專利名稱：用于破碎機的液態復合雙金屬錘頭及其制造方法
技術領域：
本發明屬于破碎機用錘頭應用領域，尤其是涉及一種液態復合雙金屬錘頭及其制 造方法。
背景技術：
錘頭廣泛應用于破碎機，是全球消耗量最大的耐磨材料之一。錘頭由錘柄和錘頭 二部分組成，頭部直接和被破碎材料進行碰撞磨損，所以要求具有高的硬度和耐磨性；而錘 柄和傳動軸連接，承受著巨大的沖擊，因此，要求具有足夠的韌性和強度。當然，有的工況 下，錘柄也承受磨損，這時也要求錘柄具備足夠的耐磨性。錘頭除少部分為鍛件外，大部為 都是經過鑄造生產的。由于錘柄和錘頭的不同工況和性能要求，多年來研究和使用了復合 錘頭，即錘柄由高強、高韌材料；錘頭由高硬、高耐磨材料組合而成。這樣，不但使用合理，而 且還降低成本，由此形成了錘頭發展的方向。在錘頭的復合工藝上，從鑄造領域可分為固_液、液_液二種類型，前者即先制成 錘柄，預先在造型中放入型具，然后把錘頭成分的鋼液澆鑄。這種工藝缺陷較多首先，固態 錘柄和液態錘頭之間需要形成冶金結合，結合層之間不能有氣泡、夾雜；成分的過渡和層厚 均應達到技術要求，而這一點在大生產當中很難一一做到，難于穩定質量。其次，操作工序 較多，錘柄制作、造型和澆鑄成本較高。對于錘頭這種廉價易損件而言，必須做到質優價廉 才能應用于生產。因此，許多人集中研究液-液鑄造工藝。但是這種工藝其現場操作困難更大，質量 更難穩定。報道雖然很多，但不能在大生產中應用，距離批量生產出質優價廉的錘頭，相差 甚遠。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于破碎機的液態復合雙金屬錘頭(也稱為雙金屬復 合錘頭)，該雙金屬復合錘頭的錘頭部分采用合金高鉻鑄鐵，錘柄部分根據磨損進行材質的 選擇，經過調質處理后，雙金屬復合錘頭的結合部分強度、韌性得以提高，顯著延長了使用
壽命ο本發明的另一目的是提供一種制造上述液態復合雙金屬錘頭的方法，該方法通過 優化木型和砂型制作，制定出合理的冶煉和澆鑄條件，實現了批量生產，生產率得以提高。為了完成上述目的，本發明采用了如下的技術方案一種液態復合雙金屬復合錘頭，包括錘頭和錘柄部分，錘頭為Cr含量為 15-17wt%的合金高鉻鑄鐵成分，錘柄為Cr含量不高于5wt%的碳鋼成分，雙金屬復合錘頭 澆鑄完成后，在熱處理爐中于950°C 士20°C保溫3-5小時后空冷正火，再于250°C 士20°C空 氣中回火3-5小時制成。其中，基于合金高鉻鑄鐵的重量，以重量百分比計，Cr含量為15_17wt%的合金 高鉻鑄鐵含有 C 2. 85-3. 30%, Si 0. 46-0. 51%, Mn 0. 68-0. 96%, Crl5. 85-17. 02%, Mo
3-0. 60%, Cu 0. 38-0. 43%, P 0. 04-0. 043%, S 0.03-0.038%。進一步地，還可以含有0.和/或0. 15wt%&V。其中，基于碳鋼的重量，以重量百分比計，Cr含量不高于5wt%的碳鋼含有 C 0. 42-0. 65 %、Si 0. 46-0. 51 Mn 0. 65-0. 96 Cr 0-4. 56 %, Mo 0-0. 51 Ni 0-0. 50%, P 0. 035-0. 042、S 0.025-0.035%。一種上述液態復合雙金屬錘頭的制造方法，包括以下步驟1)木型制作在復合錘頭的木型上設定雙金屬分界線，并在分界線上設計澆口和溢流孔的位 置，在錘頭的頂部設補縮冒口，其中，雙金屬分界線設置在錘頭磨損部分以下，澆口設置在 與雙金屬分界線平行的位置，溢流孔設置在錘頭側面即雙金屬分界線平行位置的一側，補 縮冒口設置在錘頭頂部以便從冒口上部既可觀察其鋼層表面溫度也可用測溫儀測定鋼層 表面溫度；2)砂型制作雙金屬復合錘頭的砂型使用水玻璃硬化砂，制作砂型時要考慮強度并設計合理的 用砂量，砂型完成后要在型腔部分刷上涂料，并要充分烘烤干燥，錘頭芯子也要刷好涂料烘 干待用，其中澆口與冒口部分刷涂或不刷涂涂料，砂型完全烘干后即可組型，等待澆注；3)澆注工藝對應錘柄的鋼液和錘頭的高鉻鐵液要在不同爐中分別冶煉，并要同時達到所要求 的出爐溫度，鋼液出爐溫度為1580°C -1620°C，高鉻鑄鐵液溫度為1520°C _1560°C，經過完 全脫氧和除氣以保證無夾雜，之后進行澆注；鋼液澆注溫度為1520°C -1560°C，鐵液澆注溫 度為 1380°C -1440°C ；鋼液澆注完成后，待鋼水流盡即可堵住溢流孔，間隔一段時間即可澆注鐵液，其間 隔時間由復合錘頭厚度鋼液與鐵液溫度來確定，最長間隔時間不可超過30秒；澆注完成30 分鐘后進行打箱；4)熱處理工藝雙金屬復合錘頭于高溫電爐中加熱到950°C 士20°C的溫度并保溫3-5小時，然后 空冷正火，；將正火后的復合錘頭在高溫回火爐中進行250°C 士20°C回火處理3-5小時，回 火處理氣氛為空氣即獲得雙金屬復合錘頭。其中，空冷正火為吹風冷卻方式的空冷正火。進一步地，具體空冷方式，根據性能要求和季節有所調整。例如要求硬度較高，則 使用強力風機直接勁吹；在寒冷季節則不必吹風，在露天將工件單個分離靜置即可。本發明具有如下特點1、由于有效的控制了鋼液和高鉻鑄鐵液的澆注溫度、澆注速度以及間隔時間，并 且冶金結合在規定的時間澆鑄完畢，使得二種鋼達到良好的冶金結合，鋼液脫氧去氣操作 合理，避免了結合部的氣泡和夾雜，使得結合部分強度、韌性得以提高。不會發生錘柄、錘頭 分離，破損等現象，且顯著延長了使用壽命，比原來錘頭提高200-400%。2、掌握了錘柄、錘頭在不同工況下的成分選擇；最優化了木型和砂型制作；制定 出合理的液-液復合冶煉制度和澆鑄，達到批量生產，產品合格率達到90%以上，同時降低 了成本，使產品性價比遠超出單一鋼種錘頭。
圖1為本發明的液態復合雙金屬錘頭的熱處理工藝示意圖。
具體實施例方式以下結合具體實施方式
對發明進行詳細說明，以便更好地理解本發明的內容。本發明的液態復合雙金屬錘頭的詳細制造過程如下1)木型制作在復合錘頭的木型上設定雙金屬分界線，并在分界線上設計澆口和 溢流孔的位置，在錘頭的頂部設補縮冒口，這是保證質量的關鍵部分。其中，雙金屬分界線 設置在錘頭磨損部分以下，澆口設置在與雙金屬分界線平行的位置，溢流孔設置在錘頭側 面即雙金屬分界線平行位置的一側，補縮冒口設置在錘頭頂部。實際生產過程中，以便從冒 口上部既可觀察不斷上升鋼液的表面溫度，也可用測溫儀測定鋼層表面溫度，從而掌握鋼 液溫度以符合工藝要求；2)砂型制作雙金屬復合錘頭的砂型使用水玻璃硬化砂，制作砂型時要考慮強 度并設計合理的用砂量，砂型完成后要在型腔部分刷上涂料，并要充分烘烤干燥，錘頭芯子 也要刷好涂料烘干待用，其中澆口與冒口部分根據鋼液溫度和材質要求可刷涂或不刷涂涂 料，砂型完全烘干后即可組型，等待澆注；3)澆注工藝對應錘柄的鋼液和錘頭的高鉻鐵液要在不同爐中分別冶煉，并 要同時達到所要求的出爐溫度，鋼液出爐溫度為1580°C -1620°C，高鉻鑄鐵液溫度為 15200C -1560°C，經過完全脫氧和除氣以保證無夾雜，之后進行澆注；鋼液澆注溫度為 15200C -1560°C，高鉻鑄鐵液澆注溫度為1380°C -1440°C ；鋼液澆注完成后，待鋼水流盡即 可堵住溢流孔，間隔一段時間即可澆注鐵液，其間隔時間為15-30秒，由復合錘頭厚度和鋼 液與鐵液溫度來確定，最長間隔時間不可超過30秒；澆注完成30-60分鐘后進行打箱；4)熱處理工藝雙金屬復合錘頭于高溫電爐中加熱到950°C 士20°C的溫度并保 溫3-5小時，然后空冷正火，；將正火后的復合錘頭在高溫回火爐中進行250°C 士20°C回火 處理3-5小時，回火處理氣氛為空氣，回火后，空冷或隨爐冷卻，即獲得雙金屬復合錘頭。以下實施例中使用的雙金屬復合錘頭都經過上述制造過程進行制造，其中澆鑄溫 度、間隔時間、熱處理工藝條件均在上述范圍內進行微小改變即可完成，其調整可根據兩種 澆鑄液體的成分、錘頭重量大小等進行調整。實施例實施例1遼寧建平建龍礦業選礦廠1200臥式錘破機，錘頭單重10kg。選用了本發明的液態 復合雙金屬錘頭，其中所用雙金屬材料成分如下錘頭部分:CSiMnCrMoNiCu P S
2.850.460.6816. 580.50 0. 560. 43 0. 043 0. 038
錘柄部分:CSiMnPS
0.420.510.650. 0360.032 經過實踐對比，采用高錳鋼材質錘頭時，使用8小時就要更換，采用鐵道鋼鍛打錘 頭時，使用12小時進行更換，而使用本發明的液態復合雙金屬復合錘頭時，可連續工作36小時。實施例2內蒙古烏蘭浩特紅光采石場1400式錘破機，錘頭重量23kg。由于該錘頭使用 時間較長，故錘柄部分要求有一定的強度，本發明的液態復合雙金屬錘頭使用了如下成分 (wt% )錘頭部分:CSiMnCrMoNiCuP S
2.960.510.7215. 850.520.60 0.42 0.041 0.032
錘柄部分:CSiMnCrMoPS
0.480.510.961. 180.230.036 0.025經過實踐對比，采用高錳鋼材質最多使用24小時就得更換，經采用本發明的液態 復合雙金屬復合錘頭(2組每組16個)，其平均壽命達到102小時。實施例3內蒙古海拉爾富強碎石廠，箱式1400錘破機，錘頭重量28kg。需要強調的是，箱式 錘破機與臥式錘破機下料方式不盡相同，故磨損部位有差異，臥式錘破基本上只磨損錘頭 部分，而箱式錘破磨損錘頭的同時對錘柄磨損也較嚴重，本發明的液態復合雙金屬錘頭采 用了如下的成分錘頭部分:CSiMnCrMoNiCuPS
3.120.500.8017. 021. 510.600.38 0.042 0.038
錘柄部分:CSiMnCrMoNiPS
0.520.480.663. 830. 500.500.035 0.032經過實踐對比，使用高錳鋼錘頭工作16小時需要更換，經采用本發明液態復合雙 金屬復合錘頭可連續工作52小時。實施例4河北省萬泉機械廠生產的立軸式1500錘破機，錘頭重量28kg，由于立軸式錘破機 與箱式錘破下料方式接近磨損狀況相似，故設計本發明的液態復合雙金屬錘頭的成分如下 (wt% )錘頭部分:CSiMnCrMoNiTiVP S
3.300.480.9616. 321.500.540.08 0.15 0.04 0.03
錘柄部分:CSiMnCrMoNiPS
0.650.460.834. 560.510.500.042 0.035經過實踐對比，使用高錳鋼錘頭時效果不好，破碎花崗巖最多使用72小時，而使 用本發明的液態復合雙金屬復合錘頭后，效果非常好，其試用4組錘頭(每組12個)，其平 均使用壽命高達256小時。盡管上文對本發明的具體實施方式
給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是， 我們可以依據本發明的構想對上述液_液復合實施方式進行各種等效改變和修改，其所產 生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種液態復合雙金屬錘頭，包括錘頭和錘柄部分，錘頭為Cr含量為15 17wt％的合金高鉻鑄鐵成分，錘柄為Cr含量不高于5wt％的碳鋼成分，雙金屬復合錘頭澆鑄完成后，在熱處理爐中于950℃±20℃保溫3 5小時后空冷正火，再于250℃±20℃空氣中回火3 5小時制成。
2.如權利要求1所述的液態復合雙金屬錘頭，其特征在于，基于合金高鉻鑄鐵的 重量，以重量百分比計，Cr含量為15-17wt%的合金高鉻鑄鐵含有C2. 85-3. 30 %, Si 0. 46-0. 51%, Mn 0. 68-0. 96%, Cr 15. 85-17. 02%, Mo 0. 50-1. 51%, Ni 0. 54-0. 60%, Cu 0. 38-0. 43%, P 0. 04-0. 043%, S 0. 03-0. 038%。
3.如權利要求2所述的液態復合雙金屬錘頭，其特征在于，還可以含有0.08襯％的Ti 和 / 或 0. 15wt%&V。
4.如權利要求1所述的液態復合雙金屬復合錘頭，其特征在于，基于碳鋼的重量， 以重量百分比計，Cr含量不高于5wt%的碳鋼含有C 0. 42-0. 65%, SiO. 46-0. 51%, Mn 0. 65-0. 96%,Cr 0-4. 56%,Mo 0-0. 51%,Ni 0-0. 50%,P0. 035-0. 042,S 0.025-0.035%。
5.一種權利要求1-4之一的液態復合雙金屬錘頭的制造方法，包括以下步驟1)木型制作在復合錘頭的木型上設定雙金屬分界線，并在分界線上設計澆口和溢流孔的位置，在 錘頭的頂部設補縮冒口，其中，雙金屬分界線設置在錘頭磨損部分以下，澆口設置在與雙金 屬分界線平行的位置，溢流孔設置在錘頭側面即雙金屬分界線平行位置的一側，補縮冒口 設置在錘頭頂部以便從冒口上部既可觀察其鋼層表面溫度也可用測溫儀測定鋼層表面溫 度；2)砂型制作雙金屬復合錘頭的砂型使用水玻璃硬化砂，制作砂型時要考慮強度并設計合理的用砂 量，砂型完成后要在型腔部分刷上涂料，并要充分烘烤干燥，錘頭芯子也要刷好涂料烘干待 用，其中澆口與冒口部分刷涂或不刷涂涂料，砂型完全烘干后即可組型，等待澆注；3)澆注工藝對應錘柄的鋼液和錘頭的高鉻鐵液要在不同爐中分別冶煉，并要同時達到所要求的出 爐溫度，鋼液出爐溫度為1580°C _1620°C，高鉻鑄鐵液溫度為1520°C _1560°C，經過完全脫 氧和除氣以保證無夾雜，之后進行澆注；鋼液澆注溫度為1520°C -1560°C，鐵液澆注溫度為 1380 0C -1440 0C ；鋼液澆注完成后，待鋼水流盡即可堵住溢流孔，間隔一段時間即可澆注鐵液，其間隔時 間由復合錘頭厚度鋼液與鐵液溫度來確定，最長間隔時間不可超過30秒；澆注完成30分鐘 后進行打箱；4)熱處理工藝液態復合雙金屬錘頭于高溫電爐中加熱到950°C 士20°C的溫度并保溫3-5小時，然后 空冷正火，；將正火后的復合錘頭在高溫回火爐中進行250°C 士20°C回火處理3-5小時，回 火處理氣氛為空氣即獲得液態復合雙金屬復合錘頭。
6.如權利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述空冷正火為吹風冷卻方式的空冷 正火。
全文摘要
本發明公開了一種液態復合雙金屬錘頭，包括錘頭和錘柄部分，錘頭為Cr含量為15-17wt％的合金高鉻鑄鐵成分，錘柄為Cr含量不高于5wt％的碳鋼成分，液態復合雙金屬錘頭澆鑄完成后，在熱處理爐中于950℃±20℃保溫3-5小時后空冷正火，再于250℃±20℃空氣中回火3-5小時制成。此外，本發明也公開了一種制造液態復合雙金屬復合錘頭的方法。本發明通過有效控制二種鋼液的澆注溫度、澆注速度以及間隔時間，使得二種鋼達到良好的冶金結合，鋼液脫氧去氣操作合理，避免了結合部的氣泡和夾雜，使得結合部分強度、韌性得以提高。不會發生錘柄、錘頭分離，破損等現象，且顯著延長了使用壽命，比原來的錘頭使用壽命提高200-400％。
文檔編號C22C37/10GK101905184SQ200910143509
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月3日 優先權日2009年6月3日
發明者宋寶珠, 康新 申請人:康新