矿山机械设备铸件铸造工艺分析
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摘 要：铁矿石是钢铁生产的重要原材料，近些年来的需求量逐渐增加，铁矿石的开采工作也大幅度推进，开采难度日渐增高，为使铁矿石满足市场实际需要，就必须要注意矿石开采设备，使其使用质量达到最高。对于矿山机械设备，其关键位置是通过铸造形成的，为提高铁矿的采掘数量，就需要进一步优化机械设备铸造工艺，使相关设备的使用性能以及耐磨性等提升，为此本文就对矿山机械设备铸件铸造工艺进行研究分析。
关键词：矿山；机械设备；铸件铸造；工艺
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.067
现如今，铁矿业获得了很好的发展，铁矿石的需求量也逐渐增多，这也在一定程度上提高了矿山机械设备铸件的要求，需要铸件铸造工艺达到较高的水平。对于矿山机械铸件，其铸造过程中一般使用锰钢或者碳钢，在铸造工程中要重点关注其耐磨性问题，提高铸件的耐磨性，从而更好的强化铸件铸造工艺。
1 矿山机械设备铸件耐磨材料类型
1.1 耐磨白口铸铁
耐磨白口铸铁的应用是比较广泛的，使用率最高的要属铬系白口铸铁，制造工艺以及技术最为成熟的则当属高铬系白口铸铁，如今科学技术发展进步，低铬耐磨铸铁以及铬硅耐磨铸铁也逐渐被研究出来[1]，这两种铸铁的硬度、耐磨性要明显比高铬系耐磨铸铁高，并且生产成本低，其实用性是比较强的，因此其发展前景也比较理想，被广泛应用于磨矿介质如磨球、磨段的生产。矿山开采设备需要磨球有很高的耐磨性，并且不会出现开裂情况，所以这就要求整体的制造达到较高的水平。就目前经济、科技快速发展的背景下，铸造工艺逐步实现自动化、产业化发展。
1.2 非锰系列耐磨合金钢
随着铁矿机械开采设备的优化与发展，其使用性能也逐步提升，非锰系列耐磨合金钢的开采工作也开始推进。非锰系列耐磨合金钢的使用寿命是比较长的，是高锰钢使用寿命的2倍左右。利用非锰系列耐磨合金钢能够使球磨机的利用率以及使用寿命得到提升。但是在工艺处理时需要结合实际进行优化，进一步提升合金钢的硬度以及耐磨性，让实用性达到最佳的效果。
1.3 奥氏体耐磨锰钢
在铁矿山开采设备中，可以利用奥氏体耐磨锰钢从事开采工作，其韧性、硬度是比较强的，有很好的耐磨性与实用性。大部分矿山机械设备的器件都是利用奥氏体耐磨锰钢制作的，比如鄂破机牙板、破碎壁、圆锥式破碎机、球磨机衬板等，其在矿山机械设备中承担着重要的作用。当前一些发达国家主要采用Mn13Cr2奥氏体耐磨锰钢，采用合金化的方法，使其耐磨性以及强度更高，相比而言我国耐磨材料的应用还不够理想，需进一步优化与提升，因此要积极研究奥氏体耐磨合金钢的工艺，使其耐磨性达到最为理想的状态。
2 锰钢铸件的耐磨铸造工艺优化策略
2.1 优化铸造工艺
矿山机械设备材料中，铸造工艺是重要的环节，大部分铸件都是利用锰钢作为原材料的，这是因为锰钢的耐磨性较强，矿山机械设备在进行铁矿开采时，遇到的原材料都十分坚硬，因此其要求设备具有较强的耐磨性，而锰钢是满足这一要求的。为使锰钢的耐磨性得到提升，提高机械设备的使用性，就要进一步优化矿山机械设备的铸造工艺。从目前情况看，锰钢的铸造及其热处理工艺是最为成熟、应用作为广泛的一种技术。
对锰钢进行热处理旨在利用热处理实现锰钢的单一奥氏体组织，使其韧性、硬度等满足铸件使用标准。与普通的碳钢相比，锰钢的导热性并不强，因此其热处理工艺的要求要更高。在热处理过程中，锰钢可能出现开裂或者变形等问题，所以在装置衬板时要进行竖装，同時实现锰钢的预热处理，避免由于热胀冷缩造成锰钢开裂、变形。
如果锰钢铸件是厚壁的，加热要缓慢进行，到650℃之后再预处理，预处理的时间为3小时，这时部分奥氏体会出现分解，其分解量能够超过50%。在此过程中，分解物会出现碳化物、铁元素等，进而形成奥氏体晶粒细化，少量的晶体是被允许存在的。在预热处理之后，将温度逐步提升到1100℃，持续6小时[2]，这一过程中温度不能太高，避免铸件脱碳，要依据锰钢的壁厚确定具体的保温时间。按照每小时25毫米的标准计算使组织的碳化物能够全部溶解。之后，在预热、加热后要快速进行水冷，实现水韧处理。对锰钢水韧处理时，其入水温度一般是1000℃，入水过程中要将冷却循环水注入其中，避免水温太高。水韧处理要在450℃的温度下保持8小时[3]，从而获得奥氏体，这样能够提高锰钢的强度，也使其屈服强度得到提升，强化锰钢的耐磨性。但是要注意，要科学准确的对水韧的温度进行控制。如果温度高于450℃，碳化物会粗大，影响锰钢的韧性，其耐磨性也会受到限制。
2.2 改善锰钢铸件的致密度
铸件的致密度也会对锰钢的耐磨性产生影响，在铸造工艺时需要做好以下几点工作。
首先，铸件铸造工艺中，为使锰钢的耐磨性得到提升和保障，在操作过程中一定要按照低温出钢、低温铸造、低温配模的原则进行[4]。
其次，如果锰钢铸件的壁厚超过4cm，就需要依据铸造工艺的要求，通过冒口易割片的方法实现补缩的效果。并使用外冷铁，从而使锰钢的致密性得到最大程度的提升。如果锰钢铸件的壁厚小于4cm，可以通过凝固的铸造工艺进行，并使用外冷铁，同时通过发热保温冒口使锰钢的耐磨性得到保证，提高锰钢铸件的成品率。
最后，如果要铸造大批量、形状简单的铸件，要使用金属型挂砂的铸造工艺，保证锰钢铸造的效率达到最高，并在最短的时间内完成。
3 结束语
总而言之，铁矿机械设备铸件铸造工艺是极为重要的，对于提高机械设备铸件的质量效果有着重要的作用，但是在此过程中还有很多环节需要改善和优化，最为主要的就是提高机械设备铸件的耐磨性，使铸造工艺的结构得到强化，逐步提高铁矿开采的整体效率与效益。
参考文献：
[1]王志强.大型矿山机械铸件铸造工艺分析[J].机械管理开发，2018，33（01）：118-119.
[2]孙浩，周改超，崔恩强，张旭亮，何凯.镁合金横梁铸件铸造工艺设计及数值仿真分析[J].航天制造技术，2017（06）：26-30.
[3]刘鹏，甄立军，王章明，于越，肖远余.球墨铸铁铸件铸造技术研究进展[J].中国铸造装备与技术，2017（04）：1-6.
[4]崔亚迪，孙文翰.矿山机械设备锰钢铸件铸造工艺改进分析[J].科技创新与应用，2015（29）：111.
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