一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法
一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，属于金属钢球冶铸生产技术 领域。
【背景技术】
[0002] 铸造就是把熔化的金属液注入用耐高温材料制作的中空铸型内，冷凝后得到预期 形状的制品，是人类掌握较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。公元前3200 年，美索不达米亚出现铜青蛙铸件；公元前13~公元前10世纪之间，中国已进入青铜铸件 的全盛时期，工艺上已达到相当高的水平，如商代的重875千克的司母戊方鼎、战国的曾侯 乙尊盘和西汉的透光镜等都是古代铸造的代表产品，早期的铸造受陶器的影响较大，铸件 大多为农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩较浓。公元前513年，中国铸出 了世界上最早见于文字记载的铸铁件一一晋国铸鼎（约270千克重），公元8世纪前后，欧 洲开始生产铸铁件，18世纪的工业革命后，铸件进入为大工业服务的新时期。进入20世纪， 铸造的发展速度很快，先后开发出球墨铸铁，可锻铸铁，超低碳不锈钢以及铝铜、铝硅、铝镁 合金，钛基、镍基合金等铸造金属材料，并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺。50年代 以后，出现了湿砂高压造型，化学硬化砂造型和造芯、负压造型以及其他特种铸造、抛丸清 理等新工艺。
[0003] 发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料 已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统，生产普遍实现机械化、自动化、 智能化（计算机控制、机器人操作），合金元素收得率高、处理过程无污染，实现了微机自动 化控制。
[0004] 自2000年起，我国铸件总产量已连续11年保持世界首位，2010年，我国主要铸件 产量为3960万吨，其中出口铸件总量为206万吨，比2009年163万吨增长26. 4%，技术含 量、质量、品种也有了明显的进步，经过多年的发展，特别是近年来我国的大型铸件、关键基 础件等配套产品的技术水平获得重大突破。近20年来，我国制造业的迅速发展，对铸件的 需求增长很快，目前我国现有各类铸造企业约4万多家，比世界上发布统计数据的35个国 家和地区铸造企业的总和还多，可见铸造行业的发展前景之广阔。
[0005] 目前我国铸造产业的发展存在着产业链问题，制约我国铸件材料发展的主要因素 是：铸铁产业结构不匹配，需求的品种多，单一品种规模不等。铸造产业集中度低，生产流程 分段式进行普遍存在，造成了大量的资源、能源浪费，市场综合竞争力不强，铸造产品发展 的机遇和面临的挑战同步并存。随着现代装备制造业、能源产品及重大工程项目建设的发 展，国内铸造材料高端产品市场预测日趋成熟，铸造产品性能向综合使用性、高尺寸精度、 高表面质量的高端化发展，现在是铸造材料企业进行技术提升，产业调整、优化品种的大好 时机。铸造材料生产技术向节能减排，资源能源循环利用，提高生产效率，降低消耗，改善环 境方向发展，节约资源、节约能源、保护环境打造铸造材料生产产业链是铸造材料可持续发 展的前提。
[0006] 钢厂每年将会产生很多的废铁渣、钢渣，而几乎所有的废铁、钢渣均未得到有效的 利用，不仅造成了巨大的资源浪费，也增大了废渣堆放场地，造成一定的生态环境破坏，从 元素含量分析得知，废渣是很好的铸造原材来源，利用废弃铁渣为原料生产铸造件，是对原 有资源的深度开发利用，变废为宝。
[0007] 中国发明"一种结构钢锻件的制备方法"，申请号201410219676. X公开了一种利 用废钢做原材料制备汽车锻件的方法。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，用本发明制备的多 平面圆柱型钢锻，能起到比矿山、生产加工企业磨矿、磨碎机器中使用的钢球更大的磨碎效 果。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0010] 一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，采用生铁和废钢为原料，在中频炉熔化 后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0011] 1.选料：选取生铁、废钢和合金为原材料；
[0012] 2.中频炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0013] 3.模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能，提高铸型的充型能力；
[0014] 4.预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预热， 预热温度为90~100°C，盛钢水浇杯采用耐高温保温石英沙粘土混合物的内胆，以达到保 温目的和清洁钢模内层多余料，并增强其牢固性，增强钢水的流动性和充形性，提高高效多 平面圆柱型钢锻品质；
[0015] 5.倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0016] 6.热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成高 效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0017] 步骤1所述原材料为废钢+生铁+合金材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分如下：碳C 2. 5~3.0、铬Cr L 5~2. 2、锰Mn 0.6~0.9、硼B 0.5~1.2、钒V 0· 13~ 0· 27、钛 Ti 0· 06 ~0· 08、硅 Si 0· 5 ~L 0、硫 S 0· 058 ~0· 083、磷 P 0· 036 ~0· 074 ;其 中将碳元素有效控制在2. 5~3. 01，可以有效减少钢锻的破碎率。
[0018] 步骤1所述原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成分优选如下：碳C 2. 8、铬 Cr 2. 0、锰 Mn 0· 8、硼 B 0· 8、钒 V 0· 15、钛 Ti 0· 06、硅 Si 0· 5、硫 S 0· 06、磷 P 0· 045。
[0019] 步骤5所述浇铸方案为：
[0020] (1)浇铸位置：
[0021] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0022] b.重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0023] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0024] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0025] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0026] (2)分型面：
[0027] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0028] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0029] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0030] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0031] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0032] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0033] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0034] 步骤6所述电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0035] (1)圆柱型钢锻直径44父45111111:出炉温度1100~1150°〇，淬火温度760~790°〇， 冷却时间4min，回火温度180~200°C，回火时间3~4h ;
[0036] (2)圆柱型钢锻直径50父55111111:出炉温度1100~1150°〇，淬火温度760~790°〇， 冷却时间5min，回火温度180~200°C，回火时间4~5h ;
[0037] (3)圆柱型钢锻直径60父65111111:出炉温度1100~1150°〇，淬火温度760~790°〇， 冷却时间6min，回火温度180~200°C，回火时间5~6h。
[0038] 步骤6所述电热炉淬火，根据铸件尺寸优选参数如下：
[0039] (1)圆柱型钢锻直径44X45mm :淬火温度780°C，回火温度195°C ;
[0040] (2)圆柱型钢锻直径50X55mm :淬火温 度780°C，回火温度195°C ;
[0041] (3)圆柱型钢锻直径60X65mm :淬火温度780°C，回火温度195°C。
[0042] 铸件在凝固过程中先呈糊状而后凝固，这种凝固方式称为糊状凝固，为了严格控 制向逐层凝固转化，可以降低高效多平面园柱型钢锻温度，增大钢锻温度梯度值，用大功率 电风扇吹，来降低该铸件温度增大梯度值，使铸件的凝固方式不向逐层凝固转化，而向糊状 凝固转化。同时合理确定铸件的浇注位置，服从定向凝固原则，使铸件按规定方向从一部分 到另一部分逐渐凝固，将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部，以便设置冒口 进行补缩，并控制铸件在凝固收缩和液态收缩两阶段平稳均匀降温，使铸件少产生缩孔和 缩松问题。
[0043] 步骤5所述饶铸的工艺补正量按下述公式来确定：
[0044] e 彡 0· 002L
[0045] 式中e为工艺补正量，单位mm，L为加工面到加工基准面间的距离，单位mm。
[0046] 为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时应预先增加金属层厚度， 以便在机械加工时切去。零件上需要加工的表面，应有适当的加工余量。铸件加工余量的 大小取决于铸件的材料、铸造方法、铸件尺寸与复杂程度、生产批量、加工面与基准面的距 离及加工面在铸型中的位置、加工精度要求等。灰铸铁件较铸钢件线收缩率小、熔点低，铸 件表面较光洁、平整，故其加工余量小；铸钢件因浇注温度高、表面粗糙、变形大、其加工余 量应比铸铁件大；非铁铸铁铸件表面光洁、且材料昂贵、加工余量应比铸铁件小；铸件的尺 寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铁件的尺寸误差也愈大，故余量也应随之加大；大量 生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小；反之，手工造型误差大，余量应加大； 此外，浇注时朝上的表面，因产生缺陷的机率大，其加工余量应比底面和侧面大。加工余量 的具体数值应根据加工余量国家标准和铸件尺寸公差标准配套使用选取。
[0047] 本发明的有益效果是：本发明的一种高效多平面圆柱型钢锻的铸造，使用圆柱型 钢锻盒子式钢模浇铸生产，改善了铸造产品单一性；圆柱型钢锻盒子式钢模的上下两扇钢 模上增设的4个排气孔，使散气性能大大增强，使圆柱型钢锻密度达7.8g/ofi，本发明的创新 浇铸的圆柱型钢锻，每磨矿1吨，耗损圆柱型钢锻350g，过去每磨矿1吨，耗损圆柱型钢锻 500g，极大的节约了能源、降低了成本；使用本发明的圆柱型钢锻盒子式钢模安全性高，用 浇帽口浇注铁水不易飞溅伤人，减少工伤事故发生，有利安全生产管理，和普通浇铸相比， 基本杜绝铁水溅伤事故发生；普通钢锻用于矿山、加工企业磨矿时，磨碎破碎率在3%，现 使用创新的高效多平面圆柱型钢锻磨碎时破碎率只有1%，大大节约矿山加工企业磨碎费 用成本。
【具体实施方式】
[0048] 下面通过实例对本发明做进一步详细说明，这些实例仅用来说明本发明，并不限 制本发明的范围；
[0049] 实施例1
[0050] 一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，采用生铁和废钢为原料，在中频炉熔化 后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0051] (1)选料：选取生铁、废钢和合金为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分为：碳 2. 8、铬 2. 0、锰(λ 8、硼(λ 8、钒(λ 15、钛(λ 06、硅(λ 5、硫(λ 06、磷(λ 045 ;
[0052] (2)中频炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0053] (3)模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能；
[0054] (4)预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预 热，预热温度为90°C ;
[0055] (5)倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0056] (6)热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成 高效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0057] 电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0058] (1)圆柱型钢锻直径44X 45mm :出炉温度1100 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 4min，回火温度195°C，回火时间3h ;
[0059] (2)圆柱型钢锻直径50 X 55mm :出炉温度1100 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 5min，回火温度195°C，回火时间4h ;
[0060] (3)圆柱型钢锻直径60 X 65mm :出炉温度1100 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 6min，回火温度195°C，回火时间5h。
[0061] 所述浇铸方案为：
[0062] (1)浇铸位置：
[0063] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0064] b.重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0065] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0066] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0067] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0068] (2)分型面：
[0069] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0070] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0071] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0072] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0073] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0074] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0075] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0076] 实施例2
[0077] -种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，采用生铁和废钢为原料，在中频炉熔化 后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0078] (1)选料：选取生铁、废钢和合金为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分为：碳 2. 5、铬 L 5、锰 0· 6、硼 0· 5、钒 0· 13、钛 0· 06、硅 0· 5、硫 0· 058、磷 0· 036 ; (2)中频 炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0079] (3)模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能；
[0080] (4)预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预 热，预热温度为100 °c ;
[0081] (5)倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0082] (6)热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成 高效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0083] 电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0084] (1)圆柱型钢锻直径44X 45mm :出炉温度1150 °C，淬火温度760 °C，冷却时间 4min，回火温度200°C，回火时间4h ;
[0085] (2)圆柱型钢锻直径50 X 55mm :出炉温度1150 °C，淬火温度760 °C，冷却时间 5min，回火温度200°C，回火时间5h ;
[0086] (3)圆柱型钢锻直径60 X 65mm :出炉温度1150 °C，淬火温度760 °C，冷却时间 6min，回火温度200°C，回火时间6h。
[0087] 浇铸方案为：
[0088] (1)浇铸位置：
[0089] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0090] b.重要加工面、表面等质量要求较 高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0091] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0092] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0093] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0094] (2)分型面：
[0095] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0096] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0097] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0098] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0099] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0100] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0101] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0102] 实施例3
[0103] 一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，采用生铁和废钢为原料，在中频炉熔化 后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0104] (1)选料：选取生铁、废钢和合金为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分为：碳 3. 0、铬 2. 2、锰 0. 9、硼 1. 2、钒 0. 27、钛 0. 08、硅 1. 0、硫 0. 083、磷 0. 074 ; (2)中频 炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0105] (3)模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能；
[0106] (4)预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预 热，预热温度为95°C ;
[0107] (5)倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0108] (6)热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成 高效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0109] 电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0110] (1)圆柱型钢锻直径44X45mm:出炉温度1125 °C，淬火温度790 °C，冷却时间 4min，回火温度190°C，回火时间3h ;
[0111] (2)圆柱型钢锻直径50X 55mm:出炉温度1125 °C，淬火温度790 °C，冷却时间 5min，回火温度190°C，回火时间4h ;
[0112] (3)圆柱型钢锻直径60X65mm:出炉温度1125 °C，淬火温度790 °C，冷却时间 6min，回火温度190°C，回火时间5h。
[0113] 浇铸方案为：
[0114] (1)浇铸位置：
[0115] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0116] b.重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0117] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0118] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0119] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0120] (2)分型面：
[0121] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0122] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0123] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0124] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0125] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0126] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0127] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0128] 实施例4
[0129] -种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，采用生铁和废钢为原料，在中频炉熔化 后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0130] (1)选料：选取生铁、废钢和合金为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分为：碳 2. 7、铬 L 8、锰 0· 7、硼 0· 7、钒 0· 20、钛 0· 07、硅 0· 8、硫 0· 068、磷 0· 055 ; (2)中频 炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0131] (3)模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能；
[0132] (4)预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预 热，预热温度为92°C ;
[0133] (5)倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0134] (6)热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成 高效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0135] 电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0136] (1)圆柱型钢锻直径44X45mm:出炉温度1120 °C，淬火温度770 °C，冷却时间 4min，回火温度185°C，回火时间4h ;
[0137] (2)圆柱型钢锻直径50X 55mm:出炉温度1120 °C，淬火温度770 °C，冷却时间 5min，回火温度185°C，回火时间5h ;
[0138] (3)圆柱型钢锻直径60X65mm:出炉温度1120 °C，淬火温度770 °C，冷却时间 6min，回火温度185°C，回火时间6h。
[0139] 浇铸方案为：
[0140] (1)浇铸位置：
[0141] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0142] b.重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0143] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0144] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0145] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0146] (2)分型面：
[0147] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0148] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0149] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0150] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0151] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0152] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0153] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0154] 实施例5
[0155] -种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：采用生铁和废钢为原料，在 中频炉熔化后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0156] (1)选料：选取生铁、废钢和合金为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分为：碳 2. 9、铬 2. 1、锰(λ 8、硼 L 0、钒(λ 2 5、钛(λ 0、硅(λ 9、硫(λ 07、磷(λ 065 ;
[0157] (2)中频炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0158] (3)模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能；
[0159] (4)预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预 热，预热温度为98°C ;
[0160] (5)倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0161] (6)热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成 高效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0162] 电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0163] (1)圆柱型钢锻直径44X45mm:出炉温度1140 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 4min，回火温度200°C，回火时间3h ;
[0164] (2)圆柱型钢锻直径50 X 55mm :出炉温度1140 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 5min，回火温度200°C，回火时间4h ;
[0165] (3)圆柱型钢锻直径60 X 65mm :出炉温度1140 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 6min，回火温度200°C，回火时间5h。
[0166] 浇铸方案为：
[0167] (1)浇铸位置：
[0168] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0169] b.重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0170] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0171] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0172] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0173] (2)分型面：
[0174] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0175] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0176] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0177] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0178] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0179] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0180] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0181] 按照上述工艺过程生产的高效多平面圆柱型钢锻，化学成分和力学性能均能达到 国家标准的要求。
【主权项】
1. 一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：采用生铁和废钢为原料，在 中频炉熔化后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤： (1) 选料：选取生铁、废钢和合金材料为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素质 量百分含量如下：碳C2. 5~3. 0、铬CrL5~2. 2、锰Mn0? 6~0? 9、硼B0? 5~L2、钒 V0. 13 ~0.27、钛Ti0.06 ~0.08、硅Si0.5 ~1.0、硫S0.058 ~0.083、磷P0.036 ~ 0. 074 ； (2) 中频炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用； (3) 模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2个，增 强散气性能； (4) 预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预热，预 热温度为90~100°C; (5) 倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产； (6) 热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成高效 多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。2. 根据权利要求1所述一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：步骤（1) 所述原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素质量百分含量如下：碳C2. 8、铬Cr2.0、锰 Mn0? 8、硼B0? 8、钒V0? 15、钛Ti0? 06、硅Si0? 5、硫S0? 06、磷P0? 045。3. 根据权利要求1所述一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：步骤（5) 所述浇铸方案为： (1) 浇铸位置： a. 体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于 上部或侧部，以便设置冒口进行补缩； b. 重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置； c. 具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部分处 于垂直位置或倾斜位置； d. 具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下； e. 尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯在铸 型中安放牢靠、排气通畅； (2) 分型面： a. 分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化模具 制造和造型工艺； b. 尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸 的精确； c. 应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中； d. 若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使加工 基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧； e. 尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面； f. 铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝； g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致。4. 根据权利要求1所述一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：步骤（6) 所述电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下： (1) 圆柱型钢锻直径44\45臟：出炉温度1100~11501：，淬火温度760~7901：，冷却 时间4min，回火温度180~200°C，回火时间3~4h; (2) 圆柱型钢锻直径50\55臟：出炉温度1100~11501：，淬火温度760~7901：，冷却 时间5min，回火温度180~200°C，回火时间4~5h; (3) 圆柱型钢锻直径60\65臟：出炉温度1100~11501：，淬火温度760~7901：，冷却 时间6min，回火温度180~200°C，回火时间5~6h。5. 根据权利要求1和5所述一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：步 骤（6)所述电热炉淬火，根据铸件尺寸优选参数如下： (1) 圆柱型钢锻直径44X45mm:淬火温度780°C，回火温度195°C; (2) 圆柱型钢锻直径50X55mm:淬火温度780°C，回火温度195°C; (3) 圆柱型钢锻直径60X65mm:淬火温度780°C，回火温度195°C。6. 根据权利要求1所述一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：步骤（5) 所述浇铸的工艺补正量按下述公式来确定： e彡 0? 002L 式中e为工艺补正量，单位mm，L为加工面到加工基准面间的距离，单位mm。
【专利摘要】本发明涉及一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，属于金属钢球冶铸生产技术领域。本发明的高效多平面圆柱型钢锻选取生铁、废钢和合金为原材料，经过中频炉熔化，冶炼成优质钢水，再用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，自然冷却后，电热炉淬火，终锻成型，切边即成高效多平面圆柱型钢锻。本发明的高效多平面圆柱型钢锻，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，改善了铸造产品单一性；本发明的圆柱型钢锻盒子式钢模安全性高，用浇帽口浇注铁水不易飞溅伤人，减少工伤事故发生，有利安全生产管理，和普通浇铸相比，基本杜绝铁水溅伤事故发生；用于矿山、加工企业磨矿时，明显优于钢球的磨碎功能，大大节约矿山加工企业磨碎费用成本。
【IPC分类】C22C38/60, C22C33/04
【公开号】CN104894462
【申请号】CN201510338925
【发明人】胡永财, 朱鹏
【申请人】永仁县金风冶铸机械制造有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，属于金属钢球冶铸生产技术 领域。
【背景技术】
[0002] 铸造就是把熔化的金属液注入用耐高温材料制作的中空铸型内，冷凝后得到预期 形状的制品，是人类掌握较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。公元前3200 年，美索不达米亚出现铜青蛙铸件；公元前13~公元前10世纪之间，中国已进入青铜铸件 的全盛时期，工艺上已达到相当高的水平，如商代的重875千克的司母戊方鼎、战国的曾侯 乙尊盘和西汉的透光镜等都是古代铸造的代表产品，早期的铸造受陶器的影响较大，铸件 大多为农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩较浓。公元前513年，中国铸出 了世界上最早见于文字记载的铸铁件一一晋国铸鼎（约270千克重），公元8世纪前后，欧 洲开始生产铸铁件，18世纪的工业革命后，铸件进入为大工业服务的新时期。进入20世纪， 铸造的发展速度很快，先后开发出球墨铸铁，可锻铸铁，超低碳不锈钢以及铝铜、铝硅、铝镁 合金，钛基、镍基合金等铸造金属材料，并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺。50年代 以后，出现了湿砂高压造型，化学硬化砂造型和造芯、负压造型以及其他特种铸造、抛丸清 理等新工艺。
[0003] 发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料 已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统，生产普遍实现机械化、自动化、 智能化（计算机控制、机器人操作），合金元素收得率高、处理过程无污染，实现了微机自动 化控制。
[0004] 自2000年起，我国铸件总产量已连续11年保持世界首位，2010年，我国主要铸件 产量为3960万吨，其中出口铸件总量为206万吨，比2009年163万吨增长26. 4%，技术含 量、质量、品种也有了明显的进步，经过多年的发展，特别是近年来我国的大型铸件、关键基 础件等配套产品的技术水平获得重大突破。近20年来，我国制造业的迅速发展，对铸件的 需求增长很快，目前我国现有各类铸造企业约4万多家，比世界上发布统计数据的35个国 家和地区铸造企业的总和还多，可见铸造行业的发展前景之广阔。
[0005] 目前我国铸造产业的发展存在着产业链问题，制约我国铸件材料发展的主要因素 是：铸铁产业结构不匹配，需求的品种多，单一品种规模不等。铸造产业集中度低，生产流程 分段式进行普遍存在，造成了大量的资源、能源浪费，市场综合竞争力不强，铸造产品发展 的机遇和面临的挑战同步并存。随着现代装备制造业、能源产品及重大工程项目建设的发 展，国内铸造材料高端产品市场预测日趋成熟，铸造产品性能向综合使用性、高尺寸精度、 高表面质量的高端化发展，现在是铸造材料企业进行技术提升，产业调整、优化品种的大好 时机。铸造材料生产技术向节能减排，资源能源循环利用，提高生产效率，降低消耗，改善环 境方向发展，节约资源、节约能源、保护环境打造铸造材料生产产业链是铸造材料可持续发 展的前提。
[0006] 钢厂每年将会产生很多的废铁渣、钢渣，而几乎所有的废铁、钢渣均未得到有效的 利用，不仅造成了巨大的资源浪费，也增大了废渣堆放场地，造成一定的生态环境破坏，从 元素含量分析得知，废渣是很好的铸造原材来源，利用废弃铁渣为原料生产铸造件，是对原 有资源的深度开发利用，变废为宝。
[0007] 中国发明"一种结构钢锻件的制备方法"，申请号201410219676. X公开了一种利 用废钢做原材料制备汽车锻件的方法。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，用本发明制备的多 平面圆柱型钢锻，能起到比矿山、生产加工企业磨矿、磨碎机器中使用的钢球更大的磨碎效 果。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0010] 一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，采用生铁和废钢为原料，在中频炉熔化 后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0011] 1.选料：选取生铁、废钢和合金为原材料；
[0012] 2.中频炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0013] 3.模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能，提高铸型的充型能力；
[0014] 4.预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预热， 预热温度为90~100°C，盛钢水浇杯采用耐高温保温石英沙粘土混合物的内胆，以达到保 温目的和清洁钢模内层多余料，并增强其牢固性，增强钢水的流动性和充形性，提高高效多 平面圆柱型钢锻品质；
[0015] 5.倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0016] 6.热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成高 效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0017] 步骤1所述原材料为废钢+生铁+合金材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分如下：碳C 2. 5~3.0、铬Cr L 5~2. 2、锰Mn 0.6~0.9、硼B 0.5~1.2、钒V 0· 13~ 0· 27、钛 Ti 0· 06 ~0· 08、硅 Si 0· 5 ~L 0、硫 S 0· 058 ~0· 083、磷 P 0· 036 ~0· 074 ;其 中将碳元素有效控制在2. 5~3. 01，可以有效减少钢锻的破碎率。
[0018] 步骤1所述原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成分优选如下：碳C 2. 8、铬 Cr 2. 0、锰 Mn 0· 8、硼 B 0· 8、钒 V 0· 15、钛 Ti 0· 06、硅 Si 0· 5、硫 S 0· 06、磷 P 0· 045。
[0019] 步骤5所述浇铸方案为：
[0020] (1)浇铸位置：
[0021] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0022] b.重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0023] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0024] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0025] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0026] (2)分型面：
[0027] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0028] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0029] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0030] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0031] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0032] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0033] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0034] 步骤6所述电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0035] (1)圆柱型钢锻直径44父45111111:出炉温度1100~1150°〇，淬火温度760~790°〇， 冷却时间4min，回火温度180~200°C，回火时间3~4h ;
[0036] (2)圆柱型钢锻直径50父55111111:出炉温度1100~1150°〇，淬火温度760~790°〇， 冷却时间5min，回火温度180~200°C，回火时间4~5h ;
[0037] (3)圆柱型钢锻直径60父65111111:出炉温度1100~1150°〇，淬火温度760~790°〇， 冷却时间6min，回火温度180~200°C，回火时间5~6h。
[0038] 步骤6所述电热炉淬火，根据铸件尺寸优选参数如下：
[0039] (1)圆柱型钢锻直径44X45mm :淬火温度780°C，回火温度195°C ;
[0040] (2)圆柱型钢锻直径50X55mm :淬火温 度780°C，回火温度195°C ;
[0041] (3)圆柱型钢锻直径60X65mm :淬火温度780°C，回火温度195°C。
[0042] 铸件在凝固过程中先呈糊状而后凝固，这种凝固方式称为糊状凝固，为了严格控 制向逐层凝固转化，可以降低高效多平面园柱型钢锻温度，增大钢锻温度梯度值，用大功率 电风扇吹，来降低该铸件温度增大梯度值，使铸件的凝固方式不向逐层凝固转化，而向糊状 凝固转化。同时合理确定铸件的浇注位置，服从定向凝固原则，使铸件按规定方向从一部分 到另一部分逐渐凝固，将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部，以便设置冒口 进行补缩，并控制铸件在凝固收缩和液态收缩两阶段平稳均匀降温，使铸件少产生缩孔和 缩松问题。
[0043] 步骤5所述饶铸的工艺补正量按下述公式来确定：
[0044] e 彡 0· 002L
[0045] 式中e为工艺补正量，单位mm，L为加工面到加工基准面间的距离，单位mm。
[0046] 为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时应预先增加金属层厚度， 以便在机械加工时切去。零件上需要加工的表面，应有适当的加工余量。铸件加工余量的 大小取决于铸件的材料、铸造方法、铸件尺寸与复杂程度、生产批量、加工面与基准面的距 离及加工面在铸型中的位置、加工精度要求等。灰铸铁件较铸钢件线收缩率小、熔点低，铸 件表面较光洁、平整，故其加工余量小；铸钢件因浇注温度高、表面粗糙、变形大、其加工余 量应比铸铁件大；非铁铸铁铸件表面光洁、且材料昂贵、加工余量应比铸铁件小；铸件的尺 寸愈大或加工面与基准面的距离愈大，铁件的尺寸误差也愈大，故余量也应随之加大；大量 生产时，因采用机器造型，铸件精度高，故余量可减小；反之，手工造型误差大，余量应加大； 此外，浇注时朝上的表面，因产生缺陷的机率大，其加工余量应比底面和侧面大。加工余量 的具体数值应根据加工余量国家标准和铸件尺寸公差标准配套使用选取。
[0047] 本发明的有益效果是：本发明的一种高效多平面圆柱型钢锻的铸造，使用圆柱型 钢锻盒子式钢模浇铸生产，改善了铸造产品单一性；圆柱型钢锻盒子式钢模的上下两扇钢 模上增设的4个排气孔，使散气性能大大增强，使圆柱型钢锻密度达7.8g/ofi，本发明的创新 浇铸的圆柱型钢锻，每磨矿1吨，耗损圆柱型钢锻350g，过去每磨矿1吨，耗损圆柱型钢锻 500g，极大的节约了能源、降低了成本；使用本发明的圆柱型钢锻盒子式钢模安全性高，用 浇帽口浇注铁水不易飞溅伤人，减少工伤事故发生，有利安全生产管理，和普通浇铸相比， 基本杜绝铁水溅伤事故发生；普通钢锻用于矿山、加工企业磨矿时，磨碎破碎率在3%，现 使用创新的高效多平面圆柱型钢锻磨碎时破碎率只有1%，大大节约矿山加工企业磨碎费 用成本。
【具体实施方式】
[0048] 下面通过实例对本发明做进一步详细说明，这些实例仅用来说明本发明，并不限 制本发明的范围；
[0049] 实施例1
[0050] 一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，采用生铁和废钢为原料，在中频炉熔化 后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0051] (1)选料：选取生铁、废钢和合金为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分为：碳 2. 8、铬 2. 0、锰(λ 8、硼(λ 8、钒(λ 15、钛(λ 06、硅(λ 5、硫(λ 06、磷(λ 045 ;
[0052] (2)中频炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0053] (3)模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能；
[0054] (4)预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预 热，预热温度为90°C ;
[0055] (5)倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0056] (6)热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成 高效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0057] 电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0058] (1)圆柱型钢锻直径44X 45mm :出炉温度1100 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 4min，回火温度195°C，回火时间3h ;
[0059] (2)圆柱型钢锻直径50 X 55mm :出炉温度1100 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 5min，回火温度195°C，回火时间4h ;
[0060] (3)圆柱型钢锻直径60 X 65mm :出炉温度1100 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 6min，回火温度195°C，回火时间5h。
[0061] 所述浇铸方案为：
[0062] (1)浇铸位置：
[0063] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0064] b.重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0065] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0066] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0067] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0068] (2)分型面：
[0069] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0070] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0071] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0072] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0073] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0074] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0075] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0076] 实施例2
[0077] -种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，采用生铁和废钢为原料，在中频炉熔化 后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0078] (1)选料：选取生铁、废钢和合金为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分为：碳 2. 5、铬 L 5、锰 0· 6、硼 0· 5、钒 0· 13、钛 0· 06、硅 0· 5、硫 0· 058、磷 0· 036 ; (2)中频 炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0079] (3)模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能；
[0080] (4)预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预 热，预热温度为100 °c ;
[0081] (5)倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0082] (6)热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成 高效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0083] 电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0084] (1)圆柱型钢锻直径44X 45mm :出炉温度1150 °C，淬火温度760 °C，冷却时间 4min，回火温度200°C，回火时间4h ;
[0085] (2)圆柱型钢锻直径50 X 55mm :出炉温度1150 °C，淬火温度760 °C，冷却时间 5min，回火温度200°C，回火时间5h ;
[0086] (3)圆柱型钢锻直径60 X 65mm :出炉温度1150 °C，淬火温度760 °C，冷却时间 6min，回火温度200°C，回火时间6h。
[0087] 浇铸方案为：
[0088] (1)浇铸位置：
[0089] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0090] b.重要加工面、表面等质量要求较 高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0091] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0092] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0093] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0094] (2)分型面：
[0095] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0096] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0097] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0098] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0099] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0100] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0101] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0102] 实施例3
[0103] 一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，采用生铁和废钢为原料，在中频炉熔化 后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0104] (1)选料：选取生铁、废钢和合金为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分为：碳 3. 0、铬 2. 2、锰 0. 9、硼 1. 2、钒 0. 27、钛 0. 08、硅 1. 0、硫 0. 083、磷 0. 074 ; (2)中频 炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0105] (3)模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能；
[0106] (4)预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预 热，预热温度为95°C ;
[0107] (5)倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0108] (6)热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成 高效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0109] 电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0110] (1)圆柱型钢锻直径44X45mm:出炉温度1125 °C，淬火温度790 °C，冷却时间 4min，回火温度190°C，回火时间3h ;
[0111] (2)圆柱型钢锻直径50X 55mm:出炉温度1125 °C，淬火温度790 °C，冷却时间 5min，回火温度190°C，回火时间4h ;
[0112] (3)圆柱型钢锻直径60X65mm:出炉温度1125 °C，淬火温度790 °C，冷却时间 6min，回火温度190°C，回火时间5h。
[0113] 浇铸方案为：
[0114] (1)浇铸位置：
[0115] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0116] b.重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0117] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0118] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0119] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0120] (2)分型面：
[0121] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0122] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0123] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0124] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0125] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0126] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0127] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0128] 实施例4
[0129] -种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，采用生铁和废钢为原料，在中频炉熔化 后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0130] (1)选料：选取生铁、废钢和合金为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分为：碳 2. 7、铬 L 8、锰 0· 7、硼 0· 7、钒 0· 20、钛 0· 07、硅 0· 8、硫 0· 068、磷 0· 055 ; (2)中频 炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0131] (3)模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能；
[0132] (4)预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预 热，预热温度为92°C ;
[0133] (5)倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0134] (6)热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成 高效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0135] 电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0136] (1)圆柱型钢锻直径44X45mm:出炉温度1120 °C，淬火温度770 °C，冷却时间 4min，回火温度185°C，回火时间4h ;
[0137] (2)圆柱型钢锻直径50X 55mm:出炉温度1120 °C，淬火温度770 °C，冷却时间 5min，回火温度185°C，回火时间5h ;
[0138] (3)圆柱型钢锻直径60X65mm:出炉温度1120 °C，淬火温度770 °C，冷却时间 6min，回火温度185°C，回火时间6h。
[0139] 浇铸方案为：
[0140] (1)浇铸位置：
[0141] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0142] b.重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0143] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0144] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0145] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0146] (2)分型面：
[0147] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0148] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0149] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0150] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0151] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0152] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0153] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0154] 实施例5
[0155] -种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：采用生铁和废钢为原料，在 中频炉熔化后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤：
[0156] (1)选料：选取生铁、废钢和合金为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素成 分为：碳 2. 9、铬 2. 1、锰(λ 8、硼 L 0、钒(λ 2 5、钛(λ 0、硅(λ 9、硫(λ 07、磷(λ 065 ;
[0157] (2)中频炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用；
[0158] (3)模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2 个，增强散气性能；
[0159] (4)预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预 热，预热温度为98°C ;
[0160] (5)倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产；
[0161] (6)热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成 高效多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。
[0162] 电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下：
[0163] (1)圆柱型钢锻直径44X45mm:出炉温度1140 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 4min，回火温度200°C，回火时间3h ;
[0164] (2)圆柱型钢锻直径50 X 55mm :出炉温度1140 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 5min，回火温度200°C，回火时间4h ;
[0165] (3)圆柱型钢锻直径60 X 65mm :出炉温度1140 °C，淬火温度780 °C，冷却时间 6min，回火温度200°C，回火时间5h。
[0166] 浇铸方案为：
[0167] (1)浇铸位置：
[0168] a.体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部 置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩；
[0169] b.重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄 壁部分处于垂直位置或倾斜位置；
[0170] c.具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置；
[0171] d.具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下；
[0172] e.尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯 在铸型中安放牢靠、排气通畅；
[0173] (2)分型面：
[0174] a.分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化 模具制造和造型工艺；
[0175] b.尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件 尺寸的精确；
[0176] c.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中；
[0177] d.若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使 加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧；
[0178] e.尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面；
[0179] f.铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝；
[0180] g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致；
[0181] 按照上述工艺过程生产的高效多平面圆柱型钢锻，化学成分和力学性能均能达到 国家标准的要求。
【主权项】
1. 一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：采用生铁和废钢为原料，在 中频炉熔化后，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，具体包括如下步骤： (1) 选料：选取生铁、废钢和合金材料为原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素质 量百分含量如下：碳C2. 5~3. 0、铬CrL5~2. 2、锰Mn0? 6~0? 9、硼B0? 5~L2、钒 V0. 13 ~0.27、钛Ti0.06 ~0.08、硅Si0.5 ~1.0、硫S0.058 ~0.083、磷P0.036 ~ 0. 074 ； (2) 中频炉冶炼：将选好的原材料放入中频炉中熔化，冶炼成优质钢水，备用； (3) 模具制作：制作圆柱型钢锻盒子式钢模，两扇钢模上设4个排气孔，上下各2个，增 强散气性能； (4) 预热：用乙烯气体火焰对圆柱型钢锻盒子式钢模上下两扇钢模内层进行预热，预 热温度为90~100°C; (5) 倒模：将冶炼好的钢水倒入预热过的圆柱型钢锻盒子式钢模内浇铸生产； (6) 热处理：圆柱型钢锻经过自然冷却后，使用电热炉淬火，终锻成型，切边即成高效 多平面圆柱型钢锻，密度为7. 8g/cm3。2. 根据权利要求1所述一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：步骤（1) 所述原材料，以生产一吨圆柱型钢锻，主要元素质量百分含量如下：碳C2. 8、铬Cr2.0、锰 Mn0? 8、硼B0? 8、钒V0? 15、钛Ti0? 06、硅Si0? 5、硫S0? 06、磷P0? 045。3. 根据权利要求1所述一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：步骤（5) 所述浇铸方案为： (1) 浇铸位置： a. 体积收缩大的铸铁及壁厚差较大的铸件，应将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于 上部或侧部，以便设置冒口进行补缩； b. 重要加工面、表面等质量要求较高的部位应置于下面或侧面，同时要尽量使薄壁部 分处于垂直位置或倾斜位置； c. 具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部分处 于垂直位置或倾斜位置； d. 具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝下； e. 尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯在铸 型中安放牢靠、排气通畅； (2) 分型面： a. 分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化模具 制造和造型工艺； b. 尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸 的精确； c. 应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中； d. 若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使加工 基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧； e. 尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面； f. 铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝； g.分型面的选择应尽量与铸F型浇注时位置一致。4. 根据权利要求1所述一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：步骤（6) 所述电热炉淬火，根据铸件尺寸参数如下： (1) 圆柱型钢锻直径44\45臟：出炉温度1100~11501：，淬火温度760~7901：，冷却 时间4min，回火温度180~200°C，回火时间3~4h; (2) 圆柱型钢锻直径50\55臟：出炉温度1100~11501：，淬火温度760~7901：，冷却 时间5min，回火温度180~200°C，回火时间4~5h; (3) 圆柱型钢锻直径60\65臟：出炉温度1100~11501：，淬火温度760~7901：，冷却 时间6min，回火温度180~200°C，回火时间5~6h。5. 根据权利要求1和5所述一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：步 骤（6)所述电热炉淬火，根据铸件尺寸优选参数如下： (1) 圆柱型钢锻直径44X45mm:淬火温度780°C，回火温度195°C; (2) 圆柱型钢锻直径50X55mm:淬火温度780°C，回火温度195°C; (3) 圆柱型钢锻直径60X65mm:淬火温度780°C，回火温度195°C。6. 根据权利要求1所述一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，其特征在于：步骤（5) 所述浇铸的工艺补正量按下述公式来确定： e彡 0? 002L 式中e为工艺补正量，单位mm，L为加工面到加工基准面间的距离，单位mm。
【专利摘要】本发明涉及一种高效多平面圆柱型钢锻的制备方法，属于金属钢球冶铸生产技术领域。本发明的高效多平面圆柱型钢锻选取生铁、废钢和合金为原材料，经过中频炉熔化，冶炼成优质钢水，再用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，自然冷却后，电热炉淬火，终锻成型，切边即成高效多平面圆柱型钢锻。本发明的高效多平面圆柱型钢锻，使用圆柱型钢锻盒子式钢模浇铸生产，改善了铸造产品单一性；本发明的圆柱型钢锻盒子式钢模安全性高，用浇帽口浇注铁水不易飞溅伤人，减少工伤事故发生，有利安全生产管理，和普通浇铸相比，基本杜绝铁水溅伤事故发生；用于矿山、加工企业磨矿时，明显优于钢球的磨碎功能，大大节约矿山加工企业磨碎费用成本。
【IPC分类】C22C38/60, C22C33/04
【公开号】CN104894462
【申请号】CN201510338925
【发明人】胡永财, 朱鹏
【申请人】永仁县金风冶铸机械制造有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日
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