礦山機械設備鑄件鑄造工藝分析

趙偉

摘 要：鐵礦石是鋼鐵生產的重要原材料，近些年來的需求量逐漸增加，鐵礦石的開采工作也大幅度推進，開采難度日漸增高，為使鐵礦石滿足市場實際需要，就必須要注意礦石開采設備，使其使用質量達到最高。對于礦山機械設備，其關鍵位置是通過鑄造形成的，為提高鐵礦的采掘數量，就需要進一步優化機械設備鑄造工藝，使相關設備的使用性能以及耐磨性等提升，為此本文就對礦山機械設備鑄件鑄造工藝進行研究分析。

關鍵詞：礦山；機械設備；鑄件鑄造；工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.067

現如今，鐵礦業獲得了很好的發展，鐵礦石的需求量也逐漸增多，這也在一定程度上提高了礦山機械設備鑄件的要求，需要鑄件鑄造工藝達到較高的水平。對于礦山機械鑄件，其鑄造過程中一般使用錳鋼或者碳鋼，在鑄造工程中要重點關注其耐磨性問題，提高鑄件的耐磨性，從而更好的強化鑄件鑄造工藝。

1 礦山機械設備鑄件耐磨材料類型

1.1 耐磨白口鑄鐵

耐磨白口鑄鐵的應用是比較廣泛的，使用率最高的要屬鉻系白口鑄鐵，制造工藝以及技術最為成熟的則當屬高鉻系白口鑄鐵，如今科學技術發展進步，低鉻耐磨鑄鐵以及鉻硅耐磨鑄鐵也逐漸被研究出來[1]，這兩種鑄鐵的硬度、耐磨性要明顯比高鉻系耐磨鑄鐵高，并且生產成本低，其實用性是比較強的，因此其發展前景也比較理想，被廣泛應用于磨礦介質如磨球、磨段的生產。礦山開采設備需要磨球有很高的耐磨性，并且不會出現開裂情況，所以這就要求整體的制造達到較高的水平。就目前經濟、科技快速發展的背景下，鑄造工藝逐步實現自動化、產業化發展。

1.2 非錳系列耐磨合金鋼

隨著鐵礦機械開采設備的優化與發展，其使用性能也逐步提升，非錳系列耐磨合金鋼的開采工作也開始推進。非錳系列耐磨合金鋼的使用壽命是比較長的，是高錳鋼使用壽命的2倍左右。利用非錳系列耐磨合金鋼能夠使球磨機的利用率以及使用壽命得到提升。但是在工藝處理時需要結合實際進行優化，進一步提升合金鋼的硬度以及耐磨性，讓實用性達到最佳的效果。

1.3 奧氏體耐磨錳鋼

在鐵礦山開采設備中，可以利用奧氏體耐磨錳鋼從事開采工作，其韌性、硬度是比較強的，有很好的耐磨性與實用性。大部分礦山機械設備的器件都是利用奧氏體耐磨錳鋼制作的，比如鄂破機牙板、破碎壁、圓錐式破碎機、球磨機襯板等，其在礦山機械設備中承擔著重要的作用。當前一些發達國家主要采用Mn13Cr2奧氏體耐磨錳鋼，采用合金化的方法，使其耐磨性以及強度更高，相比而言我國耐磨材料的應用還不夠理想，需進一步優化與提升，因此要積極研究奧氏體耐磨合金鋼的工藝，使其耐磨性達到最為理想的狀態。

2 錳鋼鑄件的耐磨鑄造工藝優化策略

2.1 優化鑄造工藝

礦山機械設備材料中，鑄造工藝是重要的環節，大部分鑄件都是利用錳鋼作為原材料的，這是因為錳鋼的耐磨性較強，礦山機械設備在進行鐵礦開采時，遇到的原材料都十分堅硬，因此其要求設備具有較強的耐磨性，而錳鋼是滿足這一要求的。為使錳鋼的耐磨性得到提升，提高機械設備的使用性，就要進一步優化礦山機械設備的鑄造工藝。從目前情況看，錳鋼的鑄造及其熱處理工藝是最為成熟、應用作為廣泛的一種技術。

對錳鋼進行熱處理旨在利用熱處理實現錳鋼的單一奧氏體組織，使其韌性、硬度等滿足鑄件使用標準。與普通的碳鋼相比，錳鋼的導熱性并不強，因此其熱處理工藝的要求要更高。在熱處理過程中，錳鋼可能出現開裂或者變形等問題，所以在裝置襯板時要進行豎裝，同時實現錳鋼的預熱處理，避免由于熱脹冷縮造成錳鋼開裂、變形。

如果錳鋼鑄件是厚壁的，加熱要緩慢進行，到650℃之后再預處理，預處理的時間為3小時，這時部分奧氏體會出現分解，其分解量能夠超過50%。在此過程中，分解物會出現碳化物、鐵元素等，進而形成奧氏體晶粒細化，少量的晶體是被允許存在的。在預熱處理之后，將溫度逐步提升到1100℃，持續6小時[2]，這一過程中溫度不能太高，避免鑄件脫碳，要依據錳鋼的壁厚確定具體的保溫時間。按照每小時25毫米的標準計算使組織的碳化物能夠全部溶解。之后，在預熱、加熱后要快速進行水冷，實現水韌處理。對錳鋼水韌處理時，其入水溫度一般是1000℃，入水過程中要將冷卻循環水注入其中，避免水溫太高。水韌處理要在450℃的溫度下保持8小時[3]，從而獲得奧氏體，這樣能夠提高錳鋼的強度，也使其屈服強度得到提升，強化錳鋼的耐磨性。但是要注意，要科學準確的對水韌的溫度進行控制。如果溫度高于450℃，碳化物會粗大，影響錳鋼的韌性，其耐磨性也會受到限制。

2.2 改善錳鋼鑄件的致密度

鑄件的致密度也會對錳鋼的耐磨性產生影響，在鑄造工藝時需要做好以下幾點工作。

首先，鑄件鑄造工藝中，為使錳鋼的耐磨性得到提升和保障，在操作過程中一定要按照低溫出鋼、低溫鑄造、低溫配模的原則進行[4]。

其次，如果錳鋼鑄件的壁厚超過4cm，就需要依據鑄造工藝的要求，通過冒口易割片的方法實現補縮的效果。并使用外冷鐵，從而使錳鋼的致密性得到最大程度的提升。如果錳鋼鑄件的壁厚小于4cm，可以通過凝固的鑄造工藝進行，并使用外冷鐵，同時通過發熱保溫冒口使錳鋼的耐磨性得到保證，提高錳鋼鑄件的成品率。

最后，如果要鑄造大批量、形狀簡單的鑄件，要使用金屬型掛砂的鑄造工藝，保證錳鋼鑄造的效率達到最高，并在最短的時間內完成。

3 結束語

總而言之，鐵礦機械設備鑄件鑄造工藝是極為重要的，對于提高機械設備鑄件的質量效果有著重要的作用，但是在此過程中還有很多環節需要改善和優化，最為主要的就是提高機械設備鑄件的耐磨性，使鑄造工藝的結構得到強化，逐步提高鐵礦開采的整體效率與效益。

參考文獻：

[1]王志強.大型礦山機械鑄件鑄造工藝分析[J].機械管理開發，2018，33（01）：118-119.

[2]孫浩，周改超，崔恩強，張旭亮，何凱.鎂合金橫梁鑄件鑄造工藝設計及數值仿真分析[J].航天制造技術，2017（06）：26-30.

[3]劉鵬，甄立軍，王章明，于越，肖遠余.球墨鑄鐵鑄件鑄造技術研究進展[J].中國鑄造裝備與技術，2017（04）：1-6.

[4]崔亞迪，孫文翰.礦山機械設備錳鋼鑄件鑄造工藝改進分析[J].科技創新與應用，2015（29）：111.