[发明专利]一种多元低合金化大型耐磨铸钢锤头及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸钢锤头，尤其涉及一种梯度变化性能的多元低合金化大型耐磨铸钢锤头，同时本发明还公开了一种生产该种锤头的制备工艺，属于用于大型锤式破碎机上的耐磨锤头的生产技术领域。

背景技术

锤头是大型锤式破碎机的关键部件，广泛用于水泥、矿山、交通、建材、电厂、冶金等破碎行业，是一种易损件，每年因磨损而耗费大量的金属材料，破碎机锤头的耐磨性能及其使用安全性是评价锤头使用性能的重要指标。随着破碎机械行业的发展，越来越多的问题接踵而出，如破碎领域的扩大、破碎设备大型化等对耐磨锤头的材料及其制备工艺都提出了更高的要求。对于大型锤头而言，一般要求锤头的打击部位具有高硬度和一定的韧性、而安装部位具有高韧性和一定的硬度。目前广泛使用的破碎机大型锤头主要有高锰钢系列、二种材质的复合锤头系列等。高锰钢系列包括ZGMn13、ZGMn18、ZGMn25和各种高锰钢堆焊锤头，复合锤头系列主要是碳钢(或低合金钢、高锰钢等)与高铬铸铁或硬质合金之间的复合。

普通高锰钢锤头在强冲击条件下使用时，可产生加工硬化现象，从而获得良好的耐磨性能。为了进一步提高其耐磨性能，开发了超高锰钢系列锤头，如ZGMn18、ZGMn25等，但高锰钢系列锤头韧性好而初始硬度低，特别是在冲击硬化不足条件下使用时，材料耐磨性能低，锤头寿命普遍不高。为解决以上问题，在此基础上，又开发了高锰钢堆焊锤头，提高锤头打击部位的高硬度，但该类锤头当堆焊层磨损后，材料的耐磨性能迅速下降；复合锤头系列由于复合工艺原因，锤头二种材质冶金结合不好，使用过程中易发生断裂现象，从而严重影响设备使用的安全性，此外，该类锤头的铸造工艺及热处理工艺较复杂。

因此，如何设计一种锤头，既使锤头的打击部位具有高硬度和一定的韧性，满足锤头的耐磨性能要求、又使锤头的安装部位具有高韧性和一定的硬度，保证锤头的使用安全性，是本发明所要解决的课题。

发明内容

针对上述需求，本发明提供了一种在高、低冲击条件下，耐磨性能和使用安全性均优良的具有梯度变化性能的多元低合金化大型耐磨铸钢锤头。

本发明提供了一种多元低合金化大型耐磨铸钢锤头，其特征在于：构成该锤头的化学成分及其重量百分比为：

C：0.30-0.50％，Si：0.3-1.2％，Mn：0.5-1.5％，Cr：1.5-3.5％，Ni：0.3-1.5％，Mo：0.3-1.5％，V：0.05-0.30％，S＜0.05％，P＜0.05％，余量为Fe。

同时，本发明还提供了一种锤头的制备工艺，主要包括下列步骤：

a)合金熔炼和变质处理

按照锤头的化学成分要求进行合金配料，然后进行合金熔炼，将熔化的合金经钢水脱氧扒渣后，再加入钒铁进行变质处理，当钢水温度达到1580-1620℃时，出炉铸造；

b)铸造工艺

锤头采用平做立浇、顶冒口的铸造方案，浇铸温度为1480℃-1560℃，浇注后期三分之一钢水从冒口浇入。

c)热处理工艺

c1)预备热处理：以一定加热速度将锤头加热到合适温度保温，以消除或减少铸件的化学成分偏析及组织的不均匀性并细化晶粒；

c2)淬火处理：将锤头进行加热并保温，首先对铸件进行整体淬火，再对锤头打击部位进行二次淬火；

c3)中频局部回火：对锤头安装部位进行高温回火处理；

c4)低温回火处理：对锤头进行整体低温回火处理。

在本发明一较佳实施例中，变质处理所用钒铁在出钢前5-8分钟加入，钒的加入量为0.05-0.30％。

在本发明一较佳实施例中，预备热处理采用阶段升温制度，中间保温温度为550-750℃，保温时间为2-5小时，最终加热温度为800-980℃，保温时间为3-10小时，加热速度控制在30-120℃/h。

在本发明一较佳实施例中，水玻璃水溶液的配比为50％水、45％水玻璃、5％添加剂，使用时要求控制淬火介质的温度不超过70℃。

在本发明一较佳实施例中，锤头整体淬火处理时，入水时间为2-8分钟，锤头表面出水温度小于200-300℃。

在本发明一较佳实施例中，锤头打击部位二次淬火处理时，入水部位为锤头高度的1/4-1/2，入水时间为5-25秒，锤头表面出水温度小于200-300℃。

在本发明一较佳实施例中，锤头安装部位进行回火处理时，加热温度控制在580-780℃，保温时间为15-60分钟。

在本发明一较佳实施例中，进一步包括步骤，停电炉冷到250-500℃再出炉空冷。