[发明专利]电渣熔铸双金属电铲斗齿及工艺

说明书

本发明电渣熔铸双金属电铲斗齿及工艺所属技术领域为双金属电渣熔铸工艺及材料。

电铲在冶金、矿山、国防工程上有着广泛的应用，电铲斗齿是其主要易损件，现有技术中斗齿材料基本上都是采用高锰钢，由于电铲斗齿工况条件极为苛刻，斗齿除承受凿削、磨料磨损外，还受到较重的冲击载荷和弯曲载荷，其使用寿命很短。如挖掘较硬的赤铁矿，最短的仅能使用7～8天，更换的周期短，不仅影响生产作业台时而且也浪费了大量的金属材料。

本发明采用了高铬铸铁做齿尖使其增加耐磨性，采用一般低碳合金钢作斗齿柄保持韧性，用电渣熔铸工艺方法使二者熔铸成一整体斗齿。

本发明的目的在于大幅度提高单斗电铲斗齿寿命，节约金属材料。

与本发明最接近的现有技术是：

苏联用整体电渣堆焊的方法生产斗轮式挖掘机用斗齿，这种斗齿工况条件较电铲斗齿好，主要是慢速旋转铲挖，耐冲击韧性要求低，与本发明单斗电铲用斗齿的材料含碳量明显不同，本发明含碳量C≤2.49%而电渣堆焊法C≥2.5%，其堆焊工艺特点是：耐磨材料首先在铜制水冷结晶器中精炼，然后整体堆焊到齿体上而形成斗齿的工作部分。

本发明电渣熔铸复合斗齿工艺及材料为：

一、电渣熔铸复合斗齿工艺

渣系的选定：

经实验选定为三元渣系：CaF₂70%;SiO₂25%;

AL₂O₃5%。

结晶器设计：

结晶器为8毫米原铜板或钢板焊接而成，为两开式，用销子紧固。

电极：

齿柄为假电极，齿尖为自耗电极均为铸造而成，经焊接成一整体，自耗电极铸成板状其填充系数为0.366。

电压及电流强度的确定：

电压过高过低均影响产品表面质量，现取

V＝30～50伏

起始电流强度I为2000～3000（安培），熔铸过程中其电流强度随斗齿截面变化而增强结束时电流强度为5000～7000（安培）。

将上述三元渣系电渣在石墨坩锅里熔化为液态渣，倒入结晶器内启动。

当工作电极熔化完了后，继续通电预热一分钟，预热到斗齿柄表层处于熔化状态时以9～10公尺/小时的速度下插到充满自耗电极熔融金属的有斗齿尖形状的结晶器中，实现双金属复合熔铸。

本发明热处理工艺：

熔铸后对铸件进行热处理正火960℃×2小时

回火260℃×2小时

二、本发明所用材料化学成分范围：

材质    含量%    元素    C    Si    Mn    S    P    Cr    Mo

齿尖：高铬    1.5～    0.3～    0.8～    ≤0.1    ≤0.05    1.2～    0.5～

耐磨铸铁    2.49    0.8    1.0    2.0    3.0

齿柄：低合    0.24～    1.0～    1.0～    ≤0.04    ≤0.04    1.0～    0.2～

金钢    0.4    2.0    2.0    2.5    1.0

材质    含量%    元素    Cu    Ti

齿尖：高铬    0.2～

耐磨铸铁    1.5    0

齿柄：低合    0    0.05～

金钢    0.2

图1为电渣熔铸装置示意图。

1斗齿柄（假电极;）;    2斗齿尖（自耗电极）;

3渣层;    4结晶器;

5熔池。

本发明电渣熔铸复合斗齿，由于高铬耐磨铸铁实现了顺序凝固冲击韧性提高比现在应用的整体铸造的高锰钢斗齿的使用寿命提高三倍以上，本发明双金属斗齿解决了过渡区的夹渣问题，大大提高了过渡区的力学性能指标，过渡区冲击试样在30公斤的冲击试验机上未打断，在工业生产中过渡区未产生过断裂现象，据计算每年每台电铲用本发明斗齿可节约33000元，我国电铲二万余台，经济和社会效益相当可观。

本发明的物理-机械性能如下：

材质 抗弯强度（N/mm²） 冲击值（J/cm²） 硬度HRC 热处理工艺