式破碎机齿板及其消失模铸造方法，该齿板采用高锰钢铸造而成，在铸造过程中镶铸硬质合金棒；其中，高锰钢的化学成分的质量分数为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，在齿板容易磨损的破碎齿上镶铸YG20硬质合金棒，该合金棒为外购件，直径为3～5mm。本发明的铸造方法包括高锰钢的生产过程和消失模铸造过程及热处理过程；通过镶铸硬质合金棒后生产的齿板产品，塑性和韧性好，强度和耐磨性高，适合在恶劣工况条件下工作，并且能够破碎不同硬度的物料。
文档编号C22C38/38GK101921961SQ201010147440
公开日2010年12月22日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者卓荣明 申请人:淮阴工学院