趙偉

摘 要：鐵礦石是鋼鐵生產(chǎn)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(jìn)，開采難度日漸增高，為使鐵礦石滿足市場實(shí)際需要，就必須要注意礦石開采設(shè)備，使其使用質(zhì)量達(dá)到最高。對于礦山機(jī)械設(shè)備，其關(guān)鍵位置是通過鑄造形成的，為提高鐵礦的采掘數(shù)量，就需要進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械設(shè)備鑄造工藝，使相關(guān)設(shè)備的使用性能以及耐磨性等提升，為此本文就對礦山機(jī)械設(shè)備鑄件鑄造工藝進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：礦山；機(jī)械設(shè)備；鑄件鑄造；工藝

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

現(xiàn)如今，鐵礦業(yè)獲得了很好的發(fā)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(jī)械設(shè)備鑄件的要求，需要鑄件鑄造工藝達(dá)到較高的水平。對于礦山機(jī)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(diǎn)關(guān)注其耐磨性問題，提高鑄件的耐磨性，從而更好的強(qiáng)化鑄件鑄造工藝。

1 礦山機(jī)械設(shè)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(yīng)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(shù)最為成熟的則當(dāng)屬高鉻系白口鑄鐵，如今科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)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(chǎn)成本低，其實(shí)用性是比較強(qiáng)的，因此其發(fā)展前景也比較理想，被廣泛應(yīng)用于磨礦介質(zhì)如磨球、磨段的生產(chǎn)。礦山開采設(shè)備需要磨球有很高的耐磨性，并且不會出現(xiàn)開裂情況，所以這就要求整體的制造達(dá)到較高的水平。就目前經(jīng)濟(jì)、科技快速發(fā)展的背景下，鑄造工藝逐步實(shí)現(xiàn)自動化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

1.2 非錳系列耐磨合金鋼

隨著鐵礦機(jī)械開采設(shè)備的優(yōu)化與發(fā)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(jìn)。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(jī)的利用率以及使用壽命得到提升。但是在工藝處理時(shí)需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提升合金鋼的硬度以及耐磨性，讓實(shí)用性達(dá)到最佳的效果。

1.3 奧氏體耐磨錳鋼

在鐵礦山開采設(shè)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(qiáng)的，有很好的耐磨性與實(shí)用性。大部分礦山機(jī)械設(shè)備的器件都是利用奧氏體耐磨錳鋼制作的，比如鄂破機(jī)牙板、破碎壁、圓錐式破碎機(jī)、球磨機(jī)襯板等，其在礦山機(jī)械設(shè)備中承擔(dān)著重要的作用。當(dāng)前一些發(fā)達(dá)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(qiáng)度更高，相比而言我國耐磨材料的應(yīng)用還不夠理想，需進(jìn)一步優(yōu)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(dá)到最為理想的狀態(tài)。

2 錳鋼鑄件的耐磨鑄造工藝優(yōu)化策略

2.1 優(yōu)化鑄造工藝

礦山機(jī)械設(shè)備材料中，鑄造工藝是重要的環(huán)節(jié)，大部分鑄件都是利用錳鋼作為原材料的，這是因?yàn)殄i鋼的耐磨性較強(qiáng)，礦山機(jī)械設(shè)備在進(jìn)行鐵礦開采時(shí)，遇到的原材料都十分堅(jiān)硬，因此其要求設(shè)備具有較強(qiáng)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(jī)械設(shè)備的使用性，就要進(jìn)一步優(yōu)化礦山機(jī)械設(shè)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(yīng)用作為廣泛的一種技術(shù)。

對錳鋼進(jìn)行熱處理旨在利用熱處理實(shí)現(xiàn)錳鋼的單一奧氏體組織，使其韌性、硬度等滿足鑄件使用標(biāo)準(zhǔn)。與普通的碳鋼相比，錳鋼的導(dǎo)熱性并不強(qiáng)，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(xiàn)開裂或者變形等問題，所以在裝置襯板時(shí)要進(jìn)行豎裝，同時(shí)實(shí)現(xiàn)錳鋼的預(yù)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(jìn)行，到650℃之后再預(yù)處理，預(yù)處理的時(shí)間為3小時(shí)，這時(shí)部分奧氏體會出現(xiàn)分解，其分解量能夠超過50%。在此過程中，分解物會出現(xiàn)碳化物、鐵元素等，進(jìn)而形成奧氏體晶粒細(xì)化，少量的晶體是被允許存在的。在預(yù)熱處理之后，將溫度逐步提升到1100℃，持續(xù)6小時(shí)[2]，這一過程中溫度不能太高，避免鑄件脫碳，要依據(jù)錳鋼的壁厚確定具體的保溫時(shí)間。按照每小時(shí)25毫米的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算使組織的碳化物能夠全部溶解。之后，在預(yù)熱、加熱后要快速進(jìn)行水冷，實(shí)現(xiàn)水韌處理。對錳鋼水韌處理時(shí)，其入水溫度一般是1000℃，入水過程中要將冷卻循環(huán)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(shí)[3]，從而獲得奧氏體，這樣能夠提高錳鋼的強(qiáng)度，也使其屈服強(qiáng)度得到提升，強(qiáng)化錳鋼的耐磨性。但是要注意，要科學(xué)準(zhǔn)確的對水韌的溫度進(jìn)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(chǎn)生影響，在鑄造工藝時(shí)需要做好以下幾點(diǎn)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(jìn)行[4]。

其次，如果錳鋼鑄件的壁厚超過4cm，就需要依據(jù)鑄造工藝的要求，通過冒口易割片的方法實(shí)現(xiàn)補(bǔ)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(jìn)行，并使用外冷鐵，同時(shí)通過發(fā)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(dá)到最高，并在最短的時(shí)間內(nèi)完成。

3 結(jié)束語

總而言之，鐵礦機(jī)械設(shè)備鑄件鑄造工藝是極為重要的，對于提高機(jī)械設(shè)備鑄件的質(zhì)量效果有著重要的作用，但是在此過程中還有很多環(huán)節(jié)需要改善和優(yōu)化，最為主要的就是提高機(jī)械設(shè)備鑄件的耐磨性，使鑄造工藝的結(jié)構(gòu)得到強(qiáng)化，逐步提高鐵礦開采的整體效率與效益。

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