园锥破碎机轧臼壁的研制应用 - 文章

园锥破碎机轧臼壁的研制应用

作者：陕西华县金堆城钼业公司李志翔

本课题研制的轧臼壁是选矿厂碎矿车间碎矿系统园锥破碎机重要的备件之一、在实际工况条件下，该工件承受着极强烈的、高周次的、反复交变应力的作用（冲击、磨擦、挤压，剪切等），其质量的好坏，将直接到选矿厂能否进行正常的生产经营活动。为保证生产出高质量的、使用寿命长的砸臼壁，几年来，我厂科研人员曾进行了广泛的调研、反复的科技攻关及艰苦的生产试制等工作。并于2001年在中厂标准园锥破碎机装机进行工业性试验。经四个月零15天的实际应用表明，我厂生产的轧臼壁工件具有外表美观，内在质量高，抗冲击、磨擦、挤压、剪切及使用寿命长等特点，已完全满足了本公司选矿厂对轧臼壁工件的使用要求。

1．轧白壁工件的选材分析

根据轧臼壁工件在实际工况条件下的受力状态，服役特点(高周次的强烈冲击、磨擦、挤压、剪切的反复)，结合国内目前使用耐磨材料现状，经一系列对比分析、反复试验我们选择了在强烈冲击、磨擦、挤压，剪切工况条件下具有强大潜能(加工硬化能力)的高锰钢作为制作轧臼壁工件的材质。

1．1轧臼壁工件化学成份的确定

高锰钢的耐磨性由钢的化学成份，钢中夹杂物含量，钢中碳化物的溶解与偏析度，钢的晶粒度和铸造质量的优劣等决定。

1.2高锰钢中各元素对其性能的影响

碳: 高锰钢铸件耐磨性不是含碳量越高越耐磨，而是有一个极限值，当含碳量>1.4％后铸态析出碳化物很多，水韧处理时碳化物不能完全溶到奥氏体中去，间隙固溶的碳化物也达到了饱和，这样不仅对耐磨性没有好处，而且降低材料的强度和韧性，服役时容易断裂。

硅：含硅量高，降低碳在奥氏体中的溶解度，碳化物在晶界上析出增多且肥大，水韧处理后，在晶界上留下较大的显微疏松，但为了完全消除，钢中的含硅量，控制在0.4—0.6％最佳，含硅量>0.8％对高锰钢各项性能无明显影响。

锰：高锰钢由于含锰量高，钢的铸态组织为奥氏钵及碳化物，经1000℃左右加热水淬处理(通常称水韧处理)后。绝大部分碳化物固溶于奥氏体中，钢的组织为单相奥氏体或奥氏体加少量碳化物。

硫：由于钢中含锰量高，能生成大量的MnS从渣中排出。又由于是在碱性渣中熔炼，硫可顺利降低到0.03％以下。这样低的硫量对钢的强度、韧性和耐磨性均无明显影响。

磷：磷单独溶解在钢中很少，常以Fe2p，Fe3P的形式存在于晶界上使钢的强度、韧性和耐磨性大为降低，碳含量高加剧了P以共晶形式析出在晶界上。为了保证性能，应遵循以下关系：C%=11.27-2.761×P%。生产中要控制磷含量≤0．08％：重要、复杂、厚壁件≤0．07％。

根据以上分析，本次试验确定用于制作轧臼壁工件的高锰钢化学成份为ZGMnl3-3，即0.9-1.3％C,11.0-14.0％Mn,0.3-0.8％Si,S≤0.05% P≤0.08％。

2．铸造工艺：见图1所示的铸造工艺。

2．1工艺设计要点
（1）大型车板造型工艺：据轧臼壁工件外轮廓尺寸大(φ2360×φ1410.1 ×615.5)为回转体，设计了大型车板造型工艺，以中间直浇道，四条发射状双层内浇道注入铁水，四个顶压边冒口补缩及多因素控制铸造新工艺。
该工艺有利于铸件形成等轴晶，消除柱状晶。采用本工艺浇注成型铸件合格率达98％以上。

3.熔炼和浇注工艺

（1）整个熔炼过程在3T电弧炉中进行，金属炉料为高锰钢衬板回炉料，80％Mn-Fe、75％Si-Fe为补加合金元素，插铝终脱氧。以保证冶炼出高质量的高锰钢铁液。熔炼温度要求大于1500℃。
（2）配料计算、加料顺序及时间，温度控制，炉前处理，合箱浇注等工均要准确无误，严格按操作规程进行。
（3）熔炼时严格加料顺序，按工艺要求控制好各期(氧化期、还原期)冶炼质量，熔炼温度要求大于1500℃。
（4）浇注时要求除渣干净，并以快速浇注为宜，浇注温度要求大于1480℃。

4．热处理工艺：

将清理干净的砸臼壁工件按要求装入热处理炉中，并按图2所示的热处理规范进行热处理。

工艺要点：1小时升温到300-400℃，然后按每小时50-80℃的速度升温到1000-1050℃，使高锰钢充分进行奥氏体化，保温2-3小时，然后将其淬入水中进行水韧处理总计处理时间为13~14小时。

5．轧臼壁工件的工业性试验

试验在选矿厂标准园锥破碎机中进行。经四个月零15天的实际应用表明，我厂生产的硒臼壁工件(与外购件相比)具有以下显著特点：(1)表面光洁，无粘砂、夹砂、气孔、缩孔等铸造缺陷。(2)内在质量高，具有较好的抗强载荷高周次冲击、磨擦、挤压、剪切等能力。(3)使用寿命超过外购同类产品。

6．结论：

（1）合理的材质选择、先进的铸造工艺及切实可靠的控制措施是生产出高质量的轧臼壁工件的关键。
（2）通过热处理工艺的改进是获得抗冲击、磨擦、挤压、剪切等交变载荷作用的轧臼壁工件的可靠保证。
（3）该科研产品经实际应用达到了年节约选矿厂成本35万元的良好应用效果。(end)

(投稿) (2005-2-22，阅读2315次)

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