矿山机械设备铸件铸造工艺解析

宋文付 涂仁喜

摘 要：目前我国对钢铁材料的需求量越来越大，以钢铁为材料的工业发展较为迅速，但是钢铁是以铁矿石为原材料的，所以对钢铁的需要也就转变为了对铁矿石的需要，因此越来越多的矿产被开采使用，人们开采铁矿石的难度也与日俱增，为了获得更好的铁矿石材料满足生产，首先要准备好矿山开采的机械设备，还要与时俱进对机械设备的铸造工艺进行优化。

关键词：矿山;机械设备;铸件铸造;工艺

铁矿业的发展需要铁矿石作为原料支持，为了获得更多、更好的铁矿石，人们转向了对矿山机械设备的研究，致力于推动铸件铸造工艺想更好的水平提升。一般情况下，矿山机械设备的铸件用到最多的就是碳钢或锰钢，因为矿山机械设备必须要有持久性和耐磨性，所以在铸造工程中最好把锰钢、碳钢的耐磨性提至最高，只有这样才能为矿山开采提供更好的机械设备，才能优化矿山机械设备铸件铸造工艺。本文将对矿山机械设备的材料类型和铸造工艺进行分析，希望在此方面可以起到绵薄之力。

1矿山机械设备铸件耐磨材料类型

1.1耐磨白口铸铁

在矿山机械设备的铸件材料中应用最普遍的就是耐磨白口铸铁，其中铬系白口铸铁的使用率最高、高铬系白口铸铁的制作工艺和技术最为优秀。到目前为止，科学技术的发展又把低铬耐磨铸铁和铬硅耐磨铸铁这两种材料拉入了矿山铸件中，但不得不说，无论是在硬度还是在耐磨性上，这两种材料都是远超于高铬系白口铸铁的，而且材料生产方便、成本造价低、使用率高，所以这两种材料基本用于磨球、磨段的制造，但是在矿山机械设备铸件铸造的其他领域也有这些材料的使用，其生产和发展的前景较好。矿山开采需要多次进行击打和切割，所以对机械设备中材料使用的耐磨性要求非常高，还要保证机器工作过程中的磨球不会裂开，这是对矿山机械设备铸件整体性工艺的要求，从当前我国科学技术和制造业发展的实际水平来看，铸件铸造想要达到这些要求是没有很大难度的，而且不久后我们就可以实现完全的自动化生产发展。

1.2非锰系列耐磨合金钢

随着科技与经济的发展进步，铁矿开采已经有足够的资金和技术支持实现更高级的铸件铸造，矿山机械设备的使用性能也在不断提升，在机械设备铸件铸造的材料使用上又添加了非锰系列耐磨合金钢。相比较高锰钢来说，非锰系列耐磨合金钢的使用时间较长，使用期间完全不需要担心断裂、破损等问题，用非锰系列耐磨合金钢制造的球磨机，它的使用率和使用时间相比其他材料提升的非一点半点。但是这种材料的工艺处理并不容易，因为一些限制性因素，需要对非锰系列耐磨合金钢的制造进行优化，在关注利用率和使用寿命的同时，还需要提高它的硬度和耐磨性，尽最大努力实现综合最佳效果。

1.3奥氏体耐磨锰钢

奥氏体耐磨锰钢因其韧性和硬度较强，所以也经常被用在矿山开采中，矿山机械设备的铸件大部分都用到了奥氏体耐磨锰钢，比如鄂破机牙板、圆锥式破碎机等，以上这些对于材料的要求是韧性、硬度、耐磨性、实用性，奥氏体耐磨锰钢完全符合这些特性，由此可见，在矿山机械设备铸件中这种材料的适用范围还是比较广的。但是，相比较Mn13Cr2奥氏体耐磨锰钢来説，我们所采用的这种材料在性能上还是无法达到更好的水平，我国在矿山机械设备铸件的制造上与发达国家仍然存在很大差距，发达国家已经可以利用合金化方法提高材料的综合性能，而我国在材料的性能优化上并没有多大突破，在铸件铸造工艺细节方面还是要不断完善，我认为可以仔细研究奥氏体耐磨合金钢的多种工艺，寻找最省事、最不费成本的方式提升其使用性能。

2矿山机械设备铸件铸造工艺分析

矿山机械设备铸件铸造最重要的处理技术当属热处理技术、致密度改善技术，这两种技术对于锰钢材料的使用率极高，且效果非常好，因为矿山开采时面对的障碍物硬度都是比较高的，所以铸件材料大多选择耐磨性较好的锰钢材料，为了提高矿山机械设备的工作效率，铸件铸造的工艺在不断优化提升中，相应处理工艺也在日益完善。

2.1铸造时加强锰钢的热处理工艺

对锰钢进行热处理最直接的目的就是提升其韧性和硬度，在热处理过程中锰钢会向着单一奥氏体组织转变，但是因为锰钢的导热性比较差，所以在热处理中耗费的时间较长，对工艺的质量要求也比其它材料更高。同时，为了避免在热处理过程中锰钢断裂、扭曲等状况，一般情况下都会提前进行预热。还有对不同厚度锰钢材料的处理，针对厚壁的锰钢铸件加热的时间需要适当延长，锰钢材料的温度达到650℃应当停止加热，转而进行预处理，时间最好控制在三个小时左右，这个时候锰钢铸件的奥氏体已经分解将近一半的量了，分解物中的碳化物和铁元素，再加上其它的有效物质可以共同形成奥氏体晶粒;接着对锰钢铸件继续进行加热直到温度达到1100℃，然后重复预处理步骤，但是持续时间相比第一次增加了三小时，这一阶段的预处理对温度的要求比较精细，要防止温度过高引发铸件脱碳，具体锰钢保温时间的长短还要看壁厚程度而定;最后就是对锰钢铸件进行水韧处理，即加热处理之后马上放入冷水中水冷，根据处理技术的要求，锰钢铸件在进行水冷的时候温度需要在1000℃左右，同时为了防止锰钢铸件把水温升高，需要在水韧处理过程中一边放出热水一边加入冷水，直到水温下降至450℃才可以纪录保持时间，一般持续8小时，这样做可以获得奥氏体并提高锰钢铸件的硬度，同时还可以提升其耐磨性。但是水韧处理过程中有一个非常关键的点：水韧温度一旦超过了450℃会使锰钢铸件的硬度和耐磨性大大降低，能不能适用矿山开采还要另说。

2.2改善锰钢铸件的致密度

矿山机械设备铸件的致密度对其性能的影响也很大，所以在制造机械铸件时一定要用专业的铸造工艺控制锰钢的致密度在合适的范围。首先要考虑铸件铸造工艺的操作原则，因为工艺处理的目的是为了提升锰钢材料的耐磨性和韧性，所以应当牢记低温原则，无论是出钢、铸造还是配模都要保证在低温环境下进行;其次，锰钢铸件的壁厚以4cm为界限，如果铸件的壁厚超过了这个界限，那么需要采用冒口易割片的方式进行补缩，同时以外冷铁为辅助实现锰钢材料致密性的提升，相反，如果锰钢铸件的壁厚小于这个界限，则需要使用凝固法同时辅以外冷铁，这样做可以是大大提升锰钢铸件完成的效率;最后就是对铸件的集中处理和铸造，众所周知，矿山开采所需的机械设备不可能只有几个，任何铸件铸造的数量都要能够保证无缝替换破损的零件，如果是对简单的铸件进行集中铸造，最大可能使用金属型挂砂这种工艺，既可以保证铸件的质量，又可以节省时间。

2.3 开发新型的复合耐磨材料

随着技术发展，踊跃出了各种新型耐磨材料，针对矿山机械设备，也同时应开发新型的复合材料来提高技术。目前有的企业已经通过新工艺开发出陶瓷与铸铁复合的耐磨材料，并成功应用于矿山设备，使用寿命大大提高。

3結束语

综上所述，对矿山机械设备铸件铸造的工艺优化是必要举措，是提高矿山开采进度促进钢铁业发展的重要渠道，铸造工艺的细节处理决定了矿山机械设备的铸件质量。虽然目前为止我国机械设备铸件铸造工艺还有待提高，但是随着科技水平的提高实现铸件综合性能的提升并非难事，一旦工艺得到了优化和提升，就可以逐步实现矿山开采的效率和质量。

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