一种大型矿用挖掘机部件主动轮的铸造工艺

摘要

本发明涉及一种大型矿用挖掘机部件主动轮的铸造工艺，采用电弧炉炉温保持在1550～1560℃之间冶炼，加入铝、稀土和硅锆合金进行强脱氧，钢包吹氩气净化去除杂质，最终钢水内含氧量≤60PPm；严格控制浇注温度使之保持在1550～1560℃范围内，保证优质钢水浇注，型砂采用铬铁树脂砂，落砂后装炉正火，正火温度为900～910℃，在不低于300～500℃温度下去除冒口、修磨精整，用样板检查主动轮凸块位置，粗加工后在550℃左右的温度下回火、在920～930℃的温度下整体调质。提高了主动轮的抗弯、抗扭强度和表面接触强度，提高了传动零件的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于金属铸造技术领域，涉及一种大型矿用挖掘机部件主动轮的铸 造工艺。

背景技术

随着国内外露天矿山生产规模的日趋扩大，采矿工艺和设备技术水平日益 提高，为了进一步提高企业的经济效益和劳动生产率，降低生产成本，更大 规格的矿用挖掘机已经开始逐步取代小规格的挖掘设备，露天采装设备（挖掘 机）向大型化发展已经是不可逆转的大趋势。几乎所有的露天矿山在新建、改 建和扩建中均选择了性能更加完善、技术水平更先进、可靠性更好、生产效率 更高、更易于维护和保养、设备消耗更低、使用寿命更长、价格功能比更优的 大规格矿用挖掘机。目前国际上开发生产大型矿用挖掘机的企业主要有美国P&H 公司、美国Bucyrus公司、中国太原重工股份有限公司、俄罗斯奥姆斯（OMZ） 矿山设备公司和乌拉尔重型机器厂等。主动轮（驱动轮）是大型挖掘机行走部 分的主要部件各项性能要求高，现在的制造工艺都采用铸造成型，但铸造工艺 和热处理工艺各不相同，要保证内在质量和各种机械性能要求，性能不好易造 成磨损或裂断等问题。本发明的铸造工艺，采用外冷铁辅助冒口达到顺序凝固， 啮合面中频淬火，提高了主动轮的抗弯、抗扭强度和表面接触强度，提高了传 动零件的使用寿命。

发明内容

为了解决上述存在的问题，发明了一种大型矿用挖掘机部件主动轮的铸造 工艺。

技术方案

一种大型矿用挖掘机部件主动轮的铸造工艺，采用电弧炉冶炼，加入铝、 稀土和硅锆合金进行强脱氧，钢包吹氩气净化去除杂质，最终钢水内含氧量≤ 60PPm（重量比）；严格控制浇注温度使之保持在1550～1560℃范围内，保证优质 钢水浇注，浇注时保温；型砂采用铬铁树脂砂，落砂后装炉正火，正火温度为 900～910℃，在不低于300～500℃温度下去除冒口、修磨精整，用样板检查主动 轮凸块位置，粗加工后在550℃左右的温度下回火、在920～930℃的温度下整体 调质。

浇注时采用外冷铁辅助冒口达到顺序凝固，芯子中放一定量的干砂。

浇注时保温温度为1510-1560℃，时间为4-6小时。

优质钢水的组成如表1：

表1：钢水的组成

本发明钢包吹氩气净化时间为2-4分钟，吹入氩气流量使钢包上钢水面翻 花即可。

本发明采用啮合面中频淬火是提高主动轮产品质量。

发明的显著效果

本发明的大型矿用挖掘机部件主动轮的铸造工艺，提高了主动轮的抗弯、 抗扭强度和表面接触强度，提高了传动零件的使用寿命。铸造的大型矿用挖掘 机部件主动轮通过检测铸件完全符合美国ASTM标准，抗拉强度≥130Ksi，实 际达到136Ksi;屈服强度≥115Ksi，实际达到118Ksi;延伸率≥11%，实际12%； 断面收缩率≥25%，实际26.5%；硬度BHN≥320，实际达到327。表面MT（磁 粉探伤）探伤达到了ASTME709、ASTME125线性显示2级的要求，UT（超 声波探伤）探伤达到了ASTMA609标准关键区域1级，其它Ⅱ级的要求。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明要发明，但并不是对本发明的进一步限定。

大型矿用挖掘机部件主动轮的生产流程：造型——浇注——保温——落砂 ——热处理——精整。

实施例1

采用电弧炉冶炼钢，用加入铝、稀土和硅锆合金进行强脱氧，最终钢水内 含氧量≤60PPm，钢包吹氩气钢包上钢水面翻花，维持2分钟，净化去除杂质， 造型，严格控制浇注温度使之保持在1550～1560℃范围内，保证优质钢水浇注， 型砂采用铬铁树脂砂，保温温度1550℃、时间4小时，采用外冷铁辅助冒口达 到顺序凝固，落砂后装炉正火，正火温度为900～910℃，在不低于300～500℃温 度下去除冒口、修磨精整，用样板检查主动轮凸块位置，粗加工后在550℃左右 的温度下回火、在920～930℃的温度下整体调质。

制备的主动轮性能测试结果为：完全符合美国ASTM标准，抗拉强度为 136Ksi;屈服强度为118Ksi;延伸率12%；断面收缩率为26.5%；硬度（BHN）为 327。表面MT（磁粉探伤）探伤达到了ASTME709、ASTME125线性显示2 级的要求，UT（超声波探伤）探伤达到了ASTMA609标准关键区域1级，其 它Ⅱ级的要求。

实施例2

采用电弧炉冶炼钢，用加入铝、稀土和硅锆合金进行强脱氧，最终钢水内 含氧量≤60PPm，钢包吹氩气钢包上钢水面翻花，维持4分钟，净化去除杂质， 造型，严格控制浇注温度使之保持在1550～1560℃范围内，保证优质钢水浇注， 型砂采用铬铁树脂砂，保温温度1560℃、时间6小时，采用外冷铁辅助冒口达 到顺序凝固，落砂后装炉正火，正火温度为900～910℃，在不低于300～500℃温 度下去除冒口、修磨精整，用样板检查主动轮凸块位置，粗加工后在550℃左右 的温度下回火、在920～930℃的温度下整体调质。

制备的主动轮性能测试结果为：完全符合美国ASTM标准，抗拉强度为 135Ksi;屈服强度为118Ksi;延伸率12%；断面收缩率为27.5%；硬度（BHN）为 327。表面MT（磁粉探伤）探伤达到了ASTME709、ASTME125线性显示2 级的要求，UT（超声波探伤）探伤达到了ASTMA609标准关键区域1级，其 它Ⅱ级的要求。

实施例3

采用电弧炉冶炼钢，用加入铝、稀土和硅锆合金进行强脱氧，最终钢水内 含氧量≤60PPm，钢包吹氩气钢包上钢水面翻花，维持3分钟，净化去除杂质， 造型，严格控制浇注温度使之保持在1550～1560℃范围内，保证优质钢水浇注， 型砂采用铬铁树脂砂，保温温度1550℃、时间5小时，采用外冷铁辅助冒口达 到顺序凝固，落砂后装炉正火，正火温度为900～910℃，在不低于300～500℃温 度下去除冒口、修磨精整，用样板检查主动轮凸块位置，粗加工后在550℃左右 的温度下回火、在920～930℃的温度下整体调质。

制备的主动轮性能测试结果为：完全符合美国ASTM标准，抗拉强度为 140Ksi;屈服强度为120Ksi;延伸率12%；断面收缩率为26.5%；硬度（BHN）为 328。表面MT（磁粉探伤）探伤达到了ASTME709、ASTME125线性显示2 级的要求，UT（超声波探伤）探伤达到了ASTMA609标准关键区域1级，其 它Ⅱ级的要求。