优质铸件金奖特别奖｜φ920磨球

　　5月8-11日，在第二十一届中国国际铸造博览会上，涌现出的众多技术升级新产品格外引人注目，高精尖铸件、智能化设备、绿色环保材料……件件引发现场观众和专家的关注与赞叹，意义非凡、影响深远，现对组委会评选出的优质铸件金奖特别奖进行专题介绍。

　　EM型中速磨机是我国电力和矿山行业的主要粉磨设备。在中速磨机中，磨球是球磨机中消耗最大的易损件，其主要粉磨原理是磨球在上、下磨环间滚动，将进入磨道间的矿物粉碎，其质量和使用性能不仅直接影响球磨机作业的材料费用，而且影响球磨机的工作效率和制粉质量。根据设备的大小，磨粉机通常需放置5~10个磨球，为了减轻重量，这些磨球均设置为空心的，材质为35CrNiMo，壁厚150mm，重量1.94吨，其结构如下图所示：

　　φ920磨球要求圆度好，壁厚均匀，主要性能参数满足技术要求，适合于在高耐磨、高冲击的工作环境中应用，相关检测要求如下：

　　抗拉强度是在符合客户技术要求及企业标准要求，试样上测试抗拉强度≥1200MPa，延伸率≥2%，冲击能≥50J，本体硬度≥HRC45；

　　铸件球面圆度＜1mm，壁厚±2.5mm，同心度＜2mm；表面应没有疏松、砂眼、裂纹、飞边毛刺和其他缺陷。

　　铸造完成后，需要对磨球表面，尤其是冒口、浇口的表面进行磁粉探伤，不允许存在裂纹。

　　根据φ920磨球的结构特性，利用铸造数值模拟软件对工艺进行了设计→模拟→优化设计。φ920磨球极易产生圆度不圆、偏芯、芯部夹渣等缺陷。工艺设计时，采用消失模造型工艺，空心内采用负压管固定，保证了磨球圆度，同时也保证了芯部砂芯在冲型或凝固过程中不会造成偏移，避免了壁厚不均匀。浇注系统采用阶梯式浇注方式，提高铁液冲型速度的同时，将泡沫分解残渣通过浇道旋转引入冒口。在浇注系统中放置过滤片装置，提高铁液的纯净度，减少铸件芯部夹渣缺陷。此外，由于磨球尺寸为φ920，模片本身自重很重，消失模浇注时模型分解会产生大量碳渣和气体，本产品采用共聚料珠粒制作模型，并且模具内采用中空，尽量减少模型重量，减少浇注时模型产生的气体和碳渣，保证磨球表面和芯部的致密性。

　　φ920磨球的几何尺寸、重量和复杂程度都非常高，其关键技术和关键工艺主要为：

　　产品的化学成分决定产品的显微组织和使用性能。在分析磨球使用工况条件及使用性能要求的前提下，对磨球的化学成分进行了优化。磨料一般为煤矿石，除了保证磨球收矿石的冲击外，还要保证磨球与磨球之间的冲击，因此对材料来说还有一定的耐磨性和韧性的要求。针对这样的工况条件，公司试验了合金钢和加微量元素及变质处理对其组织、硬度和在磨料中冲击磨损性能的影响。结果表明：采用合金钢加微量元素，对磨损硬度有很大的提高，变质处理使组织更加致密及细化，对使用寿命有很大的提高。

　　磨球在消失模铸造过程中出现的主要铸造缺陷为：壁厚不均匀，夹渣缺陷及芯部不致密。针对致密性及夹渣缺陷进行工艺优化：采用共聚料珠粒制模型，发气量小，消除芯部不致密模型制造缺陷因素，优化阶梯式铸造工艺，漏包浇注；优化设计了浇冒口的尺寸，保证铁水在铸型中的顺序凝固，从而消除磨球内部的夹渣类缺陷。通过优化造型工艺，利用磨球四周的工艺孔，引导抽负压，芯部负压管与芯骨结合，有专门与砂箱固定的机构连接，避免在浇注过程中芯部砂芯飘移造成的壁厚不均匀缺陷。

　　35CrNiMo钢铸态组织为铁素体+奥氏体，因而硬度相对较低，为了提高其硬度，满足使用过程中耐磨性的要求，必须通过淬火处理使其组织转变为贝氏体+少量铁素体。通过高温回火，调质处理使磨球有对应的强度及韧性，为了达到淬火硬度要求，又不能发生淬火开裂，采用燃气式台车炉及专用的淬火液淬火的热处理工艺，使调质后的硬度达到HRC45以上，抗拉强度1200MPa以上，冲击吸收功50J以上。

　　马鞍山市海天重工科技发展有限公司成立于2004年6月，坐落于素有“九山环一湖，翠螺出大江”之称的美丽诗城、钢城——安徽省马鞍山市，属于皖江城市带承接产业转移示范区；地处马鞍山市博望区新市工业园，是皖江城市带重要的新兴产业集聚区，马鞍山市对接禄口空港的门户示范区，绿色宜居的现代化副城区；位于原314省道旁，融入长三角经济圈和南京一小时经济圈，距南京禄口机场仅有25公里，交通十分便利。占地120余亩，新厂区建筑面积为20366.36平方米，注册资金12000万元；员工300人，年产值5亿元，是一家专业生产耐磨铸件产品的安徽省高新技术企业和安徽省专精特新企业。

　　企业产品齐全，为三一重工、中联重科、徐工集团、日工（上海）、日本光阳、山推建友、仕高玛等企业生产搅拌机配件，泵车配件、矿山机械配件、制砂机配件、摊铺机配件等；目前公司有七项专利产品获得安徽省“高新技术产品”，海天重工的耐磨铸件为“安徽省名牌”产品，“爱民”商标是安徽省著名商标。