礦山機械設備鑄件鑄造工藝解析

宋文付 涂仁喜

摘 要：目前我國對鋼鐵材料的需求量越來越大，以鋼鐵為材料的工業發展較為迅速，但是鋼鐵是以鐵礦石為原材料的，所以對鋼鐵的需要也就轉變為了對鐵礦石的需要，因此越來越多的礦產被開采使用，人們開采鐵礦石的難度也與日俱增，為了獲得更好的鐵礦石材料滿足生產，首先要準備好礦山開采的機械設備，還要與時俱進對機械設備的鑄造工藝進行優化。

關鍵詞：礦山;機械設備;鑄件鑄造;工藝

鐵礦業的發展需要鐵礦石作為原料支持，為了獲得更多、更好的鐵礦石，人們轉向了對礦山機械設備的研究，致力于推動鑄件鑄造工藝想更好的水平提升。一般情況下，礦山機械設備的鑄件用到最多的就是碳鋼或錳鋼，因為礦山機械設備必須要有持久性和耐磨性，所以在鑄造工程中最好把錳鋼、碳鋼的耐磨性提至最高，只有這樣才能為礦山開采提供更好的機械設備，才能優化礦山機械設備鑄件鑄造工藝。本文將對礦山機械設備的材料類型和鑄造工藝進行分析，希望在此方面可以起到綿薄之力。

1礦山機械設備鑄件耐磨材料類型

1.1耐磨白口鑄鐵

在礦山機械設備的鑄件材料中應用最普遍的就是耐磨白口鑄鐵，其中鉻系白口鑄鐵的使用率最高、高鉻系白口鑄鐵的制作工藝和技術最為優秀。到目前為止，科學技術的發展又把低鉻耐磨鑄鐵和鉻硅耐磨鑄鐵這兩種材料拉入了礦山鑄件中，但不得不說，無論是在硬度還是在耐磨性上，這兩種材料都是遠超于高鉻系白口鑄鐵的，而且材料生產方便、成本造價低、使用率高，所以這兩種材料基本用于磨球、磨段的制造，但是在礦山機械設備鑄件鑄造的其他領域也有這些材料的使用，其生產和發展的前景較好。礦山開采需要多次進行擊打和切割，所以對機械設備中材料使用的耐磨性要求非常高，還要保證機器工作過程中的磨球不會裂開，這是對礦山機械設備鑄件整體性工藝的要求，從當前我國科學技術和制造業發展的實際水平來看，鑄件鑄造想要達到這些要求是沒有很大難度的，而且不久后我們就可以實現完全的自動化生產發展。

1.2非錳系列耐磨合金鋼

隨著科技與經濟的發展進步，鐵礦開采已經有足夠的資金和技術支持實現更高級的鑄件鑄造，礦山機械設備的使用性能也在不斷提升，在機械設備鑄件鑄造的材料使用上又添加了非錳系列耐磨合金鋼。相比較高錳鋼來說，非錳系列耐磨合金鋼的使用時間較長，使用期間完全不需要擔心斷裂、破損等問題，用非錳系列耐磨合金鋼制造的球磨機，它的使用率和使用時間相比其他材料提升的非一點半點。但是這種材料的工藝處理并不容易，因為一些限制性因素，需要對非錳系列耐磨合金鋼的制造進行優化，在關注利用率和使用壽命的同時，還需要提高它的硬度和耐磨性，盡最大努力實現綜合最佳效果。

1.3奧氏體耐磨錳鋼

奧氏體耐磨錳鋼因其韌性和硬度較強，所以也經常被用在礦山開采中，礦山機械設備的鑄件大部分都用到了奧氏體耐磨錳鋼，比如鄂破機牙板、圓錐式破碎機等，以上這些對于材料的要求是韌性、硬度、耐磨性、實用性，奧氏體耐磨錳鋼完全符合這些特性，由此可見，在礦山機械設備鑄件中這種材料的適用范圍還是比較廣的。但是，相比較Mn13Cr2奧氏體耐磨錳鋼來説，我們所采用的這種材料在性能上還是無法達到更好的水平，我國在礦山機械設備鑄件的制造上與發達國家仍然存在很大差距，發達國家已經可以利用合金化方法提高材料的綜合性能，而我國在材料的性能優化上并沒有多大突破，在鑄件鑄造工藝細節方面還是要不斷完善，我認為可以仔細研究奧氏體耐磨合金鋼的多種工藝，尋找最省事、最不費成本的方式提升其使用性能。

2礦山機械設備鑄件鑄造工藝分析

礦山機械設備鑄件鑄造最重要的處理技術當屬熱處理技術、致密度改善技術，這兩種技術對于錳鋼材料的使用率極高，且效果非常好，因為礦山開采時面對的障礙物硬度都是比較高的，所以鑄件材料大多選擇耐磨性較好的錳鋼材料，為了提高礦山機械設備的工作效率，鑄件鑄造的工藝在不斷優化提升中，相應處理工藝也在日益完善。

2.1鑄造時加強錳鋼的熱處理工藝

對錳鋼進行熱處理最直接的目的就是提升其韌性和硬度，在熱處理過程中錳鋼會向著單一奧氏體組織轉變，但是因為錳鋼的導熱性比較差，所以在熱處理中耗費的時間較長，對工藝的質量要求也比其它材料更高。同時，為了避免在熱處理過程中錳鋼斷裂、扭曲等狀況，一般情況下都會提前進行預熱。還有對不同厚度錳鋼材料的處理，針對厚壁的錳鋼鑄件加熱的時間需要適當延長，錳鋼材料的溫度達到650℃應當停止加熱，轉而進行預處理，時間最好控制在三個小時左右，這個時候錳鋼鑄件的奧氏體已經分解將近一半的量了，分解物中的碳化物和鐵元素，再加上其它的有效物質可以共同形成奧氏體晶粒;接著對錳鋼鑄件繼續進行加熱直到溫度達到1100℃，然后重復預處理步驟，但是持續時間相比第一次增加了三小時，這一階段的預處理對溫度的要求比較精細，要防止溫度過高引發鑄件脫碳，具體錳鋼保溫時間的長短還要看壁厚程度而定;最后就是對錳鋼鑄件進行水韌處理，即加熱處理之后馬上放入冷水中水冷，根據處理技術的要求，錳鋼鑄件在進行水冷的時候溫度需要在1000℃左右，同時為了防止錳鋼鑄件把水溫升高，需要在水韌處理過程中一邊放出熱水一邊加入冷水，直到水溫下降至450℃才可以紀錄保持時間，一般持續8小時，這樣做可以獲得奧氏體并提高錳鋼鑄件的硬度，同時還可以提升其耐磨性。但是水韌處理過程中有一個非常關鍵的點：水韌溫度一旦超過了450℃會使錳鋼鑄件的硬度和耐磨性大大降低，能不能適用礦山開采還要另說。

2.2改善錳鋼鑄件的致密度

礦山機械設備鑄件的致密度對其性能的影響也很大，所以在制造機械鑄件時一定要用專業的鑄造工藝控制錳鋼的致密度在合適的范圍。首先要考慮鑄件鑄造工藝的操作原則，因為工藝處理的目的是為了提升錳鋼材料的耐磨性和韌性，所以應當牢記低溫原則，無論是出鋼、鑄造還是配模都要保證在低溫環境下進行;其次，錳鋼鑄件的壁厚以4cm為界限，如果鑄件的壁厚超過了這個界限，那么需要采用冒口易割片的方式進行補縮，同時以外冷鐵為輔助實現錳鋼材料致密性的提升，相反，如果錳鋼鑄件的壁厚小于這個界限，則需要使用凝固法同時輔以外冷鐵，這樣做可以是大大提升錳鋼鑄件完成的效率;最后就是對鑄件的集中處理和鑄造，眾所周知，礦山開采所需的機械設備不可能只有幾個，任何鑄件鑄造的數量都要能夠保證無縫替換破損的零件，如果是對簡單的鑄件進行集中鑄造，最大可能使用金屬型掛砂這種工藝，既可以保證鑄件的質量，又可以節省時間。

2.3 開發新型的復合耐磨材料

隨著技術發展，踴躍出了各種新型耐磨材料，針對礦山機械設備，也同時應開發新型的復合材料來提高技術。目前有的企業已經通過新工藝開發出陶瓷與鑄鐵復合的耐磨材料，并成功應用于礦山設備，使用壽命大大提高。

3結束語

綜上所述，對礦山機械設備鑄件鑄造的工藝優化是必要舉措，是提高礦山開采進度促進鋼鐵業發展的重要渠道，鑄造工藝的細節處理決定了礦山機械設備的鑄件質量。雖然目前為止我國機械設備鑄件鑄造工藝還有待提高，但是隨著科技水平的提高實現鑄件綜合性能的提升并非難事，一旦工藝得到了優化和提升，就可以逐步實現礦山開采的效率和質量。

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