CN101886229A - 一种半自磨机专用球及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半自磨机专用球及其加工方法，所述半自磨机专用球是按含量百分比以1.80％～2.50％的C、1.00％～1.80％的Si、0.60％～1.10％的Mn、2.00％～4.00％的Cr、0～0.035％的S、0～0.035％的P、0～0.10％的纳米合金变质剂、0～0.08％的Ti、0～0.10％的Ni、0～0.06％的V、0～0.30％的Mo、0～0.03％的RE以及余量废钢为原料，通过特殊的热处理方式制成的。用本发明配方及加工方法制得的半自磨机专用球，既耐磨又不易破碎，同时还具有优异的抗冲击性能，硬度高的特点。

Description

一种半自磨机专用球及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种磨机用球及其加工方法，更具体地，是一种半自磨机专用球及其加工方法。

背景技术

随着工业的发展，磨机也趋于大型化，其采用的磨球问题逐渐变得突出，尤其是直径大于6米的半自磨机，使用目前现有技术材料铸造的低铬合金磨球，破碎率超过50％，严重影响磨机的产出率及产品质量；若使用锻球代替，目前的锻球采用的是中高碳钢或轨道钢，加入的合金量少，淬透性差，表面硬度虽可达到HRC50-55，但心部硬度只有HRC35左右，越磨到后期越不耐磨，浪费能源的同时，也给使用厂家增加了成本，降低了台时产量，同时锻打球超过直径130的规格，由于太大，在锻造过程中，人工翻不动，生产不了，因此，半自磨机用球的改造是本领域亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种半自磨机专用球及其加工方法，利用本发明制造的半自磨机专用球，具有优异的抗冲击性能，硬度高，耐磨又不易破碎的特点。

本发明是通过如下技术手段实现的：

一种半自磨机专用球，按含量百分比由以下组分配比而成：1.80％～2.50％的C、1.00％～1.80％的Si、0.60％～1.10％的Mn、2.00％～4.00％的Cr、0～0.035％的S、0～0.035％的P、0～0.10％的纳米合金变质剂、0～0.08％的Ti、0～0.10％的Ni、0～0.06％的V、0～0.30％的Mo、0～0.03％的RE以及余量废钢。

本发明的半自磨机专用球的加工方法，包括以下步骤：

(1)通过直读光谱仪对废钢进行检测，选取成分及含量均合格的废钢为原料；

(2)根据步骤(1)中的废钢检测结果，按权利要求1所述的配比在废钢中加入除纳米合金变质剂和RE以外的其他原料，送入中频电炉熔炼成钢水，达到1500～1650℃时出炉，出炉前取样进行炉前成分检测，经检测成分合格后出炉，出炉时用冲包法加入0～0.1％的纳米合金变质剂以及0～0.03％的RE；

纳米合金变质剂具有高硬度、耐高温、粒度小和分散好的特点。表面ZETA电位：-18.0mV，与金属具有非常优秀的结合力。在钢水结晶过程中成为晶核相，大大增加成晶数量和减少晶粒尺寸。达到细化合金晶粒的效果，改善合金性能的目的。晶粒越细，单位体积内的晶粒界面越多，由于晶界间原子排列比晶粒内部的排列更加紊乱，因而位错密度较高，致使晶界对正常晶格的滑移位错产生缠结，不易穿过晶界继续滑移，变形抗力增大，表现为强度提高。本发明添加纳米合金材料后，硬度增加3～5°，冲击韧性提高2～3J/cm²。

(3)将步骤(2)中出炉后的钢水冷却到1450℃～1550℃后，浇铸到铁模成型并冷却，得到半成品；

(4)将步骤(3)中所述的半成品打磨后，通过4～6小时的程序升温至950℃，保温5～6小时，然后进行淬火液激冷5～7分钟；

(5)将步骤(4)中激冷过后的半成品置于电阻炉中，在450～500℃的环境下保温处理4～6小时，出炉后自然冷却；

(6)用洛氏硬度计检测步骤(5)中冷却后的产品，硬度HRC不小于51°的为合格成品。

利用本发明配方制成的半自磨机专用球，具有优异的抗冲击破坏能力，实现了耐磨、耐破碎等目的；失圆率及破碎率显著降低，延长了半自磨机专用球的使用寿命，节能磨耗是锻打球的一倍，从而减少清仓磨机的次数，降低了人工劳动强度，提高了磨机工效；同时能很好的解决了半自磨机采用超大球的需求，进一步提高台时产量，节约能耗。

具体实施方式

以下通过具体实施方式进一步描述本发明，由技术常识可知，本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。

实施例1：

按照如下方法制备半自磨机专用球：

(1)选用一般废钢990公斤(考虑到熔炼烧损，一般烧损为每吨30-60公斤)，经检测，其C、S、P的含量均在要求的范围之内，含有的其他元素的种类符合要求，且含量均未超标。

(2)根据步骤(1)的检测结果，在所述废钢中加入11公斤硅铁(Si含量60％)、10公斤锰铁(Mn含量60％)、50公斤铬铁(Cr含量58％)、1公斤的钛铁(Ti含量60％)、1公斤的镍(Ni含量100％)、1公斤的钒(V含量55％)、3.2公斤的钼铁(Mo含量60％)，送入中频电炉熔炼成钢水，达到1650℃时出炉，出炉前取样采用直读光谱仪检验成分为2.20％的C、1.20％的Si、0.90的Mn、3.00％的Cr、0.035％的S、0.035％的P、0.04％的Ti、0.03％的Ni、0.05％的V、0.20％的Mo，满足要求，出炉时用冲包法加上150克的纳米合金变质剂以及1.5公斤的RE(稀土镁)；

(3)将步骤(2)中出炉后的钢水冷却到1450℃后，浇铸到规格分别为￠130mm、￠120mm、￠110mm、￠100mm、￠90mm、￠80mm的铁模成型并冷却，得到不同规格的半成品；

(4)将步骤(3)中所述的半成品用立式砂轮机打磨光滑圆整后，通过电阻炉6小时的程序升温至950℃保温6小时，然后进行淬火液激冷5分钟；

(5)将步骤(4)中激冷过后的半成品置于电阻炉中，在500℃的环境下保温处理6小时，出炉后自然冷却；

(6)用洛氏硬度计检测步骤(5)中冷却后的产品，硬度HRC不小于51°的为合格成品。

1、硬度测试

采用洛氏硬度计对实施例所述的成品进行测试，结果如表1所示。

表1

规格(mm)	个数	硬度HRC
			￠130	5	51°、51°、52°、53°、52°
￠120	5	52°、52°、53°、53°、52°
			￠110	5	52°、53°、53°、53°、52°
￠100	5	53°、53°、54°、54°、52°
			￠90	5	54°、54°、54°、53°、55°
￠80	5	55°、55°、54°、54°、55°

2、抗冲击性能测试

在6米的自制高空实验落球机上对本发明实施例所述的半自磨机专用球成品中的任意10个进行了抗冲击性能测试，编号分别为1～10，结果如表2所示：

表2

编号	抗冲击次数
		1	10220
2	10156
		3	10143
4	10213
		5	10214
6	10212
		7	10224
8	10235
		9	10168
10	10189

以上实验结果表明，利用本发明制造的半自磨机用球具有良好的抗冲击性能，在冲击次数达到10000次后任未发现有可见裂纹或破碎现象。

用冲击试验机对￠110的磨球抽样进行10*10*55无缺口试验，结果为冲击韧性为6J/cm²，通常情况下，半自磨机用球冲击韧性达到4J/cm²时使用效果就非常好了，可以大幅降低其破碎率。

3、磨损失效试验

在外蒙古额尔登特铜矿的直径为8.8米的半自磨机上对本发明所述实施例中制造的半自磨机专用球进行为期30天的使用磨损实验，同时采用市场上购买的锻打球(马鞍山三鑫耐磨有限公司生产)做对比实验，实验后其表现如下：半自磨机清仓时，检查发现本发明的专用球表面光滑，在60吨磨球里，仅有23个失圆，4个破碎；在60吨锻打球里，检查发现表面光滑，有51个失圆，11个破碎。此数据表明在用量上，本发明的半自磨机专用球低于对比的锻打球的一半。

综上所述，利用本发明制成的半自磨机专用球具有优异的抗冲击能力，失圆率、破碎率低，硬度高且耐磨，是理想的半自磨机专用球。

Claims (2)

1.一种半自磨机专用球，其特征在于，按含量百分比由以下组分配比而成：1.80％～2.50％的C、1.00％～1.80％的Si、0.60％～1.10％的Mn、2.00％～4.00％的Cr、0～0.035％的S、0～0.035％的P、0～0.10％的纳米合金变质剂、0～0.08％的Ti、0～0.10％的Ni、0～0.06％的V、0～0.30％的Mo、0～0.03％的RE以及余量废钢。

2.一种加工权利要求1所述的半自磨机专用球的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过直读光谱仪对废钢进行检测，选取成分及含量均合格的废钢为原料；

(2)根据步骤(1)中的废钢检测结果，按权利要求1所述的配比在废钢中加入除纳米合金变质剂和RE以外的其他原料，送入中频电炉熔炼成钢水，达到1500～1650℃时出炉，出炉前取样进行炉前成分检测，经检测成分合格后出炉，出炉时用冲包法加入0～0.1％的纳米合金变质剂以及0～0.03％的RE；

(3)将步骤(2)中出炉后的钢水冷却到1450℃～1550℃后，浇铸到铁模成型并冷却，得到半成品；

(4)将步骤(3)中所述的半成品打磨后，通过4～6小时的程序升温至950℃，保温5～6小时，然后进行淬火液激冷5～7分钟；

(5)将步骤(4)中激冷过后的半成品置于电阻炉中，在450～500℃的环境下保温处理4～6小时，出炉后自然冷却；

(6)用洛氏硬度计检测步骤(5)中冷却后的产品，硬度HRC不小于51°的为合格成品。