超高锰钢在破碎机方面的利用研究

　　超高锰钢锤头的研究与应用唐山水泥机械厂铸造分厂（河北063020）闻晓丽单段锤式破碎机具有破碎比大、生产效率高、适应能力强等特点，用于水泥工业生产可简化工艺流程，减少工程投资。但由于这类破碎机的工况条件十分恶劣，对锤头本身的力学性能和制作水平也相应提出了更高的要求。一、锤头服役的工况条件用于单段式破碎机的锤头，锤端线速度一般为30-34m/s，平均每个锤头撞击物料的频率为4一6次/s。在水泥工业生产中，这类破碎机以破碎石灰石物料为主，物料硬度（莫式硬度）为侣一14，破碎机的破碎比一般>30。在运行过程中，锤头除了必须承受强烈的冲击载荷外，还必须承受磨损。恶劣的工况条件要求用于这类破碎机的锤头必须具备良好的综合力学性能，在这类破碎机中，一般采用锻造合金钢锤头。二、超高锰钢锤头的结构特点及性能检测与大多数奥氏体锰钢铸件相比，锤头的截面尺寸大，*大厚度为170mm，造成其冷却条件非常差。所以，若按生产其他奥氏体锰钢铸件所采用的常规检测方法，即：按基尔试样（见图l）检测时，由于铸件与试样两者之间的实际凝固结晶条件相差甚远，将导致在金相组织、力学性能等方面出人很大的现象。也就是说，基尔试样很难真实地反映锤头本体真实的内在质量。为此，我们确定了用电火花加工机床在锤头本体上直接抽取试样的方法,进行力学性能试验，力求得到更合理、更准确的结论。

　　我们根据普通高锰钢原始硬度差、屈服强度低的特性，加人了合金元素Cr，通过在基体中形成铬铁碳化物的硬质点来改变原始硬度，同时提高钢的屈服强度。另外，还加人了合金元素M。，以细化晶粒，改善碳化物在基体中的分布形态，提高大截面奥氏体锰钢铸件抵抗裂纹的能力及淬透能力，并且利用M的固溶强化作用来进一步提高钢的强度。为了净化钢液，减少非金属夹杂物的数量，改善钢的内在质量，我们还加人了稀土合金元素。生产工艺的制定由于奥氏体锰钢的收缩率大，导热性能差，并且锤头的截面尺寸较大，因此锤头在凝固过程中容易造成晶粒粗大，甚至在铸态组织中形成难以通过热处理消除的粗大碳化物，*终导致锤头的裂纹倾向增大，塑性和耐磨能力降低。如果按常规工艺设置浇冒口，必然要加大内浇道、冒口及冒口颈的尺寸，这就给后道工序的冒口切割工作造成很大困难。在切割锤头的冒口时，尽管采取了各种预防措施，仍难避免对锤头产生的不良影响，造成局部范围的裂纹、晶粒长大及碳化物再次析出，使耐磨性能受到不同程度的影响，甚至出现掉块剥落、开裂等现象。

　　综合以上分析，在制定超高锰钢锤头的生产工艺时，我们着重考虑了如何保证锤头具有较致密组织和较理想的晶粒粒度。因此，除了对浇注方法和浇注温度作出严格的规定外，设计内浇道和冒口尺寸时要配合使用性能优异的钢液覆盖剂和冒口保温剂，以尽量减小内浇道、冒口和冒口颈尺寸。在制定超高锰钢锤头的热处理工艺时，根据奥氏体锰钢膨胀系数大、导热性差的特点，适当降低了升温速度，延长了保温时间，以控制锤头在热处理过程中产生裂纹的倾向；同时提高了淬火温度，使合金碳化物能充分溶人奥氏体基体中，从而保证锤头的韧性和耐磨性。经过多次从超高锰钢锤头本体抽取试样，进行有关的力学性能检测，其冲击韧性aK=120J/cmZ，硬度值蕊25OHBS。此外，通过对锤头实物做剖析，其内部组织致密，工作表面的晶粒粒度也比较理想。