一种超细破碎机锤头耐磨材料的制备方法

摘要

本发明公开了属于新型耐磨材料制备技术领域的一种超细破碎机锤头耐磨材料制备方法，锤头耐磨材质的由C：3-4wt%，V：8-10 wt %，W：1-3 wt %，Mo：0.1-0.3 wt %，P:≤0.06 wt %，S：≤0.06 wt %，其余为铁组成。制备过程包括进行材料配比、在酸性中频感应电炉中熔炼，加入硅铁、锰铁进行脱氧，最终加入纯铝进行脱氧，脱氧完成后立即浇入放有由纳米级稀土镁硅铁合金构成的变质剂的浇包中，用改性后耐磨材料浇注破碎机锤头，锤头的硬度在65HRC，冲击韧性在10J/cm2以上，具有良好的耐磨性和高的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于新型耐磨材料制备技术领域，特别涉及一种超细破碎机锤头耐磨材料制备方法。

背景技术

在矿山、冶金、电力和建材等工业领域中，破碎机械占有相当大的比例，其中大部分配件都是易磨损件。据统计，我国每年由于这种磨损而消耗的钢材达百万吨，耗资40亿元以上。因此，研制开发新型耐磨材料，提高零配件的使用寿命具有十分重要的意义。

破碎机是水泥、陶瓷、矿山、电力等行业广泛使用的破碎机械，锤头是破碎机中破碎物料的主要部件，该部件在使用中锤柄不断承受交变的弯曲应力和冲击力，而锤头部位则主要承受较强的冲击力和摩擦力。目前，破碎、粉碎机械的锤头多年来一直延用高锰钢制造。但由于工况条件的冲击作用小，不能使高锰钢得到充分硬化，因而耐磨性不高。据现场反映，高锰钢配件的寿命普遍较低。例如，用锤式破碎机破碎石灰石，其锤头的使用寿命为7-20天，板锤的寿命为3天左右。破碎石灰石的板锤寿命为1-3天。所以国内外纷纷研制新的耐磨材料取代高锰钢。因此, 研究和开发新型耐磨锤头, 减少材料磨损, 降低成本，提高生产率，对节能减排具有重要的应用价值。

最近研究表明，高钒高速钢不仅有很高的硬度和相当高的韧性，而且具有良好的耐磨性，作为新型耐磨材料备受关注，已有的研究表明，高钒高速钢的耐磨性是高铬铸铁的3倍以上，是高锰钢的10倍以上，已被应用于轧辊、锤头和球磨机衬板等多种耐磨件。当前我国正处于高钒高速钢的研发和应用起步阶段，本文采用以V为主要元素，添加一定量的W、Mo等合金元素，通过成分配比、熔炼浇注和变质处理和热处理等工艺，生产制备超细破碎机锤头耐磨材料，满足生产要求，提高锤头的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种超细破碎机锤头耐磨材料的制备方法，特征在于，包括如下步骤：

1）耐磨材料成分百分比组成：C：3-4wt%，V：8-10 wt %，W：1-3 wt %，Mo：0.1-0.3 wt %，P:≤0.06 wt %，S：≤0.06 wt %，其余为铁；

2）采用高碳钒铁、钨铁、钼铁、普通废钢、生铁按照步骤1）的C：3-4wt%，V：8-10 wt %，W：1-3 wt %，Mo：0.1-0.3 wt %，P:≤0.06 wt %，S：≤0.06 wt %进行计算配料，采用100kg酸性中频感应电炉进行熔炼，待铁水的温度达到1450-1500℃时，依次加入硅铁、锰铁进行脱氧，最终加入纯铝进行脱氧，纯铝加入量以完全脱氧为准，然后将铁水冲入浇包中，浇注温度为1380-1400℃；

3）在浇包底部放入一次纳米改性变质剂，同时在浇注到型腔时，采用边浇注边加入二次纳米改性变质剂，进行二次改性变质细化；

4）锤头的铸造及热处理

锤头的铸造采用金属型铸造，涂料适用石墨粉，浇注10-12小时后开箱空冷，打掉浇冒口，清理飞边和毛刺；然后对锤头进行热处理，其热处理方法为淬火加低温回火，即将锤头缓慢升温到1000-1100℃，保温4-5小时，然后在空气中冷却到室温；将淬火后的耐磨件加热到200-300℃，保温3-4小时，工件的硬度为65HRC，冲击韧性在10J/cm²以上。

所述步骤2）中硅铁的牌号为FeSi75-A，加入量为0.2－0.5kg；锰铁的牌号为FeMn78C1.5，加入量为0.2－0.5kg。

所述一次、二次改性变质剂均为纳米改性变质剂，其中一次改性变质剂采用由纳米级稀土镁硅铁合金构成的微米级喂料，微米级喂料粒度为30-100μm，加入量为铸件重量的2-3%；纳米粉的粒度为300-500nm。

所述二次改性变质剂的加入量为铸件重量的1-3 wt%。

所述纳米级稀土镁硅铁合金的牌号FeSiMg8RE7。

本发明的有益效果是超细破碎机锤头材料具有如下特点：

（1）采用改性的纳米稀土镁硅铁合金喂料，使纳米级的变质剂能够加入到铁水中，提高变质效果。

（2）采用二次变质处理，能够使耐磨材料的变质效果良好。

（3）该耐磨材料具有硬度为65HRC，冲击韧性在10J/cm²以上，适用于强烈磨损的耐磨件，本发明耐磨材料锤头硬度高、韧性好、耐磨性高，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为未处理的高钒钨耐磨铸铁扫描图。

图2为经过二次变质处理的扫描图。

具体实施方式

本发明提供一种超细破碎机锤头耐磨材料的制备方法，下面结合实施例对本发明予以说明。

实施例1

1.采用高碳钒铁（10-15kg）、钨铁(1-3kg)、钼铁(0.5-1kg)、普通废钢(70-80kg)、生铁(8-10kg)进行配料，采用100kg酸性中频感应电炉进行熔炼，待铁水的温度达到1450-1500℃时，依次加入硅铁（牌号：FeSi75-A），加入量为0.2－0.5kg。锰铁（牌号：FeMn78C1.5），加入量为0.2－0.5kg进行脱氧，最终加入纯铝进行完全脱氧，然后将铁水冲入浇包中，浇注温度为1380-1400℃；当没有加入纳米改性变质剂时，铸件的组织如图1所示。碳化物颗粒粗大，不均匀。当在浇包底部放入一次纳米改性变质剂，加入量为铸件重量的2 wt %。同时在浇注到型腔的浇注过程中采用加入二次纳米改性变质剂，其加入量为铸件重量的1.5 wt%，进行二次变质细化处理，铸件的组织如图2所示，铸件组织细化，颗粒分布均匀。纳米粉的粒度为300-500纳米，微米级喂料粒度为30-100μm。

2.锤头的铸造及热处理工艺，锤头采用金属型铸造，涂料适用石墨粉。浇注10-12小时后开箱空冷，打掉浇冒口，清理飞边和毛刺；然后进行热处理：在箱式电阻炉中进行热处理，热处理工艺为淬火加低温回火；即将锤头缓慢升温到1000-1100℃，保温4-5小时，然后在空气中冷却到室温。将淬火后的高钒钨铸铁件在200-300℃条件下保温3-4小时，即可得到硬度为65HRC以上，冲击韧性在10J/cm2以上的耐磨材料。

实施例2

1.采用中碳钒铁（10-15kg）、钨铁(2-4kg)、钼铁(1－2kg)、普通废钢(70-80kg)、生铁(10－15 kg)进行配料，采用100kg酸性中频感应电炉进行熔炼，待铁水的温度达到1450-1500℃时，依次加入硅铁（牌号：FeSi75-A），加入量为0.2－0.5kg。锰铁（牌号：FeMn78C1.5），加入量为0.2－0.5kg进行脱氧，最终加入纯铝进行脱氧，然后将铁水冲入浇包中，浇注温度为1380-1400℃；在浇包底部放入一次纳米改性变质剂，加入量为铸件重量的2.5 wt %。同时在浇注到型腔的浇注过程中采用加入二次纳米改性变质剂，其加入量为铸件重量的2 wt%，进行二次变质细化处理。纳米粉的粒度为300-500纳米，微米级喂料粒度为30-100μm。

2.锤头的铸造及热处理工艺，锤头采用金属型铸造，涂料适用石墨粉。浇注10-12小时后开箱空冷，打掉浇冒口，清理飞边和毛刺；然后进行热处理：在箱式电阻炉中进行热处理，热处理工艺为淬火加低温回火；即将锤头缓慢升温到1000-1100℃，保温4-5小时，然后在空气中冷却到室温。将淬火后的高钒钨铸铁件在200-300℃条件下保温3-4小时，即可得到硬度为60HRC以上，冲击韧性在10J/cm2以上的耐磨材料。

实施例3

1.采用低碳钒铁（10-15kg）、钨铁(2-4kg)、钼铁(1－2kg)、普通废钢(70-80kg)、生铁(20－30)进行配料，采用100kg酸性中频感应电炉进行熔炼，待铁水的温度达到1450-1500℃时，依次加入硅铁（牌号：FeSi75-A），加入量为0.2~0.5kg。锰铁（牌号：FeMn78C1.5），加入量为0.2~0.5kg进行脱氧，最终加入纯铝进行脱氧，然后将铁水冲入浇包中，浇注温度为1350-1400℃；在浇包底部放入一次纳米改性变质剂，加入量为铸件重量的3 wt %。同时在浇注到型腔的浇注过程中采用加入二次纳米改性变质剂，其加入量为铸件重量的2.5 wt%，进行二次变质细化处理。纳米粉的粒度为300-500纳米，微米级喂料为30-100μm。

2.锤头的铸造及热处理工艺，锤头采用金属型铸造，涂料适用石墨粉。浇注10-12小时后开箱空冷，打掉浇冒口，清理飞边和毛刺；然后进行热处理：在箱式电阻炉中进行热处理，热处理工艺为淬火加低温回火；即将锤头缓慢升温到1000-1100℃，保温4-5小时，然后在空气中冷却到室温。将淬火后的高钒钨铸铁件在200-300℃条件下保温3-4小时，即可得到硬度为60HRC以上，冲击韧性在10J/cm2以上的耐磨材料。