CN103194663B - 一种改进的粉碎机刀架及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改进的粉碎机刀架及其制备方法，所述粉碎机刀架为铁铸件，按照重量百分比，所述刀架中化学成分包括：C3.2-4.0%；Si2.1-3.1%；Mn≤0.4%；P≤0.05%；S≤0.02%；Mg0.035-0.05%；Cu0.01-0.05%；Ni0.001-0.02%；稀土元素（或者还可以包括Ba元素）为痕量；所述粉碎机刀架在铸造过程中，加入痕量的稀土元素（或者还加入痕量Ba元素），从而获得了较高的强度和硬度、以及良好的韧性，特别是伸长率高达16%以上。

Description

一种改进的粉碎机刀架及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种粉碎设备部件，尤其涉及一种具有优异机械性能的粉碎刀架及其生产方法。

背景技术

使用刀具对物体进行粉碎在越来越多的领域中获得应用，如塑料、垃圾、纸张、草木、肉类、蔬菜、谷物等物体的破碎。

如专利CN102091667A公开了一种粉碎塑料的组合刀具，包括大刀片和由小刀片拼接成小刀段，大刀片和小刀段同步旋转，通过压刀的刀槽与刀片的动静配合来实现切料。刀片在高速旋转过程中，刀刃与物料接触后进行粉碎，刀刃很容易破坏，该专利技术中，刀片体积大，刀刃损坏后就需要全部更换。为此，专利CN102836756A公开了一种粉碎机刀片，左右设置有对称安装孔，并且刀片的刃口为阶梯状，以延长刀片的使用寿命。

专利CN101168140B、CN102224783A、CN102870556A分别公开了一种粉碎机，将刀片安装在刀架上，刀架安装在传动轴上，刀架带动刀片高速旋转，以实现粉碎功能；可以大幅减小刀片的面积。

但是刀架带动刀片高速旋转过程中，由于离心力和磨损，会导致刀架工作稳定性变差，性能下降，因此，刀架需要优异的机械性能，如较高的强度、硬度和韧性。

专利CN101619372A公开了一种提高球墨铸铁韧性的方法，同时使用三种孕育剂，所得产品具有非常高的强度，可用于多种领域的零部件，但是延伸率仅为6%，韧性仍然较差。专利CN101519708B公开了一种提高球墨铸铁韧性的方法，能够得到抗拉强度为570-590MPa、延伸率为8%左右的铁铸件，但是韧性仍有待提高。

因此，仍然需要一种高韧性、高强度的粉碎机刀架及其生产方法。

发明内容

针对目前粉碎机刀架机械性能差的问题，本发明提供了一种生产高强度、高韧性粉碎机刀架的方法。

本发明第一个方面是提供一种改进的粉碎机刀架，所述粉碎机刀架为铁铸件，按照重量百分比，所述刀架中化学成分包括：C3.2-4.0%，优选为2.4-3.7%，更优选为3.5-3.6%；Si2.1-3.1%，更优选为2.3-3.0%，更优选为2.5-2.9%，更优选为2.6-2.8%，最优选为2.7%；Mn≤0.4%，更优选为0.3-0.4%、，更优选为0.33-0.38%，，更优选为0.34-0.36%；P≤0.05%，优选为0.001-0.05%，优选为0.001-0.04%，更优选为0.001-0.03%，更优选为0.005-0.02%，更优选为0.005-0.015%，最优选为0.01%；S≤0.02%，优选为0.01-0.02%，优选为0.015-0.02%；Mg0.035-0.05%，优选为0.035-0.04%；Cu0.01-0.05%，更优选为0.015-0.04%，更优选为0.02-0.03%；Ni0.001-0.02%，优选为0.005-0.015%，最优选为0.01%；稀土元素为痕量。

或者所述粉碎机刀架还包括痕量的Ba元素。

其中，所述稀土元素优选为选自镧系金属中的任意一种或几种的混合物，更优选为选自Ce、Sm、La，最优选为Ce。

本发明所述的粉碎机刀架，刀架主体包括传动轴安装孔，在刀架主体外延伸有至少一个刀片固定块，刀片固定块设置有用于固定刀片的固定螺孔、固定螺钉和锁刀片。

其中，所述粉碎机刀架包括至少2个或3个、优选为包括3个刀片固定块，3个固定块均匀分布。

本发明第二个方面是提供一种生产所述粉碎机刀架的方法，包括：

——提供第一铁原料、第二铁原料、增碳剂；第一铁原料包括生铁、和/或废钢、和/或回炉料，第二铁原料包括硅铁、锰铁、硫铁、磷铁、铬铁、铜中的任意一种或几种的混合物；检验合格后与增碳剂混合熔融，制得铁水；

——根据粉碎机刀架预定形状制作模具；

步骤包括：

步骤1，将铁水浇注到模具中，加入球化剂、稀土元素、接种剂进行球化接种；

步骤2，降温后进行翻砂和清砂，进行抛丸工艺，然后回火处理；

步骤3，检验合格后获得产品。

本发明还可以包括铁水化学元素分析步骤，方法为：当铁水温度达到出炉温度后，取测试片，打磨平整后用光谱仪测试分析，并根据测试结果调节原料配比。

其中，以第一铁原料、第二铁原料、增碳剂的总重量计，各化学元素重量百分比为：C3.5-4.0%、Si1.5-2.5%、S0.01-0.05%、P0.02-0.1%、Mn0.1-0.5%、Cr0.05-0.2%、Cu0.01-0.1%、Al0.01-0.05%、其余为铁。

其中，第一铁原料、第二铁原料与增碳剂重量比优选为500∶(2-5)∶(8-15)，更优选为500∶(2-4)∶(8-12)，更优选为500∶(2.5-3.5)∶(10-11)。

其中，第一铁原料优选为废钢和回炉料混合物，废钢和回炉料的重量比例优选为1∶(0.1-5)，更优选为1∶(0.5-5)，更优选为1∶(0.5-3)，如1∶1、1∶2等。

步骤1中，所述浇注的温度优选为1300°C-1580°C，更优选为1300°C-1550°C，更优选为1300°C-1480°C，更优选为1300°C-1450°C，更优选为1350°C-1400°C。

步骤1中，以所有配料总重量计，球化剂添加量优选为0.1-5%，更优选为0.5-3%，更优选为0.5-2%，更优选为0.8-1.5%，最优选为1%。

其中，所述球化剂粒径优选为5-25mm。

其中，所述球化剂中，优选为含有Si、Ca、Al、和Mg等元素，按照球化剂总量计算：Si含量优选为40-50%，更优选为41-47%，更优选为43-46%，更优选为44-46%；Ca含量优选为1.5-3.5%，更优选为1.8-3.0%，更优选为2-2.8%，更优选为2.2-2.5%；Al含量优选为0.1-1%，更优选为0.2-0.8%，更优选为0.3-0.7%，更优选为0.5-0.6%；Mg含量优选为1-10%，更优选为2-9%，更优选为3-8%，更优选为5-7%。

步骤1中，以所有配料总重量计，接种剂添加量优选为0.1-5%，更优选为0.1-3%，更优选为0.2-2%，更优选为0.3-1%，更优选为0.3-0.7%，最优选为0.5%。

步骤1中，以所有配料总重量计，稀土元素添加量优选为0.01-0.05%，更优选为0.01-0.03%，更优选为0.01-0.02%，更优选为0.015-0.02%。

其中，所述稀土元素优选为选自镧系金属中的任意一种或几种的混合物，更优选为选自Ce、Sm、La，最优选为Ce。

步骤1中，在加入球化剂、稀土元素、接种剂的同时，还可以加入痕量Ba元素。

其中，稀土元素、Ba可以作为球化剂的一部分加入，或者作为单独组分与球化剂、接种剂一起加入。步骤2中，球化率控制在≥80%。

步骤1中，球化时间优选为≥40s，更优选为≥50s，更优选为50-100s，更优选为50-80s，更优选为50-60s。

在步骤1的浇筑过程中，还包括Y型测试棒的浇注成型，用于机械性能的测试。

步骤3中所述检测包括机械性能检测、金相检测以及物理缺陷检测。

在本发明第二个方面的一种优选实施例中，所述模具的制备方法如下：

步骤1，模具原料与水混合进行混砂，

步骤2，混砂后分别制备外型和泥芯，

步骤3，合模。

其中，在混砂后，还可以包括选砂的步骤，方法为：使用锤击式制样机、直读式透气性测定仪、液压强度机、红外线烘干仪、筛砂机来测定型砂的CP值、透气性、抗压强度、含水量和粒度。

其中，模具原料优选为基材为二氧化硅和/或硅酸盐的物质，如石英砂、和/或煤灰等，所述石英砂可以是白砂、和/或黄砂。

在本发明第二个方面的第二种优选实施例中，将翻砂和/或清砂之后得到的废砂回收，与模具原料一起混砂。

在本发明第二个方面的第三种优选实施例中，将步骤4中检验不合格的产品作为回炉料或回炉料的一部分，与其它铁原料一起熔融、或单独熔融后进行浇筑。

在本发明第二个方面所述的生产高强度、高韧性铁铸件的方法中，在抛丸和回火步骤之间还可以包括补焊步骤，以将抛丸后发现的有缺陷的产品进行补焊。

在本发明第二个方面所述的生产高强度、高韧性铁铸件的方法中，在补焊和回火之间还可以包括打磨步骤，将补焊后的产品表面进行打磨。

本发明所提供的方法生产的粉碎机刀架，具有较高的强度和硬度，并且伸长率可高达16%以上，具有非常优异的韧性；化学成分含量、金相组织均达到国际标准；同时，与现有市售同类铸件相比，使用寿命可延长50%以上。

附图说明

图1为本发明粉碎机刀架结构、以及按照到粉碎室内结构示意图；

具体实施方式

下面参照图1，通过具体实施例对本发明改进的粉碎机刀架进行详细的介绍和描述，以使更好的理解本发明内容，但是应当理解的是，下述实施例并不限制本发明范围。

本实施例中粉碎机刀架1中心位置为传动轴安装孔11，传动轴安装孔11的形状取决于转轴形状，本发明并不受限制，根据转轴形状，传动轴安装孔11可以是半圆形、多边形等，或者如图1所示，传动轴安装孔11由中间圆孔与圆孔侧边的平键槽12组成。

将粉碎机刀1架安装于粉碎机的粉碎室10内时，转轴从传动轴安装孔11的圆孔内穿过，平键插入圆孔侧边的平键槽12内，转轴转动过程中，带动粉碎机刀架1转动。

粉碎机刀架主体结构外延伸有三个刀片固定块2，每个刀片固定块2均设置有用于固定动刀片20的固定螺孔23、固定螺钉21和锁刀片22。动刀片20用锁刀片22通过内六角圆柱头螺钉21锁紧于刀架1的刀片固定块2上。在粉碎室10内还可以安装定刀片3，动刀片20与定刀片3相互配合，更好的起到粉碎效果。

本实施例所述粉碎机刀架的化学成分包括：3.5-3.6%；Si2.7%；Mn0.34-0.36%；P0.01%；S0.015-0.02%；Mg0.035-0.04%；Cu0.02-0.03%；Ni0.01%；稀土元素Ce、以及Ba元素均为痕量。

本实施例所述粉碎机刀架的制备方法如下：

步骤1

按照C3.65-3.80%、Si1.8-2.0%、S0.02%、P0.04%、Mn0.4%、Cr0.1%、Cu0.05%、Al0.03%、其余为铁的化学成分配比，提供废钢250kg、回炉料250kg，增碳剂10kg、硅铁（Fe-Si）3kg。

检测符合上述要求后，将上述配料投入500kg自动控制中频电炉中，加热融化。

当铁水温度达到出炉温度（本实施例中为1350°C）时，当值品保会用专用的芯盒取试片，将试片打磨平整后在直读光谱仪上测试，进行化学元素分析，分析结果与材质标准对照，并将对比结果发送给电炉操作人员，调整配料以符合标准要求。

步骤2

按照图1所示粉碎机刀架结构，制备模具。根据特定形状制备模具的方法是本领域技术人员已知的，因此不再赘述。

取白砂与煤灰等，加水，定量后混砂，用锤击式制样机、直读式透气性测定仪、液压强度机、红外线烘干仪、筛砂机来测定型砂的CP值、透气性、抗压强度、含水量和粒度，满足生产要求时用来造型，否则重新配比混砂。

筛选后在流水线造型机上制备模具，包括制作外型和制作泥芯（即制作凸模和凹模）；合模。

将步骤1中融化的物料浇注到模具中，同时加入球化剂、接种剂、Ce元素，进行球化接种。

浇注过程中，出汤温度为1550-1580°C，浇注温度为1300-1350°C，浇注方法可以采用抬包浇注的方式。

其中，按照所有配料重量计算，球化剂添加量为1%，接种剂添加量为0.5%，Ce添加量为0.02%。Ce可以是作为球化剂的一部分加入，或者作为单独的组分加入。

按照重量百分比，球化剂的化学成分包括：Si44%、Ca2.5%、Al0.5%、Mg6%等。

球化率≥80%，球化时间为50-55s。

接种后化学成分要求：C3.45-3.65%、Si2.65-2.85%、S0.02%、P0.04%、Mn0.4%、Cr0.1%、Mg0.03。

检测符合要求后，降温脱模，脱模时间为1小时。

步骤3

进行翻砂和清砂步骤，翻砂和清砂步骤中得到的废砂，可以通过回收系统，重新进行混砂后制备模具。

吊钩旋转式抛丸机进行抛丸，检测出现缺陷后进行补焊、打磨。

之后进行回火处理。

步骤4

回火后得到的产品进行检验，实施例1中所得铸件检验结果见表1—4。

表1，化学分析

元素	技术要求	检测结果	结论
				C(％)	3．2-4．0	3．560	合格
Si(％)	2．1—3．1	2．700	合格
				Mn(％)	<0．400	0．349	合格
P(％)	<0．050	0．010	合格
				S(％)	<0．020	0．018	合格
Mg(％)	>0．035	0．038	合格
				Cu(％)	n／a	0．024	合格
Ni(％)	n／a	0．01	合格

表2，机械性能检测

表2中给出了通过万能材料试验机、以及布氏硬度计对产品机械性能的检测结果，通过表2可以看出，本实施例中铸造得到的铁铸件，具有较高的拉伸强度、屈服强度和硬度，强调和硬度均符合《熔解管制标准》(Liquatecontrolcriterionstandard，2011年4月4日发布)；延伸率高达16．1％，比《熔解管制标准》高出61％。

表3，石墨形状

石墨类型

V+VI

III

II

IV

I

珠光体

技术要求

≥60%

≤10%

≤3%

其它

0.0%

≤25%

测试结果

87%

1%

0%

0%

0%

11%

结论

合格

合格

合格

合格

合格

合格

表3给出了通过金相显微镜测得的金相结果，通过表3可以看出，本实施例中制备的铁铸件中，石墨类型主要为V、VI，共占87%，珠光体比例为11%，说明所制备的铁铸件的金相组织符合《熔解管制标准》，石墨形状和尺寸均匀。

表4，超声波检测

采用超声波检测方法（超声波探伤仪）对本实施例中的铁铸件进行物理缺陷检查，可通过无损方法检测产品内部缩孔等缺陷，结果见表4，检查结果符合《熔解管制标准》。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种改进的粉碎机刀架，其特征在于，所述粉碎机刀架为铁铸件，按照重量百分比，所述刀架中化学成分包括：C3.2-4.0％；Si2.1-3.1％；Mn≤0.4％；P≤0.05％；S≤0.02％；Mg0.035-0.05％；Cu0.01-0.05％；Ni0.001-0.02％；稀土元素为痕量；

刀架主体包括传动轴安装孔，在刀架主体外延伸有至少一个刀片固定块，刀片固定块设置有用于固定刀片的固定螺孔、固定螺钉和锁刀片。

2.根据权利要求1所述的粉碎机刀架，其特征在于，还包括痕量的Ba元素。

3.一种生产权利要求1所述改进的粉碎机刀架的方法，其特征在于，包括：

——提供第一铁原料、第二铁原料、增碳剂；第一铁原料包括生铁、和/或废钢、和/或回炉料，第二铁原料包括硅铁、锰铁、硫铁、磷铁、铬铁中的任意一种或几种的混合物；检验合格后与增碳剂混合熔融，制得铁水；

——根据粉碎机刀架预定形状制作模具；

步骤包括：

步骤1，将铁水浇注到模具中，加入球化剂、稀土元素、接种剂进行球化接种；

步骤2，降温后进行翻砂和清砂，进行抛丸工艺，然后回火处理；

步骤3，检验合格后获得产品。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括铁水化学元素分析步骤，方法为：当铁水温度达到出炉温度后，取测试片，打磨平整后用光谱仪测试分析，并根据测试结果调节原料配比。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤1的浇注过程中，还包括Y型测试棒的浇注成型，用于机械性能的测试。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1中，以所有配料总重量计，球化剂添加量优选为0.1-5％；接种剂添加量优选为0.1-5％；稀土元素添加量优选为0.01-0.05％。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述模具的制备方法如下：

步骤1，模具原料与水混合进行混砂，

步骤2，混砂后分别制备外型和泥芯，

步骤3，合模。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中，在混砂后，还包括选砂的步骤，方法为：使用锤击式制样机、直读式透气性测定仪、液压强度机、红外线烘干仪、筛砂机来测定型砂的CP值、透气性、抗压强度、含水量和粒度。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，将翻砂和/或清砂之后得到的废砂回收，与模具原料一起混砂。