長壽命耐磨破碎機(jī)輥?zhàn)拥拈_發(fā)

長壽命耐磨破碎機(jī)輥?zhàn)拥拈_發(fā)

我們公司在一家預(yù)制裝配廠生產(chǎn)的破碎輥?zhàn)訅勖?，不耐堿。經(jīng)過三個(gè)多月的運(yùn)行，質(zhì)量出現(xiàn)了問題。有許多缺陷，如砂、裂紋和收縮孔，嚴(yán)重制約了制造廠的正常生產(chǎn)。為了改變這種動(dòng)局面，我們決定開發(fā)和開發(fā)長壽命抗疲勞燥齒輥。1配方設(shè)計(jì)中主要元素的設(shè)計(jì)破碎機(jī)的主要工作結(jié)構(gòu)是兩對輥?zhàn)酉嘞蛐D(zhuǎn)時(shí),物料進(jìn)入兩輥間,受到高擠壓力和摩擦力而得以破碎。破碎機(jī)輥?zhàn)幼鳛橛绊懫扑闄C(jī)使用狀況的一個(gè)主要構(gòu)件,必須有良好的耐磨性和較強(qiáng)的韌性,以保證破碎機(jī)輥?zhàn)臃圻^程中不斷裂和有較長的使用壽命;輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),最大直徑為φ900mm,總高度為700mm,輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)如圖1。為得到所需的組織結(jié)構(gòu)以滿足破碎機(jī)輥?zhàn)拥氖褂靡?并盡量降低生產(chǎn)成本,確定輥?zhàn)硬馁|(zhì)選用高碳低合金鋼。在成分設(shè)計(jì)中,主要考慮了以下若干方面:碳是影響鑄鋼強(qiáng)度、硬度、韌塑性及淬透性的主要元素。碳含量過低,破碎輥的強(qiáng)度和硬度低。為得到具有一定硬度的珠光體和適量的碳化物,碳含量不能低。但若碳含量過高,則易形成網(wǎng)狀、粗大碳化物,會降低破碎輥的韌性。為此,選擇碳含量為0.8%~0.9%。鉻是主要合金元素,在改變組織和性能時(shí)的作用較強(qiáng),且價(jià)格相對較低;鉻還可以固溶強(qiáng)化基體,同時(shí)又是較強(qiáng)的碳化物形成元素,與碳結(jié)合形成高硬度的顆粒狀碳化物,有利于提高鋼的硬度。選擇鉻含量為1.0%~1.5%。鉬能顯著提高鋼的淬透性,同時(shí)起固溶強(qiáng)化基體的作用,與鉻、錳等易導(dǎo)致回火脆性的元素配合使用,能降低或抑制回火脆性。釩是強(qiáng)碳化物形成元素,有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化和細(xì)化晶粒的作用,能提高鋼的回火穩(wěn)定性。鉬、釩是貴重元素,對鋼的成本影響很大。選擇鉬含量為0.2%~0.5%,釩<0.5%。稀土元素是很好的脫硫、除氣劑,能除去鋼中的有害雜質(zhì),凈化鋼液,改善夾雜物的形態(tài),細(xì)化晶粒,提高鋼的韌塑性,并能改善鋼的鑄造性能。生產(chǎn)中作爐前沖包處理。具體的化學(xué)成分為:ω(C)=0.8%~0.9%,ω(Si)=0.8%~1.5%,ω(Mn)=0.6%~1.5%,ω(Cr)=1.0%~1.5%,ω(Mo)=0.2%~0.5%,ω(V)=0.2%~0.4%,ω(RE)=0.3%~0.4%,ω(P、S)<0.04%。2雕塑生產(chǎn)工藝2.1建立實(shí)樣木模造型由于破碎機(jī)輥?zhàn)邮俏夜緸榭偣緹Y(jié)廠長期供應(yīng)的冶金備件,為了保證鑄件質(zhì)量,提高砂型緊實(shí)度,防止鑄件脹箱、縮孔,確定模型、芯盒采用實(shí)樣木模造型。模型結(jié)構(gòu)如圖2。為了方便制芯,將中間芯子分成兩部分,為防止偏芯,在下部芯子上設(shè)有芯座,芯座高度80mm,底部芯頭高度設(shè)計(jì)為100mm。2.2芯子表面砂膠結(jié)合理選用型砂,兼顧表面粗糙度與解決清砂難問題即與鋼液接觸的內(nèi)表面由于受鋼液的熱作用時(shí)間較長,在芯子表面采用耐高溫的鉻鐵礦砂,這種砂具有很高的耐火度,防止鑄件粘砂,保證鑄件光潔,但這種砂價(jià)格較高,為了節(jié)約成本,只可采用薄薄的一層,厚度約10mm~15mm,芯子內(nèi)層采用高溫下能自動(dòng)分解,易潰散的低價(jià)人工粉碎的石灰石砂,以利于清砂;砂型型腔采用石英砂,刷鋯英粉涂料二次。2.3鑄造模擬及系統(tǒng)設(shè)置合理的澆冒口系統(tǒng),需要精確計(jì)算出鑄件的熱節(jié),在熱節(jié)處放置適當(dāng)?shù)拿翱?在冒口下增設(shè)補(bǔ)貼,保證冒口形成順序凝固,獲得致密鑄件。根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn),制定初始工藝方案,并采用華鑄CAE鑄造仿真模擬軟件,按初始工藝對輥?zhàn)舆M(jìn)行仿真凝固模擬、分析和論證,掌握溫度場和流動(dòng)場的變化規(guī)律,以此調(diào)整冒口和澆口的大小和數(shù)量,優(yōu)化鑄造工藝,保證鑄件的順序凝固和金屬液的有效補(bǔ)縮,保證獲得無縮孔、無縮松、組織致密的輥?zhàn)予T件。澆冒口工藝如圖3,鑄造仿真凝固模擬鑄造件無縮孔見圖4。采用腰形13號保溫暗冒口4個(gè),高度500mm,澆注系統(tǒng)采用底注快澆的方式。直澆口、橫澆口采用耐火磚專用澆口,直徑φ80mm各一道,內(nèi)澆口采用φ60mm耐火磚專用澆口四道。2.4澆注溫度和澆注速度的影響鋼液的純凈度及澆注溫度直接影響輥?zhàn)予T件的質(zhì)量。S、P等有害元素含量越高,裂紋傾向性越大,鋼中夾雜物與偏析越嚴(yán)重,越易造成應(yīng)力集中。澆注溫度越高,凝固收縮越大,熱裂紋、縮孔、縮松、粘砂的產(chǎn)生機(jī)率也越大。加強(qiáng)工序質(zhì)量控制,采用變質(zhì)處理及鋼包底吹氬技術(shù)嚴(yán)格控制鋼液質(zhì)量,減少鋼液中氣體及有害元素含量,控制澆注溫度和澆注速度,增加鋼液的補(bǔ)縮能力,保證鑄件組織致密。冶煉時(shí)成分按中線控制,爐前脫氧,在包內(nèi)采用稀土硅進(jìn)行孕育變質(zhì)處理,出鋼溫度控制在1600℃~1620℃。2.5澆口杯和鋼包合箱前做到五檢查:出氣孔是否暢通(冒口、芯頭、芯座);尺寸形狀是否符合圖紙;澆冒口系統(tǒng)內(nèi)和型腔內(nèi)是否干凈;芯頭、芯座間隙是否填嚴(yán),防止鋼液鉆入或跑火;合箱卡子緊好后,分型面是否合嚴(yán),以防跑火。放箱的地面要平整,劃出十字出氣道。澆口杯一定要用直徑為φ80mm的耐火材料制的漏斗,不許用砂質(zhì)澆口杯。澆注時(shí)及時(shí)引火,并采取防跑火措施。澆注:澆注原則,大流快澆。鋼包采用底注式澆包,不許用新砌的鋼包。鋼包必須保持干燥,烘包溫度要保證在700℃以上。鎮(zhèn)靜時(shí)間,鋼液在包內(nèi)鎮(zhèn)靜時(shí)間大于7min,以便雜質(zhì)上浮。澆注溫度:1510℃~1530℃。用熱電偶測溫儀測溫。2.6夏季夏季h根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),參照理論保溫曲線,確定澆注后保溫時(shí)間為冬季25h~26h,夏季26h~28h。由于該件為低合金高碳鋼,氣割冒口時(shí)裂紋傾向大,為防止氣割裂紋,采用熱割冒口,熱割溫度大于260℃,為了降低成本采用清砂后利用鑄件本體余熱進(jìn)行熱割冒口,熱割后立即進(jìn)退火窯進(jìn)行保溫緩冷。3熱處理工藝方案的確定熱處理工藝設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是保證獲得均勻一致的細(xì)珠光體組織和彌散分布的小顆粒狀碳化物,消除網(wǎng)狀碳化物,并要獲得細(xì)晶組織,防止晶粒長大。熱處理質(zhì)量的好壞對輥?zhàn)拥恼w性能影響也較大,為了獲得合格的組織和性能,首先對試塊進(jìn)行熱處理,然后總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果后,確定最佳熱處理工藝方案。采用890℃均勻化退火+740℃球化退火的預(yù)備熱處理和870℃正火+560℃高溫回火熱處理。既可保證技術(shù)要求的性能,又獲得了良好的顯微組織和細(xì)晶粒度,從而杜絕因粗大晶粒和嚴(yán)重網(wǎng)狀碳化物導(dǎo)致破碎機(jī)輥?zhàn)訑嗔训奈：Α?工藝優(yōu)化,確定澆口、冒口采用高碳低合金鋼材質(zhì),通過合金化特別是添加釩、稀土等微量元素,并結(jié)合采用合理的熔煉工藝,通過計(jì)算機(jī)工藝優(yōu)化,合理設(shè)置澆口,冒口,控制澆注溫度及采用合理的熱處理工藝,有效地細(xì)化了晶粒、強(qiáng)韌化基體及獲