矿山机械设备铸件铸造工艺分析

摘 要：市场对如铁矿石、铜矿石等需求量不断增大，与矿产资源的开采难度越来越大，构成了矿产开采中最突出的矛盾，对于矿产开采企业来说，只有不断增强矿产的开采能力，提高矿山机械设备质量，提高机械铸件铸造工艺，才能保证矿产开采量，满足市场需求。本文通过对矿山机械设备铸件铸造耐磨性的探讨分析，重点提出如何加强锰钢铸件耐磨性，保证机械设备铸件的质量，具有一定的借鉴和参考价值。

关键词：矿山机械设备；铸造工艺；耐磨性；锰钢

随着社会经济的快速发展，全球范围内的矿业经济也取得了长足的进步。对于铁矿石，铜矿石以及其他金属矿石的需求量激增，带动了市场对于矿山机械设备铸件的需求，这也大大增加了对铸件铸造工艺的要求。而矿山机械铸件在铸造时往往采用的材质是碳钢或锰钢，这些材质的铸件在进行铸造时，需要注意的最大问题是铸件的耐磨性，所以想要提升铸件的铸造工艺，首先是铸件的耐磨性得到提升。

1. 矿山机械设备铸件耐磨性种类

随着我国经济的发展，我国在机械设备的耐磨铸件铸造方面取得了快速发展，其中一些如磨球、衬板等耐磨铸件甚至出口海外，技术水平已经达到了国际先进水平。矿山机械的耐磨铸件有许多种，最主要的有一下几类。

1.1奥氏体耐磨锰钢

在矿山机械设备中奥氏体锰钢有非常广泛的应用，它有韧性高、容易加工和硬化和强度高耐磨性好的特点。在铸件应用中如圆锥式破碎机和破碎壁、旋回式破碎机衬板、锤式破碎机锤头和湿式矿山球磨机衬板都会广泛的应用奥氏体锰钢。Mn13系列是最重要的耐磨锰钢材料，而在一些技术发达的国家一般会采用强度更高和耐磨性能更好的的Mn13Cr2奥氏体耐磨锰钢。在发展中锰钢技术进步取决于Si和P的含量，其中P的含量甚至要求在

1.2耐磨白口铸铁

在耐磨铸件中，耐磨铸铁的主流是铬系白口铸铁，在国内外应用也是最为广泛。Cr15、Cr26型耐磨白口铸铁是高铬耐磨铸铁，是现在质量最好和技术最为成熟的一种。随着技术的不断研发，铬硅耐磨铸铁和低铬耐磨铸铁也得到了研发和生产，其耐磨性能优于高铬耐磨铸铁，未来的市场前景更好。在未来发展中以磨球为例，需要满足耐磨，不开裂，不变形等诸多铸造工艺要求，要朝着节能、环保、高质量、高耐磨性方向发展。铸造工艺也不断大型化，产业化和自动化。

1.3非锰系耐磨合金钢

随着开采技术要求的不断提升，非锰系耐磨合金钢得到了研发和推广应用。主要使用在矿山机械设备中湿式球磨机衬板。这是一种低碳高合金铸钢衬板，非常适合用于湿式球磨机中。在应用试验中非猛系耐磨合金钢的使用寿命是高锰钢衬板的两倍，这样的效果大大提升了球磨机的使用效率和说明，将来在应用中会不断扩大和推广。在未来工艺提升中，需要不断的提高铸造工艺和合金钢热处理工艺优化上。技术的不断进步，高强度、高耐磨性中碳耐磨合金取得了快速的发展，硬度50 HRC的合金钢，αkn达到200 J/ c；硬度55 HRC的合金钢，αkn达到100 J/ c，使得耐磨合金钢不仅耐磨性得到了巨大的提高，硬度和韧性也得到了加强。

2. 提高矿山机械中锰钢铸件耐磨性铸造工艺

在矿山机械设备铸件中，锰钢的使用已经相当广泛，由于矿山开采时对于机械设备的强度要求极高，表现在设备铸件方面就是机械设备的耐磨性，所以就如何提高锰钢的耐磨性，分析如何加强矿山机械设备的铸件铸造工艺。

2.1铸造时改善锰钢铸件的致密度

铸件的致密程度极大的影响到了锰钢的耐磨性能，所以在进行铸造时，工艺方面应该做一下几个方面的考虑，第一，对于锰钢壁厚大于四十毫米的铸件，必须严格按照规范采用冒口易割片来达到补缩的目的，这样配合外冷铁的使用，能够大大加强锰钢的致密度，对于壁厚小于四十毫米的锰钢铸件，采用的是同时凝固的工艺技术，此时也需要配合外冷铁。这其中可以考虑使用发热保温冒口，这种冒口可以提高锰钢铸件的出品率，保证锰钢的耐磨性。第二，对于成批量，且形状较为简单的铸件在铸造时，尽量使用的工艺技术是金属型挂砂工艺，这样可以在最短时间，最大效率完成耐磨性锰钢铸造。第三，在铸件铸造工艺时，需要严格的遵守“三低操作”，三低主要指的是，铸件低温配模，低温铸造，低温出钢。这是保证铸件锰钢耐磨性的关键和基础。

2.2铸造时加强锰钢的热处理工艺

锰钢进行热处理的目的主要在于，通过热处理实现锰钢的单一奥氏体组织，加强锰钢自身的硬度和韧性，达到铸件的使用标准。锰钢相对于一般的碳钢铸件来说，导热性能较差，大约只有碳钢的三分之一左右。所以热处理工艺比一般的碳钢要求更高，更严。考虑到在进行热处理时，锰钢可能会出现变形或者开裂的质量问题，衬板在装置时需要采用竖装，并对锰钢进行预热处理，防止热涨冷缩导致锰钢变形开裂。

首先，对于厚壁的锰钢铸件，要缓慢的加热到650℃，并进行3个小时的预处理，此时已经可以使部分的奥氏体发生分解，分解量可以达到一半以上。这个过程会导致分解物存在铁元素和碳化物，形成奥氏体晶粒细化，少量的晶粒是在允许范围之内的。其次，通过预热处理之后，加热到1100℃，保持6小时左右。这个过程需要注意不能使温度过高导致铸件脱碳，所以保温的时间要决定于锰钢的壁厚，根据25mm/h进行计算，保证组织的碳化物溶解。再次，通过预热和加热的两个过程，需要进行迅速的水冷，进行水韧处理。锰钢在水韧处理时，入水的温度大约是1000摄氏度，入水经过三次以上的摆动，过程中注入冷却循环水，防止水的温度太高。最后，水韧处理要保持8小时450℃。之后会得到奥氏体，这样就会形成猛钢的高强度，增加锰钢的屈服强度，从而加强锰钢的整体耐磨性能。其中需要注意的是对于水韧的温度把握和控制一定要精确到位。温度高于450℃，碳化物会变得粗大，形成针状，这种分布降低了锰钢的韧性，不能达到良好的耐磨性能。

3.总结：

在矿山机械设备中铸件铸造工艺中，需要提升和加强的方面有很多，其中耐磨性是其中重要的部分，文章通过对矿山耐磨性铸件的介绍分类，提出锰钢铸件在铸造时通过改善锰钢的致密度和加强热处理工艺，加强锰钢的耐磨性能，其实还有很多其他的工艺改造，如改善锰钢的晶粒度，对锰钢的表面脱碳处理，都能提高锰钢的耐磨性能。

参考文献：

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