芻議礦山機(jī)械設(shè)備鑄件鑄造工藝的關(guān)鍵

【摘 要】業(yè)內(nèi)人士都很清楚，碳鋼或錳鋼是礦山機(jī)械鑄件在鑄造時(shí)通常所采用的材質(zhì)，這些材質(zhì)的鑄件在進(jìn)行鑄造時(shí)，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(dāng)其沖便是提升鑄件的耐磨性！

【關(guān)鍵詞】礦山機(jī)械；機(jī)械設(shè)備；鑄件鑄造；工藝關(guān)鍵

眾所周知，對(duì)于對(duì)于礦產(chǎn)開采企業(yè)而言，要想保證礦產(chǎn)開采量，就應(yīng)不斷增強(qiáng)礦產(chǎn)的開采能力，提高礦山機(jī)械設(shè)備質(zhì)量，提高機(jī)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(jì)效益和社會(huì)效益。如今，社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(dòng)了市場對(duì)于礦山機(jī)械設(shè)備鑄件的需求日益加大，這種情況下，對(duì)礦山機(jī)械設(shè)備鑄件鑄造工藝的要求也越來越高、越來越嚴(yán)格。業(yè)內(nèi)人士都很清楚，碳鋼或錳鋼是礦山機(jī)械鑄件在鑄造時(shí)通常所采用的材質(zhì)，這些材質(zhì)的鑄件在進(jìn)行鑄造時(shí)，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(dāng)其沖便是提升鑄件的耐磨性！

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

本文通過對(duì)礦山機(jī)械設(shè)備耐磨性鑄件的介紹分類，提出錳鋼鑄件在鑄造時(shí)需通過改善錳鋼的致密度和加強(qiáng)熱處理工藝，以加強(qiáng)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(duì)錳鋼的表面脫碳處理，都能提高錳鋼的耐磨性能。

1.礦山機(jī)械設(shè)備鑄件耐磨性種類

毋庸置疑，近年來中國在機(jī)械設(shè)備的耐磨鑄件鑄造方面取得了快速發(fā)展，技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)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(jī)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(duì)礦石開采技術(shù)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(yīng)用。非錳系耐磨合金鋼主要使用在礦山機(jī)械設(shè)備中濕式球磨機(jī)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(jī)中。應(yīng)用試驗(yàn)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(jī)的使用效率，同時(shí)也表明非猛系耐磨合金鋼在將來的應(yīng)用中會(huì)不斷擴(kuò)大和廣泛推廣。

在未來工藝提升中，重點(diǎn)應(yīng)放在不斷提高鑄造工藝和合金鋼熱處理工藝優(yōu)化上。總而言之，技術(shù)的不斷進(jìn)步，促使高強(qiáng)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(dá)到200J/cm2：硬度55HRC的合金鋼，akn達(dá)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(qiáng)。

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(yīng)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(shù)最為成熟的一種。隨著技術(shù)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?yàn)槔枰獫M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(dòng)化—只有這樣做，才能與時(shí)俱進(jìn)，從而在市場中占有一席之地。

1.3 奧氏體耐磨錳鋼

細(xì)數(shù)一下，奧氏體耐磨錳鋼有很多優(yōu)點(diǎn)，不僅韌性高、容易加工和硬化，而且強(qiáng)度高、耐磨性好。正是因?yàn)槿绱耍诘V山機(jī)械設(shè)備中，奧氏體錳鋼有著非常廣泛的應(yīng)用。

不可否認(rèn)，在鑄件應(yīng)用中（比如，圓錐式破碎機(jī)和破碎壁、旋回式破碎機(jī)襯板、錘式破碎機(jī)錘頭和濕式礦山球磨機(jī)襯板）都會(huì)廣泛的應(yīng)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(shù)發(fā)達(dá)的國家一般會(huì)采用強(qiáng)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(shù)進(jìn)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(shí)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(qiáng)礦山機(jī)械錳鋼鑄件耐磨性鑄造工藝的關(guān)鍵

在礦山機(jī)械設(shè)備鑄件中，錳鋼的使用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，由于礦山開采時(shí)對(duì)于機(jī)械設(shè)備的強(qiáng)度要求極高，表現(xiàn)在設(shè)備鑄件方面就是機(jī)械設(shè)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(jī)械設(shè)備鑄件鑄造工藝的關(guān)鍵之所在。

2.1 首先是鑄造時(shí)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(jìn)行鑄造時(shí)，工藝方面應(yīng)該做一下幾個(gè)方面的考慮：

2.1.1 對(duì)于錳鋼壁厚大于四十毫米的鑄件，必須嚴(yán)格按照規(guī)范采用冒口易割片來達(dá)到補(bǔ)縮的目的，這樣配合外冷鐵的使用，能夠大大加強(qiáng)錳鋼的致密度，對(duì)于壁厚小于四十毫米的錳鋼鑄件，采用的是同時(shí)凝固的工藝技術(shù)，此時(shí)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(duì)于成批量，且形狀較為簡單的鑄件在鑄造時(shí)，盡量使用的工藝技術(shù)是金屬型掛砂工藝—這樣可以在最短時(shí)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(shí)，需要嚴(yán)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(guān)鍵和基礎(chǔ)。

2.2 鑄造時(shí)加強(qiáng)錳鋼的熱處理工藝

通過熱處理實(shí)現(xiàn)錳鋼的單一奧氏體組織，加強(qiáng)錳鋼自身的硬度和韌性，達(dá)到鑄件的使用標(biāo)準(zhǔn)—這是錳鋼進(jìn)行熱處理的主要目的。錳鋼相對(duì)于一般的碳鋼鑄件來說，導(dǎo)熱性能較差，大約只有碳鋼的三分之一左右。基于此，熱處理工藝比一般的碳鋼要求更高、更嚴(yán)。考慮到在進(jìn)行熱處理時(shí)，錳鋼可能會(huì)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(shí)需要采用豎裝，并對(duì)錳鋼進(jìn)行預(yù)熱處理，以防止熱漲冷縮導(dǎo)致錳鋼變形開裂。

2.2.1 首先，對(duì)于厚壁的錳鋼鑄件，要緩慢的加熱到650℃，并進(jìn)行3個(gè)小時(shí)的預(yù)處理，此時(shí)已經(jīng)可以使部分的奧氏體發(fā)生分解，分解量可以達(dá)到一半以上。這個(gè)過程會(huì)導(dǎo)致分解物存在鐵元素和碳化物，形成奧氏體晶粒細(xì)化，少量的晶粒是在允許范圍之內(nèi)的。

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

2.2.3 再次，通過預(yù)熱和加熱的兩個(gè)過程.需要進(jìn)行迅速的水冷，進(jìn)行水韌處理。錳鋼在水韌處理時(shí)，入水的溫度大約是1000攝氏度，入水經(jīng)過三次以上的擺動(dòng)，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(shí)450℃。之后會(huì)得到奧氏體，這樣就會(huì)形成猛鋼的高強(qiáng)度，增加錳鋼的屈服強(qiáng)度，從而加強(qiáng)錳鋼的整體耐磨性能。其中需要注意的是對(duì)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(huì)變得粗大形成針狀，這種分布降低了錳鋼的韌性，不能達(dá)到良好的耐磨性能。

3.結(jié)束語

總之，市場對(duì)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(gòu)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(wù)必要熟練掌握礦山機(jī)械設(shè)備鑄件鑄造工藝的關(guān)鍵，以精益求精的工作態(tài)度，從嚴(yán)要求，從而保證礦山機(jī)械設(shè)備鑄件的質(zhì)量，更好地服務(wù)社會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

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

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