CN101445889A - 高耐磨再生合成铸铁磨球及其生产方法 - Google Patents

高耐磨再生合成铸铁磨球及其生产方法 Download PDF

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洪求东
李家宝
李明喜
柳郁凤
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Abstract

本发明涉及一种球磨机用高耐磨再生合成铸铁磨球及其制备方法。此方法在保证材料中形成碳化物的前提下，降低材料中的含碳量，从而降低材料中的铬、钼含量，同时控制其它元素在成分中的含量，使所获的磨球材料具有良好的综合机械性能和使用性能，与45号钢锻造钢球相比耐磨性提高3～10倍，节约钢材消耗，节约资源。此方法得用中频电炉熔炼合成铸铁，大量利用废钢、钢屑等再生资源，不仅使得合成铸铁产品质量提高，性能更加稳定，而且减少了对环境的污染。

Description

高耐磨再生合成铸铁磨球及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种球磨机用高耐磨再生合成铸铁磨球及其生产方法。
背景技术
目前国内为回收利用废钢铁，通常采用冲天炉熔炼再生铁，然后二次熔化生产铸铁件，废钢配比通常为20～30％，重复能耗高，污染严重；发达国家为解决工业废料利用，节约能源，降低成本，于上世纪七十年代开始推广利用廉价的废钢铁生产合成铸铁技术，国外文献报道了用感应电炉直接熔炼合成铸铁件，但由于在熔炼合成铸铁时废钢配比越高，保证材质稳定的熔炼难度就越大，目前国际上最高废钢使用配比为40～50％，如苏联专利SU 372269、日本专利JP 57-130755、中国专利CN 1428441、乌克兰专利UA 9304U等；此外，生产合成铸铁的方法虽然很多，但多以冲天炉熔炼，结合砂型铸造的生产方式。近年来随着焦炭等能源材料的短缺及价格的上涨，以及对环境保护的重视，使得冲天炉生产不仅成本高，而且环境保护难以达到要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种球磨机用的高耐磨再生合成铸铁磨球及其生产方法。此种方法从影响磨球显微组织、机械性能和原材料价格上涨等因素出发，制定技术方案，对现有方法中的配料和熔炼工艺进行了改进，以通过铁水纯净度的提高，从而获得价廉物美的高耐磨再生合成铸铁磨球。
1、高耐磨再生合成铸铁磨球成分设计
表1  合成铸铁磨球化学成分(wt.％)
Figure A200810243307D0003140352QIETU
2.高耐磨再生合成铸铁磨球的金相组织和硬度要求
表2  高耐磨合成铸铁磨球的组织和硬度
 
品种 金相组织 硬度：HRC
低铬 珠光体+合金碳化物 ≥50
中铬 珠光体+合金碳化物 ≥50
高铬I 马氏体+合金碳化物 60～65
高铬II 马氏体+合金碳化物 60～65
3、高耐磨再生合成铸铁磨球的生产方法
高耐磨再生合成铸铁磨球的生产步骤如下：
(1)配料：按重量百分比各组份的比例为：废钢、钢屑60～80％、回炉料20～40％，其余为适量的增碳剂及合金元素，合金元素根据所生产磨球的成份要求按预设的配比添加，增碳剂按预设的配比添加。
(2)熔炼：在中频电炉中熔炼，加料时将回炉料放在底层，废钢放在最上层，合金元素与增碳剂放在回炉料与废钢之间，合金元和增碳剂相互之间的顺序不限。
(3)出铁：待炉料熔清后取样进行化学成分检验，铁水成分合格后方可将炉温升高待出炉，出炉温度1500～1550℃，在出炉时进行炉前脱氧孕育处理；
(4)浇注成型：温度为1400～1450℃利用模具浇注铸件；
(5)热处理：淬火+回火。
铁水在出炉时应进行炉前脱氧孕育处理时的孕育剂采用75％硅铁、用铁水量0.1％纯铝脱氧。
用金属型组合模铸造工艺，冷却速度快，使得磨球显微组织细化致密，硬度提高，韧性提高，耐磨性提高，破碎率降低。
改风冷却的淬火工艺为更为先进的油淬火热处理工艺，由于油冷却比风冷却速度更快、更均匀，不仅淬火温度可降低50～60℃，而且可大大减少磨球组织中锰铁、钼铁等铁合金加入量，既节约资源，也减少了能源消耗，降低了成本。同时还可降低风淬火时磨球撞击的噪音污染，改善作业环境。
高耐磨再生合成铸铁磨球主要用于替代原45号钢锻造钢球，与45号钢锻造钢球相比耐磨性提高3～10倍，该产品的投入使用，可大大节约钢材消耗，节约资源。熔炼时改进原有冲天炉生产合成铸铁工艺，采用中频电炉，大量利用了废钢、钢屑等再生资源，不仅避免了冲天炉熔炼磨球成分不稳定的问题，使得合成铸铁产品质量提高，容易得到磨球需要成分，性能更加稳定，而且也减少了冲天炉生产对环境造成的污染。。
附图说明
图1：高耐磨再生合成铸铁磨球生产工艺流程图。
具体实施方式
以高铬、中铬及低铬三种合成铸铁磨球抽样检测，见下表。每组各取三个试样，分别检验，取每组检验数据的平均值。
高铬、中铬及低铬三种合成铸铁磨球检验数据一览表
根据以上实验的数据可以证明，含有本发明所述化学成分的高耐磨再生合成铸铁磨球与45号钢锻造钢球相比耐磨性得到了提高。

Claims (5)

1、一种高耐磨再生合成铸铁磨球，其化学成分如下(质量百分数)：
(1)低铬磨球：Cr：1.2-2.5，C：2.6-3.5，Si：0.35-0.90，Mn：0.4-0.8，P/S≤0.1；
(2)中铬磨球：Cr：4.5-5.5，C：2.6-3.2，Si：0.45-1.50，Mn：0.4-0.8，P/S≤0.1；
(3)高铬磨球1：Cr：10.5-13，C：2.2-3.2，Si≤0.9，Mn：0.5-0.8，P/S≤0.08；
(4)高铬磨球2：Cr：16.5-18，C：2.2-3.2，Si≤0.9，Mn：0.5-0.8，P/S≤0.08；
余量为铁及不可避免的杂质元素。
2、一种生产权利要求1所述的高耐磨再生合成铸铁磨球的方法，包括以下步骤：
(1)配料：废钢、钢屑60～80％、回炉料20～40％，其余为适量的增碳剂及合金元素；
(2)熔炼：在中频电炉中熔炼，加料时将回炉料放在底层，废钢放在最上层，合金元素与增碳剂放在回炉料与废钢之间；
(3)出铁：炉温为1500～1550℃时出炉，在出炉时进行炉前脱氧孕育处理；
(4)浇注成型：温度为1400～1450℃利用模具浇注铸件；
(5)热处理：淬火+回火。
3、根据权利要求2所述的生产高耐磨再生合成铸铁磨球的方法，其特征在于所述的浇注成型时的模具为金属组合模。
4、根据权利要求2所述的生产高耐磨再生合成铸铁磨球的方法，其特征在于所述的热处理中淬火的冷却介质为机械油。
5、根据权利要求2所述的生产高耐磨再生合成铸铁磨球的方法，其特征在于所述的炉前脱氧孕育处理时的孕育剂采用75％硅铁、用铁水量0.1％纯铝脱氧。
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