Навіщо використовувати марганцеву сталь для лиття гільз?

Марганцева сталь, яку також називають сталлю Хадфілда або мангалоєм, - це сталевий сплав, що містить 12-14% марганцю. Відома своєю високою ударною в'язкістю та стійкістю до стирання у затверділому стані, сталь часто описують як сталь остаточного загартовування.

Марганцева сталь використовується для вкладишів сітки та, як правило, менших млинів. Його великою перевагою є те, що він твердне в умовах напруги, проте основа залишається міцною і витримує сильні удари без руйнування. Її головним недоліком є ​​те, що він поширюється з ударом, тому тверді вкладиші починають стискатися разом і їх стає надзвичайно важко видалити, і це може пошкодити оболонку фрези, якщо напруга досягне граничного рівня.

 

Хімічний склад та механічні властивості вкладишів марганцевого млина

На основі різних умов праці та запитів клієнтів компанія Qiming Machinery постачає різні сорти марганцевої сталі для лиття вкладишів. Нормальними сортами марганцевої сталі є:

  • Mn14
  • Mn14Cr2
  • Mn18
  • Mn18Cr2

Хімічний склад та механічні властивості наведені в наступній таблиці:

Хімічний склад та механічні властивості вкладишів марганцевого млина
Назва продуктуMn14
продуктивність
Твердість (HB): 255-285Значення удару (Дж / см²): ≥ 155
CSiMnSPNi
0.9 - 1.50.4 - 0.511 - 14< 0.05<0.040.1 - 0.3
CuTiVW
0.06 - 0.120.06 - 0.120.06 - 0.120.06 - 0.12
Назва продуктуMn14Cr2
продуктивність
Твердість (HB): 265-290Значення удару (Дж / см²): ≥ 150
CSiMnSPCr
0.9 - 1.50.4 - 0.511 - 14< 0.05<0.041.5 - 2.5
CuTiVW
0.06 - 0.120.06 - 0.120.06 - 0.120.06 - 0.12
Назва продуктуMn18
продуктивність
Твердість (HB): 285-315Значення удару (Дж / см²): ≥ 140
CSiMnSPCr
0.9 - 1.30.3-0.716.5-18.5< 0.05<0.04
CuTiVW
0.06 - 0.120.06 - 0.120.06 - 0.120.06 - 0.12
Назва продуктуMn18Cr2
продуктивність
Твердість (HB): 200-260Значення удару (Дж / см²): ≥ 140
CSiMnSPCr
0.9 - 1.50.4 - 0.517-19< 0.05<0.041.5 - 2.5
CuTiVW
0.06 - 0.120.06 - 0.120.06 - 0.120.06 - 0.12

 

 

Навчальний кейс

Один із наших клієнтів потребує від нас лиття Mn14 млинних вкладишів для свого кульового млина. Детальні технічні вимоги такі:

  • Матеріал: C 1. 1 ~ 1. 5, Mn 11. 0 ~ 14. 0, Si 0.3-0.8, P < 0.05 , S < 0.05 , Mn / C > 9.0
  • Міцність на розрив σ B / МПа ≥637
  • Подовження (%) ≥20
  • Ударна в'язкість / (Дж / м * м) ≥15
  • Твердість ≤229 НВ
  • Склад сплаву, форма і розмір, якість поверхні та твердосплавні виливки повинні бути прийняті, і не потрібно мати дефектів, що впливають на міцність і зовнішній вигляд. Твердість виливків після термічної обробки становить 197-228 Hb, тоді як механічні властивості та включення виливків (які не можуть відповідати металургійній оцінці якості) не підлягають умовам прийняття.

 

Технологія лиття

Проектування процесу моделювання

Для того, щоб задовольнити вимоги до якості поверхні та точності розмірів, формувальний пісок слід ущільнити та пробити більше повітряних отворів. Слід прийняти такі принципи проектування:

  1. Негативний допуск приймається для загального розміру виливків, а припуск на обробку зазвичай становить 3-5 мм або не залишається припуску на обробку. Максимальний припуск на обробку менше або дорівнює 10 мм.
  2. Отвір для виїмки виливки приймає позитивний допуск, а серцевина зроблена з вогнетривкої магнезії.
  3. Вільна лінійна усадка становить 2.2% ~ 3.2%. Стояк розроблений відповідно до усадки затвердіння 6%. Застосована проста система різання заливки.
  4. Використовується основне покриття порошку форстериту.

Дизайн воріт системи

Була обрана відкрита ворота, з ∑ f в ∶ f поперечний verse f прямий = 1 ∶ (1 ~ 1.1) ∶ (1 ~ 1.4); Діаметр прямих воріт становить 45 мм відповідно до розміру ковшів ковша. Тоді ∑ f = 15.9 см²; 1 поперечний хвіртка: ∑ f = 15.9-17.5 см²; 3 внутрішні ворота: ∑ f = 15.9 ~ 22.3 см².

 

Плавлення і розливання

Плавлення

Середньочастотна індукційна піч GW212500J використовується для плавлення, а також підкреслюється покриття та захист розплавленої сталі. Під час завантаження шихти в піч спочатку на дно печі завантажується шар вапна (GB 1594-79). Якість вапна становить близько 1% від маси зарядного металу. У процесі плавлення розплавлений метал з’являється і піднімається, а шлак весь час покриває поверхню розплавленої сталі. Шлак може захистити розплавлену сталь від проникнення та окислення, збирати включення, зберігати тепло і економити енергію. З продовженням плавлення можна додати відповідну кількість вапна, і відповідна кількість шлаку повинна бути в змозі повністю покрити розплавлену сталь, а також слід додати трохи плавикового шпату (gb826-87). Масове відношення вапна до плавикового шпату становить приблизно (4-5) ∶ 1, щоб зменшити температуру плавлення шлаку, відрегулювати в'язкість шлаку та легко видалити шлак.

Високовуглецевий феромарганець femn75c7.5 (gb3795-87) використовується для попереднього розкислення, а окислення вуглецю використовується для посилення попереднього розкислення, щоб зменшити вміст оксиду заліза в розплавленій сталі до нижчого рівня, щоб зменшити включення. Під час обробки температура розплавленої сталі становить 1 ~ 610 ℃, кількість додавання становить близько 1% від маси рідкої сталі, а вихід становить 640%. Одночасно після повного попереднього нагрівання (понад 1 ℃) додають феромарганець із розміром блоку 90-50 мм. Після додавання кожної партії її слід повністю перемішати,

“Запобігання замерзання” та опадів, і додайте наступну партію після того, як кожна партія в основному розплавиться. У такому порядку вихід феромарганцю становить 95%. Якщо феромарганець додають безпосередньо перед попереднім розкисленням, вихід становить 90%, з різницею в 5%. Співвідношення Mn / Mn до Mn C більше 5.

Після регулювання хімічного складу алюміній (Yb / Z4 - 75), як правило, використовується для остаточного розкислення, і його кількість становить приблизно 0.1% від загальної маси розплавленої сталі. Враховуючи, що ретельність окислення опадів менша, ніж дифузійного розкислення, кількість можна регулювати до 0.2% від загальної маси розплавленої сталі, щоб збільшити залишкову кількість алюмінію (> 0.08%) у розплавленій сталі та осадити високе плавлення точкові сполуки al2p у зернах, таким чином, такі невигідні форми фосфору, як потрійна фосфорна евтектика, можуть бути усунені.

Заливка

Розплавлену сталь слід зберігати після її вивантаження з печі. Стенди корисні для плавання газу та включення їх у розплавлену сталь, покращуючи металургійну якість та регулюючи температуру заливки. Температура ліквідусу високомарганцевої сталі zgmn1321 становить 1400 ℃, температура нагнітання - 1 360 ~ 1 420 ℃, а температура виливу - 1 340 ~ 1 380 ℃.

Відповідно до цього правила, додатково визначається статичний ізотермічний час розплавленої сталі при різних температурах.

 

Термічна обробка

Вкладиші марганцевого млина зі звичайною водозміцнювальною обробкою належать до товстих і великих деталей (δ> 75 мм). Під час теплової обробки швидкість нагрівання повинна регулюватися на рівні 30-50 ℃ / год у діапазоні температур від нормальної температури до 600 ℃. Коли температура нагрівається до вище 600 ℃, швидкість нагрівання може бути збільшена до 100-150 ℃ / год, поки температура гартування води не становитиме 1050-1080 ℃ і витримана протягом 4 год. Необхідно забезпечити, щоб карбіди в сталі були повністю розчиняється в аустеніті та гомогенізується дифузією, щоб зменшити можливість повторного осадження карбіду.

Після збереження тепла виливку слід швидко витягнути з печі і поставити у воду. Час від відкривання дверцят печі до всієї води, що надходить у заготовку, повинен бути в межах 2-3 хв, чим коротший, тим кращий, щоб забезпечити, щоб температура лиття була не нижче 950 ℃. Температуру води слід контролювати на рівні 10 ~ 30 ℃, а температура води в кінці гарту не повинна перевищувати 60 ℃. У випадку масового виробництва до резервуару для води можна додати сухий лід для охолодження.

 

Результати

  1. Точність розмірів та якість поверхні високомарганцевої сталі можна значно покращити, використовуючи лиття металевих пластин та лужне покриття та суворо контролюючи інші процеси лиття.
  2. Використовуючи вапно та флюорит для захисту плавильної печі, процес виплавки попереднього розкислення феромарганцю з високим вмістом вуглецю з подальшим легуванням феромарганцю та алюмінію остаточним розкисленням може поліпшити вихід сплаву феромарганцю та поліпшити металургійну якість високомарганцевої сталі.
  3. Для вкладиша кульових млинів із високомарганцевої сталі можна використовувати як звичайні, так і схеми прямого зміцнення води, а також отримати кваліфіковані виливки.