大型圆锥破碎机主机架生产工艺改进实践

大型圆锥破碎机广泛应用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化学工业等众多行业，随着各行业对圆锥破碎机的需求与日剧增，对破碎机的质量、性能要求也越来越高。主机架是圆锥破碎机中重要的大型铸件之一，该铸件结构复杂、生产工艺难，很容易出现凝固、变形、缩松、缩孔缺陷等问题，严重影响破碎机的质量，并增加生产成本。本文通过优化圆锥破碎机主机架铸造工艺， 主机架铸造过程中的系列问题，保证了主机架正常生产的同时也提高了破碎机质量。

原工艺及问题分析

1、初始工艺

大型圆锥破碎机主机架轮廓尺寸大、结构复杂、匀壁较多。从主机架铸件结构分析，确定主机架铸件的分型方案。将腰带处最小壁厚处和下面大法兰处设计为分型面；按照主机架铸件顺序凝固方式进行设计补缩方式。从结构上分析，上、下两法兰处都存在大热节，沿同一方向上 顺序凝固比较困难，因此从中间腰带处设计冷铁，在上下两法兰处设置补缩冒口；浇注方式，采用底返式浇注系统，即通过直浇道和横浇道把钢液引到主机架铸件底部，再由内浇口从底部注入型腔。

2、发现问题

在实际生产中，按初始工艺进行造型、浇注。在腰带处发现有大量缩松出现，同时中间轴孔处主机架铸件硬度达不到技术要求。

3、分析问题原因

主机架铸件从浇注温度冷却到室温的过程中，要经历三个相互联系的收缩阶段，即液态收缩、凝固收缩（液-固相线体积收缩）、固态收缩。凝固学认为，液-固相线之间的体积收缩是形成缩孔及缩松的主要阶段。容积大而集中的孔洞称为缩孔；细小而分散的孔洞称为缩松。当液体补缩通道畅通、枝晶没有形成网状结构（枝晶骨架）时，体积收缩表现为集中缩孔且位于主机架铸件可流动单元的上部；而当枝晶形成骨架时，宏观补缩通道被堵塞，这时被枝晶分割包围的液体部分其体积收缩表现为缩松（枝晶范围内）。

宏观角度上认为圆锥破碎机主机架其腰带处壁厚比较均匀，工艺设计的补缩冒口又设置在上下法兰加工面处，主机架铸件腰带处没有金属补贴（此面为非加工面），未能形成良好的楔形补缩通道，导致冒口的垂直有效补缩距离不够，主机架铸件壁中心处在凝固过程中出现缩松。

从凝固学角度分析，主机架浇注完毕后，随着温度的降低，钢液体积开始收缩。当主机架铸件处于液态，金属液没有枝晶形成，主机架铸件补缩通道畅通，金属液流动性好，发生液体收缩时冒口中的钢液可以充分补缩。随着温度进一步降低，进入液-固转变区，此时主机架铸件主要发生凝固收缩，液体体积变化很大，主机架铸件补缩主要靠质量补缩、枝晶间补缩、爆炸充填这三种模式。

轴孔处主机架铸件硬度达不到技术要求，主要是因为此件其他部位硬度不高，只有此部位硬度要求高。

工艺改进措施

工艺改进的思路是，从缩松发生部位起采取工艺措施，保证朝向冒口的楔形补缩通道畅通。

1、圆锥破碎机主机架中腰带处距顶冒口太远，冒口的补缩梯度不够，通过模数计算，增加工艺补贴，加大补缩通道，使补缩通道迟于热节部位凝固，使主机架铸件 顺序凝固。改进后在冒口与热节之间增加了工艺补贴，从而 避免了缩松的发生。

2、增大冒口有效补缩距离，增大冒口补缩距离有两种方式，即增大冒口、放置冷铁。但生产中有时发现，在两个冒口之间（冒口本身距离较近）会发生缩松。这是因为两个冒口对该处产生了热干扰，延长了该处的凝固时间所致；还有可能是因为两个冒口通过该处互相流通，使此处和冒口同步凝固，后期得不到补缩出现了缩松。因此，本工艺修改时，在上下法兰冒口之间设置冷铁，将冷铁放置在最小壁厚处，增大末端区。

3、通过局部热处理，使该处主机架铸件硬度达到技术要求。

通过对原工艺的研究，从理论上分析了圆锥破碎机主机架铸件产生缩松的原理。从铸造可行性方面提出了主机架铸件的合理结构，既保证了主机架的质量又不影响产品性能。上文的改造工艺为矿山机械中主机架、下机架等系列产品铸件的缩松的工艺提出了上佳的 方案。

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