超高錳鋼顎板的研究

賀小杰

（新疆全鑫礦冶機械制造有限公司 烏魯木齊 830000）

顎式破碎機是冶金、礦山等行業廣泛應用的破碎機械，其工作繁重，工作條件苛刻，受力情況復雜。顎板是其主要消耗件，消耗量極大[1]。選擇合適的材質和鑄造工藝，提高顎板的使用壽命，可以降低礦山企業成本，提高效益。傳統的高錳鋼（ZGMn13Cr2）的熱處理工藝、力學性能和耐磨性已經不能滿足要求[2]。近年來，為了進一步提高高錳鋼的加工硬化能力，改善其低溫條件下的使用性能，人們在現有高錳鋼基礎上通過適當提高錳含量并加入適當合金元素，研制出超高錳鋼，并已在礦山、水泥等行業的破碎機上應用，取得了良好的效果[3]。我廠經過實踐，采用超高錳鋼（ZGMn18CrMoRe）為新疆某金礦制作顎板，其使用壽命較普通高錳鋼提高了2倍。

1 成分設計

（1）碳（C）：提高碳含量可以提高超高錳鋼的抗磨性，但相應的其韌性和抗斷裂性能會有所降低。兼顧兩種性能，取含碳量在1.18%-1.28%之間。

（2）硅（Si）：硅在高錳鋼中的作用為脫氧劑，但當硅含量超過0.6%時，會造成高錳鋼出現粗晶，碳在奧氏體中的溶解度也會有所降低，尤其是鋼的耐磨性和韌性劣化[4]，取含硅量0.3%-0.5%。

（3）錳（Mn）：錳有很好的脫氧能力，能把鋼中的FeO還原成鐵，改善鋼的質量；還可以與硫形成MnS，從而減輕了硫的有害作用。降低鋼的脆性，改善鋼的熱加工性能；錳能大部分溶于鐵素體，形成置換固溶體，使鐵素體強化提高鋼的強度和硬度。顎板在工作時會受到強大的沖擊力，可有效激發超高錳鋼的沖擊硬化特性。相應提高錳碳比例可提高其抗沖擊性能和抗磨性，取錳含量17.5%-18.5%。

（4）磷（P）、硫（S）：均為有害元素，過高的硫磷會使高錳鋼更容易出現裂紋。可通過控制廢鋼、合金等原材料的質量是其控制在較低含量。

（5）鉻（Cr）：由于鉻會在高錳鋼水韌處理后溶于奧氏體中，增強其穩定性。因此在超高錳鋼中加入適當的鉻，可以進一步提高其抗磨性，取鉻含量0.3-0.5%。

（6）鉬（Mo）：鉬可以增加高錳鋼的淬透性，但由于鉬鐵比較昂貴，取含鉬量0.4%-0.5%。

（7）稀土（Re）：對鋼液進行變質處理，細化晶粒。加入量：0.4%。

最終成分設計如表1

表1 ZGMn18CrMoRe化學成分w （%）

2 制模及涂料

2.1 制模

EPS 泡沫密度選用15kg/m3，縮尺3%，澆注系統采用底注。澆注系統連接完成后跟模樣一起刷涂。

2.2 涂料

因高錳鋼為堿性，故涂料選用鎂砂為骨料的堿性涂料。涂料配比如表2。

3 冶煉

3.1 爐料配比

我廠購入原材料成分如下：

高碳錳鐵含錳70%，含碳8%，含硅1.5%；

中碳錳鐵含錳70%，含碳1.85%，含硅1.56%；

低碳鉻鐵含鉻60%，含碳0.5%，含硅1.5%；

鉬鐵含鉬量60%；

廢鋼含碳0.2%，含硅≤0.35%。

1噸成品鋼水配比：80kg高碳錳鐵、180kg中碳錳鐵、25kg低碳鉻鐵、7.5kg鉬鐵、707.5kg廢鋼。按此配比理論含碳量1.116%，含硅量0.7%，含錳量18.2%，含鉬量0.45%，含鉻量1.5%，熔煉時先加入廢鋼，融化完成后分多次加入錳鐵，然后依次加入鉬鐵和鉻鐵，減少貴重金屬燒損。熔煉完成后取樣爐前光譜化驗成分，按表1進行調整，爐前不加硅鐵，出鋼時通過在包內放入稀土硅進行補硅。出鋼前鋼液溫度應達到1550℃。

3.2 澆注

出爐前將鋼包烘烤到400℃，出鋼前按照每噸鋼液加1kg鋁絲和5kg稀土合金放入烤好的鋼包中，對鋼液進行復合變質處理。（其中稀土合金控制粒度在10-15mm，應裝入鋼管中，兩端封口，讓鋼液沖向鋼管充分沸騰）。澆注前要讓鋼液鎮靜5-8分鐘，讓鋼液里面的夾雜物顆粒漂浮起來以后，測鋼液溫度為1430-1450℃之間時澆注，澆注液面上升至冒口2/3位置時，多次點補冒口。

4 熱處理曲線

4.1 水韌處理熱處理曲線

如圖1。

（1）低溫階段升溫速度不宜過快，控制在80℃/h左右，否則容易導致顎板出現裂紋。

圖1

（2）1080℃保溫完成后，鑄件已完成相變，繼續升溫至1150℃保溫一段時間為出爐入水爭取時間，鑄件出爐后應盡快入水，中間時間控制在2min以內。

4.2 回火處理曲線

如圖2。保溫時間完成后，拉出空冷。

圖2

此次制作的超高錳鋼在某金礦投入使用后，較普通高錳鋼使用壽命提高了2倍，目前已經在多個礦山推廣使用。說明該工藝是可行的，但是在生產過程中，一定要細心，對每一個操作環節嚴格把控。