王有才/托里縣金福黃金礦業(yè)有限責任公司

芻議礦山機械設備鑄件鑄造工藝的關鍵

王有才/托里縣金福黃金礦業(yè)有限責任公司

業(yè)內(nèi)人士都很清楚，碳鋼或錳鋼是礦山機械鑄件在鑄造時通常所采用的材質(zhì)，這些材質(zhì)的鑄件在進行鑄造時，需要注意的最大問題就是鑄件的耐磨性。因此，欲想提升鑄件的鑄造工藝，首當其沖便是提升鑄件的耐磨性！

礦山機械；機械設備；鑄件鑄造；工藝關鍵

眾所周知，對于對于礦產(chǎn)開采企業(yè)而言，要想保證礦產(chǎn)開采量，就應不斷增強礦產(chǎn)的開采能力，提高礦山機械設備質(zhì)量，提高機械鑄件鑄造工藝——只有這樣，才能滿足市場需求，為企業(yè)贏得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。如今，社會經(jīng)濟的快速發(fā)展刺激了各種礦石需求量的急劇增加，隨之也帶動了市場對于礦山機械設備鑄件的需求日益加大，這種情況下，對礦山機械設備鑄件鑄造工藝的要求也越來越高、越來越嚴格。業(yè)內(nèi)人士都很清楚，碳鋼或錳鋼是礦山機械鑄件在鑄造時通常所采用的材質(zhì)，這些材質(zhì)的鑄件在進行鑄造時，需要注意的最大問題就是鑄件的耐磨性。因此，欲想提升鑄件的鑄造工藝，首當其沖便是提升鑄件的耐磨性！

簡而言之，在礦山機械設備鑄件鑄造工藝中，需要提升和加強的方面有很多，其中耐磨性是重中之重！

本文通過對礦山機械設備耐磨性鑄件的介紹分類，提出錳鋼鑄件在鑄造時需通過改善錳鋼的致密度和加強熱處理工藝，以加強錳鋼的耐磨性能。值得一提的是，提高錳鋼耐磨性能的途徑并不僅限于上述兩種，還有很多其他的工藝改造，如改善錳鋼的晶粒度，對錳鋼的表面脫碳處理，都能提高錳鋼的耐磨性能。

1.礦山機械設備鑄件耐磨性種類

毋庸置疑，近年來中國在機械設備的耐磨鑄件鑄造方面取得了快速發(fā)展，技術水平已經(jīng)達到了國際先進水平。更讓人振奮的是，磨球、襯板等耐磨鑄件甚至已出口海外。掐指算來，礦山機械的耐磨鑄件有許多種，最主要的有以下三種：

1.1 非錳系耐磨合金鋼

由于人們對礦石開采技術的要求越來越高，非錳系耐磨合金鋼得到了研發(fā)和推廣應用。非錳系耐磨合金鋼主要使用在礦山機械設備中濕式球磨機襯板。這是一種低碳高合金鑄鋼襯板，非常適合用于濕式球磨機中。應用試驗顯示，非猛系耐磨合金鋼的使用壽命是高錳鋼襯板的兩倍，這樣的效果大大提升了球磨機的使用效率，同時也表明非猛系耐磨合金鋼在將來的應用中會不斷擴大和廣泛推廣。

在未來工藝提升中，重點應放在不斷提高鑄造工藝和合金鋼熱處理工藝優(yōu)化上?？偠灾夹g的不斷進步，促使高強度、高耐磨性中碳耐磨合金取得了快速的發(fā)展，硬度50HRC的合金鋼，akn達到200J／cm2：硬度55HRC的合金鋼，akn達到100 J／cm2，使得耐磨合金鋼不僅耐磨性得到了巨大的提高，硬度和韌性也得到了加強。

1.2 耐磨白口鑄鐵

在耐磨鑄件中，鉻系白口鑄鐵不僅是耐磨鑄鐵的主流，而且在國內(nèi)外應用也最為廣泛。Crl5、Cr26型耐磨白口鑄鐵是高鉻耐磨鑄鐵，是現(xiàn)在質(zhì)量最好和技術最為成熟的一種。隨著技術的不斷研發(fā)，鉻硅耐磨鑄鐵和低鉻耐磨鑄鐵也得到了研發(fā)和生產(chǎn)，其耐磨性能優(yōu)于高鉻耐磨鑄鐵，未來的市場前景更好。在未來發(fā)展中以磨球為例，需要滿足不變形、不開裂、耐磨等諸多鑄造工藝要求，更要朝著節(jié)能、環(huán)保、高質(zhì)量、高耐磨性的方向發(fā)展。另外，要求鑄造工藝也要不斷大型化、產(chǎn)業(yè)化和自動化—只有這樣做，才能與時俱進，從而在市場中占有一席之地。

1.3 奧氏體耐磨錳鋼

細數(shù)一下，奧氏體耐磨錳鋼有很多優(yōu)點，不僅韌性高、容易加工和硬化，而且強度高、耐磨性好。正是因為如此，在礦山機械設備中，奧氏體錳鋼有著非常廣泛的應用。

不可否認，在鑄件應用中（比如，圓錐式破碎機和破碎壁、旋回式破碎機襯板、錘式破碎機錘頭和濕式礦山球磨機襯板）都會廣泛的應用奧氏體錳鋼。Mnl3系列是最重要的耐磨錳鋼材料，而在一些技術發(fā)達的國家一般會采用強度更高和耐磨性能更好的的Mal3cr2奧氏體耐磨錳鋼。在發(fā)展中錳鋼技術進步取決于Si和P的含量，其中P的含量甚至要求在40.04％，在鑄造時最主要的工藝問題是如何在不降低沖擊韌性的前提下，提高錳鋼的耐磨性。

2.加強礦山機械錳鋼鑄件耐磨性鑄造工藝的關鍵

在礦山機械設備鑄件中，錳鋼的使用已經(jīng)相當廣泛，由于礦山開采時對于機械設備的強度要求極高，表現(xiàn)在設備鑄件方面就是機械設備的耐磨性，因此就如何提高錳鋼的耐磨性，分析提高礦山機械設備鑄件鑄造工藝的關鍵之所在。

2.1 首先是鑄造時改善錳鋼鑄件的致密度

鑄件的致密程度極大的影響到了錳鋼的耐磨性能，所以在進行鑄造時，工藝方面應該做一下幾個方面的考慮：

2.1.1 對于錳鋼壁厚大于四十毫米的鑄件，必須嚴格按照規(guī)范采用冒口易割片來達到補縮的目的，這樣配合外冷鐵的使用，能夠大大加強錳鋼的致密度，對于壁厚小于四十毫米的錳鋼鑄件，采用的是同時凝固的工藝技術，此時也需要配合外冷鐵。這其中可以考慮使用發(fā)熱保溫冒口，這種冒口可以提高錳鋼鑄件的出品率，保證錳鋼的耐磨性。

2.1.2 對于成批量，且形狀較為簡單的鑄件在鑄造時，盡量使用的工藝技術是金屬型掛砂工藝—這樣可以在最短時間內(nèi)，最大效率完成耐磨性錳鋼鑄造。

2.1.3 在鑄件鑄造工藝時，需要嚴格的遵守“三低操作”。三低主要指的是鑄件低溫配模、低溫鑄造、低溫出鋼。這是保證鑄件錳鋼耐磨性的關鍵和基礎。

2.2 鑄造時加強錳鋼的熱處理工藝

通過熱處理實現(xiàn)錳鋼的單一奧氏體組織，加強錳鋼自身的硬度和韌性，達到鑄件的使用標準—這是錳鋼進行熱處理的主要目的。錳鋼相對于一般的碳鋼鑄件來說，導熱性能較差，大約只有碳鋼的三分之一左右?；诖?，熱處理工藝比一般的碳鋼要求更高、更嚴?？紤]到在進行熱處理時，錳鋼可能會出現(xiàn)變形或者開裂的質(zhì)量問題，因此要求襯板在裝置時需要采用豎裝，并對錳鋼進行預熱處理，以防止熱漲冷縮導致錳鋼變形開裂。

2.2.1 首先，對于厚壁的錳鋼鑄件，要緩慢的加熱到650℃，并進行3個小時的預處理，此時已經(jīng)可以使部分的奧氏體發(fā)生分解，分解量可以達到一半以上。這個過程會導致分解物存在鐵元素和碳化物，形成奧氏體晶粒細化，少量的晶粒是在允許范圍之內(nèi)的。

2.2.2 其次，通過預熱處理之后，加熱到1100℃，保持6小時左右。這個過程需要注意不能使溫度過高導致鑄件脫碳，所以保溫的時間要決定于錳鋼的壁厚，根據(jù)25m／h進行計算，保證組織的碳化物溶解。

2.2.3 再次，通過預熱和加熱的兩個過程．需要進行迅速的水冷，進行水韌處理。錳鋼在水韌處理時，入水的溫度大約是1000攝氏度，入水經(jīng)過三次以上的擺動，過程中注入冷卻循環(huán)水。防止水的溫度太高。

2．2．4 最后，水韌處理要保持8小時450℃。之后會得到奧氏體，這樣就會形成猛鋼的高強度，增加錳鋼的屈服強度，從而加強錳鋼的整體耐磨性能。其中需要注意的是對于水韌的溫度把握和控制一定要精確到位。溫度高于450℃，碳化物會變得粗大形成針狀，這種分布降低了錳鋼的韌性，不能達到良好的耐磨性能。

3.結束語

總之，市場對各種礦石的需求量不斷增大，加之礦產(chǎn)資源的開采難度越來越大—這兩者構成了礦產(chǎn)開采中最突出的矛盾！基于此，為了滿足市場需求并保證礦石開采質(zhì)量，就務必要熟練掌握礦山機械設備鑄件鑄造工藝的關鍵，以精益求精的工作態(tài)度，從嚴要求，從而保證礦山機械設備鑄件的質(zhì)量，更好地服務社會。

[1]宋量．礦山耐磨鑄件的生產(chǎn)和應用[N]．中國建材報．2009(09)．

[2]魯云．大型礦山機械鑄件鑄造工藝分析[J]．寧夏機械，2010(04)．