專(zhuān)利名稱(chēng)：雙金屬?gòu)?fù)合冶金楔齒滾刀刀殼離心鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦山機(jī)械設(shè)備，具體涉及一種針對(duì)大型豎井鉆機(jī)破巖鉆進(jìn)的楔齒滾刀 刀殼的新型雙金屬?gòu)?fù)合冶金的離心鑄造工藝。
背景技術(shù)：
豎井鉆機(jī)是煤田鑿井、橋墩、電站、地質(zhì)勘探等工程施工用的鑿孔機(jī)械，它通過(guò)破 巖滾刀破碎巖石并向地下鉆進(jìn)，以形成各種大小直徑不等的深井，楔齒滾刀是破巖滾刀常 用的刀具類(lèi)型。豎井鉆機(jī)破巖用的楔齒滾刀刀殼分為刀體和刀齒兩個(gè)部分，刀體部分為安裝刀 軸、軸承、密封件的主體，要求結(jié)構(gòu)緊湊、加工精度高，要求材料剛性好、易于加工；刀齒部分 為破巖主體，直接接觸巖石，要求材料具有較高的硬度、耐磨性?，F(xiàn)有技術(shù)中的滾刀刀殼一般采用先整體鑄造然后對(duì)刀體部分進(jìn)行機(jī)加工的工藝， 但是該工藝的主要問(wèn)題是滾刀刀殼的可加工性、硬度及耐磨性難以同時(shí)保證?，F(xiàn)有的改進(jìn) 方案通常有兩種處理方法一是采用硬度較高的材料整體鑄造，滿(mǎn)足破巖需要；二是采用 硬度較低的材料整體鑄造后，在刀齒部分堆焊耐磨材料。第一種處理方法的缺點(diǎn)是加工困 難，加工成本高；第二種處理方法的缺點(diǎn)是堆焊時(shí)精度不易控制、加工效率低，同樣成本高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種楔齒滾刀刀殼的離心鑄造工藝，使楔齒 滾刀既能滿(mǎn)足刀齒破巖強(qiáng)度與耐磨性的要求，又能滿(mǎn)足刀體的剛性和易加工性的需要。本 發(fā)明工藝具體為1)造型采用殼鑄法，用造型機(jī)單獨(dú)配制70-140目的耐高溫、高強(qiáng)硬度的覆膜砂， 并根據(jù)相應(yīng)尺寸設(shè)計(jì)模具并壓制出型殼；2)修殼對(duì)造型步驟中壓制的型殼進(jìn)行整修，去除飛邊、毛刺及注射砂；3)噴涂對(duì)所有與鋼水接觸的面均勻噴涂耐高溫鎬英涂料；4)模殼組裝將涂料干燥后的型殼按次序逐一裝進(jìn)離心機(jī)模具中，在模具的最外 層墊上2-3層預(yù)留澆注孔的石棉板，最后將離心機(jī)模具的外端蓋壓緊并銷(xiāo)好鋼銷(xiāo)；5)熔煉鋼水同時(shí)開(kāi)兩套200kg的中頻高溫熔煉電爐，一爐熔煉耐磨鑄鋼，另一爐 熔煉低碳合金鋼；6)脫氧打渣待兩爐鋼水熔煉完畢后，先將所需重量的耐磨鑄鋼鋼水倒入預(yù)先加 入脫氧劑、精煉劑、Ti合金、脫硫劑的澆包內(nèi)，包內(nèi)打渣一次，至鋼水目測(cè)無(wú)雜質(zhì)上浮，迅速 將鋼液進(jìn)行澆注；7)澆注首先澆注第一包耐磨鑄鋼鋼水，澆注完后在回爐前將低碳合金鋼的鋼水 溫度控制在1560°C-1580°C，兩包鋼水澆注的間隔時(shí)間為5-7分鐘，其中低碳合金鋼的鋼水 與耐磨鑄鋼鋼水的脫氧、脫硫過(guò)程相同；8)保溫取芯待鑄型內(nèi)孔鋼水呈薔薇色，將離心機(jī)停止，待鑄型完全靜止并且鑄件完全凝固后打開(kāi)端蓋取出鑄件，埋入干燥的型砂中保溫12小時(shí)后再取出；9)拋丸清砂對(duì)鑄件表面的附砂進(jìn)行拋丸清砂處理；10)加工整修整修鑄件飛邊毛刺；11)熱處理對(duì)鑄件進(jìn)行淬火、低溫回火等熱處理步驟。在本發(fā)明的脫氧打渣步驟中的澆包提前預(yù)熱在130°C左右，鋼水出爐溫度控制在 1600°c -1630°c，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為350-900轉(zhuǎn)/分。在本發(fā)明的熱處理步驟中，將刀齒部分的 硬度控制為洛氏硬度HRC56 62，將刀體部分的硬度控制為布氏硬度HB260。用本發(fā)明的工藝生產(chǎn)的楔齒滾刀刀殼不僅具有硬度高，耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，而且具 有高的韌性和高斷裂韌性，滿(mǎn)足了破巖刀齒的強(qiáng)度與耐磨性要求，提高了刀齒的壽命；刀體 部分采用低碳合金鋼，可滿(mǎn)足刀體的剛性和易加工性。


附圖1是本發(fā)明中用復(fù)合冶金鑄造的雙金屬楔齒滾刀刀殼殼體剖視示意圖。其中，1-刀齒；2-雙金屬融合過(guò)渡層；3-刀體。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，是本發(fā)明中用復(fù)合冶金鑄造的楔齒滾刀刀殼殼體的剖視圖，所述楔 齒滾刀刀殼包括刀齒1、雙金屬融合過(guò)渡層2和刀體3，所述的雙金屬融合過(guò)渡層2由耐磨 鑄鋼和低碳合金鋼兩種金屬?gòu)?fù)合冶煉而成。鑄造時(shí)，先將上述兩種材料耐磨鑄鋼和低碳合金鋼按一定配比、次序分別在兩個(gè) 200kg中頻高溫熔爐內(nèi)冶煉。待鋼水達(dá)到合適的出爐溫度后，將一定量的刀齒耐磨鑄鋼鋼水 注入一臺(tái)離心機(jī)中，待耐磨鑄鋼鋼水將所述離心機(jī)內(nèi)的砂型刀齒部分充滿(mǎn)后，隨后將一定 量的熔融的低碳合金鋼鋼水注入離心機(jī)中。澆注過(guò)程中離心機(jī)不停地變速旋轉(zhuǎn)，使刀齒、刀 體部分逐漸地依次澆注成型。然后對(duì)鑄造的產(chǎn)品粗加工，經(jīng)淬火、低溫回火等熱處理步驟后 可以達(dá)到刀齒部分洛氏硬度HRC56 62、刀體部分布氏硬度HB260的硬度。具體工藝步驟如下1)造型采用殼鑄法，用造型機(jī)單獨(dú)配制70-140目的耐高溫、高強(qiáng)硬度的覆膜砂， 并根據(jù)相應(yīng)尺寸設(shè)計(jì)模具并壓制出型殼；2)修殼對(duì)造型步驟中壓制的型殼進(jìn)行整修，去除飛邊、毛刺及注射砂；3)噴涂對(duì)所有與鋼水接觸的面均勻噴涂耐高溫鎬英等類(lèi)型的涂料；4)模殼組裝將涂料干燥后的型殼按次序逐一裝進(jìn)離心機(jī)模具中，在模具的最外 層墊上2-3層預(yù)留澆注孔的石棉板，最后將離心機(jī)模具的外端蓋壓緊并銷(xiāo)好鋼銷(xiāo)；5)熔煉鋼水同時(shí)開(kāi)兩套200kg的中頻高溫熔煉電爐，一爐熔煉耐磨鑄鋼，另一爐 熔煉低碳合金鋼(或者其它適合做刀體的材料)；6)脫氧打渣待兩爐鋼水熔煉完畢后，先將所需重量的耐磨鑄鋼鋼水倒入預(yù)先加 入脫氧劑、精煉劑、Ti合金、脫硫劑的澆包內(nèi)，包內(nèi)打渣一次，至鋼水目測(cè)無(wú)雜質(zhì)上浮，迅速 將鋼液進(jìn)行澆注，澆包提前預(yù)熱在130°C左右，鐵水出爐溫度控制在1600°C -1630°C，離心 機(jī)轉(zhuǎn)速為350-900轉(zhuǎn)/分；7)澆注首先澆注第一包耐磨鑄鋼鋼水，澆注完后在回爐前將低碳合金鋼的鋼水
4溫度控制在1560°C-1580°C，兩包鋼水澆注的間隔時(shí)間為5-7分鐘，其中低碳合金鋼的鋼水 與耐磨鑄鋼鋼水的脫氧、脫硫過(guò)程相同；8)保溫取芯待鑄型內(nèi)孔鋼水呈薔薇色，將離心機(jī)停止，待鑄型完全靜止并且鑄 件完全凝固后打開(kāi)端蓋取出鑄件，埋入干燥的型砂中保溫12小時(shí)后再取出；9)拋丸清砂對(duì)鑄件表面的附砂進(jìn)行拋丸清砂處理；10)加工整修用銼刀等工具整修鑄件飛邊毛刺；11)熱處理對(duì)鑄件進(jìn)行淬火、低溫回火等熱處理步驟，將刀齒部分的硬度控制為 洛氏硬度HRC56 62，將刀體部分的硬度控制為布氏硬度HB260左右。需要注意的是，雙金屬?gòu)?fù)合材料澆注需要嚴(yán)格控制鋼水出爐溫度、終止溫度、澆注 速度、澆注量、離心機(jī)旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)。較高的澆注溫度會(huì)使離心機(jī)外殼穿透，較低的澆注 溫度使材料不易成型和結(jié)合、材料內(nèi)部致密性不足；而離心機(jī)旋轉(zhuǎn)速度快慢直接影響材料 內(nèi)部元素的分布，影響材料的均勻性、韌性。溫度和旋轉(zhuǎn)速度需嚴(yán)格設(shè)定，否則直接影響刀 殼材料澆注的成敗。由于在整個(gè)工藝過(guò)程中利用離心機(jī)的離心力將兩種不同成分的鋼水依次澆注，使 兩種材料自然結(jié)合，兩種材料結(jié)合處強(qiáng)度好，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高耐磨性和易加工的性能。經(jīng)過(guò)上述工藝加工的楔齒滾刀材料不僅具有硬度高，耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，而且具有 良好的剛度與韌性等綜合機(jī)械性能，滿(mǎn)足了破巖刀齒的強(qiáng)度與耐磨性要求，同時(shí)保證了刀 體的可加工性，提高了楔齒滾刀刀齒的壽命，降低了加工成本。
權(quán)利要求
一種雙金屬?gòu)?fù)合冶金楔齒滾刀刀殼離心鑄造工藝，所述楔齒滾刀用于豎井鉆機(jī)中，所述離心鑄造工藝的步驟具體包括1)造型采用殼鑄法，用造型機(jī)單獨(dú)配制70 140目的耐高溫、高強(qiáng)硬度的覆膜砂，并根據(jù)相應(yīng)尺寸設(shè)計(jì)模具并壓制出型殼；2)修殼對(duì)造型步驟中壓制的型殼進(jìn)行整修，去除飛邊、毛刺及注射砂；3)噴涂對(duì)所有與鋼水接觸的面均勻噴涂耐高溫鎬英涂料；4)模殼組裝將涂料干燥后的型殼按次序逐一裝進(jìn)離心機(jī)模具中，在模具的最外層墊上2 3層預(yù)留澆注孔的石棉板，最后將離心機(jī)模具的外端蓋壓緊并銷(xiāo)好鋼銷(xiāo)；5)熔煉鋼水同時(shí)開(kāi)兩套200kg的中頻高溫熔煉電爐，一爐熔煉耐磨鑄鋼，另一爐熔煉低碳合金鋼；6)脫氧打渣待兩爐鋼水熔煉完畢后，先將所需重量的耐磨鑄鋼鋼水倒入預(yù)先加入脫氧劑、精煉劑、Ti合金、脫硫劑的澆包內(nèi)，燒包內(nèi)打渣一次，至鋼水目測(cè)無(wú)雜質(zhì)上??；7)澆注首先澆注第一包耐磨鑄鋼鋼水，澆注完后在回爐前將低碳合金鋼的鋼水溫度控制在1560℃ 1580℃，兩包鋼水澆注的間隔時(shí)間為5 7分鐘，其中低碳合金鋼鋼水與耐磨鑄鋼鋼水的脫氧、脫硫過(guò)程相同；8)保溫取芯待鑄型內(nèi)孔鋼水呈薔薇色，將離心機(jī)停止，待鑄型完全靜止并且鑄件完全凝固后打開(kāi)端蓋取出鑄件，埋入干燥的型砂中保溫12小時(shí)后再取出；9)拋丸清砂對(duì)鑄件表面的附砂進(jìn)行拋丸清砂處理；10)加工整修整修鑄件飛邊毛刺；11)熱處理對(duì)鑄件進(jìn)行淬火、低溫回火等熱處理步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鑄造工藝，其中脫氧打渣步驟中的澆包提前預(yù)熱在 130°C左右，鐵水出爐溫度控制在1600°C _1630°C，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為350-900轉(zhuǎn)/分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鑄造工藝，其中在熱處理步驟中，將刀齒部分的硬度控 制為洛氏硬度HRC56 62，將刀體部分的硬度控制為布氏硬度HB260。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙金屬?gòu)?fù)合冶金楔齒滾刀刀殼離心鑄造工藝，所述工藝步驟具體依次包括造型、修殼、噴涂、模殼組裝、熔煉鋼水、脫氧打渣、澆注、保溫取芯、拋丸清砂、加工整修、熱處理等步驟。經(jīng)過(guò)上述工藝加工的楔齒滾刀不僅具有硬度高、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，而且具有良好的剛度和韌性等綜合機(jī)械性能，滿(mǎn)足了楔齒滾刀刀齒的強(qiáng)度與耐磨性要求，同時(shí)保證了刀體的可加工性，提高了楔齒滾刀刀齒的壽命，降低了加工成本。
文檔編號(hào)B22D19/08GK101954466SQ20101052783
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者劉志強(qiáng), 徐廣龍, 李丙乾, 楊紅, 武士杰, 汪船, 王強(qiáng), 王新, 程守業(yè), 荊國(guó)業(yè) 申請(qǐng)人:北京中煤礦山工程有限公司