CN103060667A - 超硬中铬铸造磨球及其生产工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种超硬中铬铸造磨球，由以下化学成分组成：碳:1.8—3.0%，硅:0.3-1.5%，锰:0.2-1.5%,铬:7.0-10.0%，磷:0.02-0.1%，硫:0.02-0.1%，铜:0.02-0.1%，钼:0.02-0.1%，镍:0.02-0.1%,钨：0.02-0.1%，稀土钇：0.1-0.2%，铁80.1-87.2%。采用钇稀土进衍变质处理，使碳化物形状、分布改变，进而断网，同时使晶粒细化，组织致密，提高韧性。采用油介质淬火加回火热处理工艺，获得马氏体加断网的共晶碳化物，使中铬磨球硬度达到HRC60—69，显著提高高铬磨球的韧性和耐磨性。在进一步提高磨球抗磨、抗破碎性能的前提下，减少了贵金属铬的含量，同比降低磨球制造成本，社会效益巨大。

Description

超硬中铬铸造磨球及其生产工艺方法

技术领域

      本发明涉及一种研磨介质即铸造磨球及生产工艺方法

背景技术

磨球体作为一种研磨介质广泛应用于建材水泥、矿山冶金、能源火电、非金属加工、水煤浆及磁性材料等行业的粉体工程。

高铬铸造磨球是继普通锻制钢球、低、中铬铸造磨球发展起来的新一代高效磨球，其含铬量大于10%，公知热处理技术为油淬火加低温回火。在这种条件下，高硬度的马氏体形成，大大增强了基体的连续性和强度，因而磨球的硬度和韧性均显著提高。我国现行标准(GB/T17445-2009、JC/T533-2004及YB/T092-2005)高铬铸造磨球的铬(Cr)含量范围为10%-30%，其表面硬度≥HRC58即为合格，但是价格较高，以现有价格水平测算高出中铬钢球ZQCr8每吨600元以上。近些年来，由于我国的铬矿贫乏，铬铁的价格是一涨再涨，钼、镍、钛、铜等责重金属的价格亦不断攀升，所以高铬球价格的上涨是趋势必然。而现有的中铬铸造磨球ZQCr8的铬含量7-10%，表面硬度≥HRC48即为合格，硬度太低，耐磨性能低下，己远不能满足国内外市场的要求。

发明内容

为了节约铬(Cr)等稀缺贵重金属材料，同时提高磨球的硬度，降低制造成本，本发明的目的之一是提供一种铬含量7%-10%的超硬中铬铸造磨球，目的之二是提供前述超硬中铬铸造磨球的生产工艺方法。

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种超硬中铬铸造磨球及其生产工艺方法。

本发明采用的技术方案是：

一种超硬中铬铸造磨球，其特征在于：由以下化学成分组成：

碳:1.8—3.0%，硅:0.3-1. 5%，锰:0. 2-1.5%,铬:7. 0-10. 0%，磷:0. 02-0. 1%，硫:0. 02-0.1%，铜:0. 02-0. 1%，钼:0. 02-0. 1%，镍:0. 02-0. 1%,钨：0. 02-0. 1%，稀土钇：0. 1-0.2%，铁80. 1-87. 2%。

优选的，组成的化学成分如下：

碳:2.78%，硅:0.61%，锰:0.46%,铬8. 15%，磷:0.052%，硫:0.055%;铜:0. 062%，钼:0. 033%，镍:0.027%,钨：0.02%，稀土钇：0. 121%，铁：87. 43%。

优选的，其组成的化学成分如下：

碳:2.86%，硅:0.78%，锰:0.46%,铬:7. 5%，磷:0.052%，硫:0.065%;铜:0. 057%，钼:0. 035%，镍:0.031%,钨：0.02%，稀土钇：0. 139%，铁：89. 53%。

一种生产超硬中铬铸造磨球的生产工艺方法，所用原料为废钢，其步骤依次如下：

A、首先将所述废钢在中频感应电炉中熔化，升温至1520-1580℃，再加入铬、铜、钼、镍和钨，形成铁水；       

B、加入适量碎块状的稀土钇，所述铁水冲熔并静置5-7分钟；

C、用浇铸装置将所述铁水浇注到铸球模具或砂箱中，冷却后得铸球；

D、将所述铸球装入加热炉进行奥氏体化处理，第一阶段由常温升至300-350℃、时间2-3小时；第二阶段升温至500-550℃、时间1-2小时；第三阶段升温至650℃、时间1-2小时；第四阶段升温至840-960℃、时间2-4小时；出炉得研磨体；

E、将研磨体放入淬火油池进行淬火处理，淬火时间为6-20分钟，冷却到室温；

F、再通过回火处理，温度300-500℃，回火时间8-12小时；

G、最后进行掼制检验，得合格研磨体。 

优选的，所述步骤G后面还存在以下步骤：

H、增加正火处理，以提高产品的冲击韧性，重复所述步骤D即可。

本发明超硬中铬铸造磨球经过多元微合金化、稀土复合变质及油淬及回火处理后，基体组织和碳化物状态均发生了较大的变化。主要表现在：

 (1)、晶粒度由传统高铬白口铸铁的2-3级，提升到7-8级。

 (2)、夹杂物不但在数量上有较大的减少而且形态上也出现了球状变化；

   (3)、铸态组织避免和消除了网状硪化物，基体为细片状或短棱柱状马氏体；

 (4)、力学性能和抗磨性能大幅度提高，硬度稳定HRC60-69，冲击值3.5-5.0J/CM2。与现行中铬铸造磨球相比，冲击韧性相当，硬度提高约25.0-43.8%，耐磨性能得到极大提高；与高铬铸造磨球相比，冲击韧性相当，铬含量降低30%以上，节约成本每吨600元以上，而硬度提高约3.4-19.0%。

本发明的有益技术效果还体现在：采用钇稀土进衍变质处理，使碳化物形状、分布改变，进而断网，同时使晶粒细化，组织致密，提高韧性。采用油介质淬火加回火热处理工艺，获得马氏体加断网的共晶碳化物，使中铬磨球硬度达到HRC60—69，显著提高高铬磨球的韧性和耐磨性。在进一步提高磨球抗磨、抗破碎性能的前提下，减少了贵金属铬的含量，同比降低磨球制造成本，社会效益巨大。

具体实施方式

本发明提供了一种超硬中铬铸造磨球，其包括的化学成分如下：

碳(C):1.8—3.0%，硅(Si):0.3-1. 5%，锰(Mn):0. 2-1.5%,铬(Cr):7. 0-10. 0%，磷(P):0. 02-0. 1%，硫(S):0. 02-0.1%，铜(Cu):0. 02-0. 1%，钼(Mo):0. 02-0. 1%，镍(Ni):0. 02-0. 1%,钨(w)：、0. 02-0. 1%，稀土钇(Y-Re)：0. 1-0.2%，铁(Fe) 80. 1-87. 2%.

本发明还提供了超硬中铬铸造磨球的生产工艺方法，包括如下步骤：

所用原料为废钢；

A、首先将废钢在中频感应电炉中熔化，升温至1520-1580℃，再加入铬(Cr)、铜(Cu)、钼(Mo)、镍(Ni)和钨(w)；       

B、如客户工矿条件对产品的韧性要求较高,就加入适量碎块状的稀土钇(Y-Re)，铁水冲熔并静置5-7分钟，如要求不高，则可以不加；

C、用浇铸装置将铁水浇注到铸球模具或砂箱中，冷却后得铸球；

D、将铸球装入加热炉进行奥氏体化处理，第一阶段由常温升至300-350℃、时间2-3小时；第二阶段升温至500-550℃、时间1-2小时；第三阶段升温至650℃、时间1-2小时；第四阶段升温至840-960℃、时间2-4小时；出炉得研磨体；

E、将研磨体放入淬火油池进行淬火处理，淬火时间为6-20分钟，冷却到室温；

F、再通过回火处理，温度300-500℃，回火时间8-12小时；

G、最后进行掼制检验，得合格研磨体；研磨体硬度为HRC60-69，冲击值3.5-5.0J/CM2。

H、必要时，可以增加正火处理，以提高产品的冲击韧性     ，重复D即可。

实施例1

生产30 mm超硬中铬铸造磨球，其化学成分如下：

碳(C):2.78%，硅(Si):0.61%，锰(Mn):0.46%,铬(Cr): 8. 15%，磷(P):0.052%，硫(S):0.055%;铜(CLl):0. 062%，钼(Mo):0. 033%，镍(Ni):0.027%,钨(W)：0.02%，稀土钇(Y-Re)：0. 121%，铁(Fe) ：87. 43%。

30mm超硬中铬铸造磨球制造工艺如下：

首先将废钢在中频感应电炉中先行熔化，升温至1510--1550℃，再加入Cr、Cu、Mo、Ni、W合金达到所要求的化学成分。然后将稀土钇放入铁水包，用铁水冲熔并静置7分钟，以对铁水进行变质及孕育处理。处理后的铁水使用铸造直读光谱仪测定其化学元素含量，合格铁水则通过恒温浇铸装置浇注到砂箱中，铁水凝固后形成的铸态磨球检验合格后装入加热炉进行奥氏体化处理，经油介质淬火后，再通过低温回火工序，最终经掼制处理并检验合格后入库。

实施例2

40 mm超硬中铬铸造磨球，其化学成分如下：

碳(C):2.86%，硅(Si):0.78%，锰(Mn):0.46%,铬(Cr):7. 5%，磷(P):0.052%，硫(S):0.065%;铜(CLl):0. 057%，钼(Mo):0. 035%，镍(Ni):0.031%,钨(W)：0.02%，稀土钇(Y-Re)：0. 139%，铁(Fe) ：89. 53%。

40mm超高铬研磨体制造工艺如下：

首先将废钢在中频感应电炉中先行熔化，升温至1510--1550℃，再加入Cr、Cu、Mo、Ni、W合金达到所要求的化学成分。然后将稀土钇放入铁水包，用铁水冲熔并静置7分钟，以对铁水进行变质及孕育处理。处理后的铁水使用铸造直读光谱仪测定其化学元素含量，合格铁水则通过恒温浇铸装置浇注到砂箱中，铁水凝固后形成的铸态磨球检验合格后装入加热炉进行奥氏体化处理，经油介质淬火后，再通过低温回火工序，最终经掼制处理并检验合格后入库。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围内的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合于本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种超硬中铬铸造磨球，其特征在于：由以下化学成分组成：

碳:1.8—3.0%，硅:0.3-1. 5%，锰:0. 2-1.5%,铬:7. 0-10. 0%，磷:0. 02-0. 1%，硫:0. 02-0.1%，铜:0. 02-0. 1%，钼:0. 02-0. 1%，镍:0. 02-0. 1%,钨：0. 02-0. 1%，稀土钇：0. 1-0.2%，铁80. 1-87. 2%。

2.根据权利要求1所述的一种超硬中铬铸造磨球，其特征在于：其组成的化学成分如下：

碳:2.78%，硅:0.61%，锰:0.46%,铬8. 15%，磷:0.052%，硫:0.055%;铜:0. 062%，钼:0. 033%，镍:0.027%,钨：0.02%，稀土钇：0. 121%，铁：87. 43%。

3.根据权利要求1所述的一种超硬中铬铸造磨球，其特征在于：其组成的化学成分如下：

碳:2.86%，硅:0.78%，锰:0.46%,铬:7. 5%，磷:0.052%，硫:0.065%;铜:0. 057%，钼:0. 035%，镍:0.031%,钨：0.02%，稀土钇：0. 139%，铁：89. 53%。

4.一种生产权利要求1所述的超硬中铬铸造磨球的生产工艺方法，所用原料为废钢，其步骤依次如下：

A、首先将所述废钢在中频感应电炉中熔化，升温至1520-1580℃，再加入铬、铜、钼、镍和钨，形成铁水；       

B、加入适量碎块状的稀土钇，所述铁水冲熔并静置5-7分钟；

C、用浇铸装置将所述铁水浇注到铸球模具或砂箱中，冷却后得铸球；

D、将所述铸球装入加热炉进行奥氏体化处理，第一阶段由常温升至300-350℃、时间2-3小时；第二阶段升温至500-550℃、时间1-2小时；第三阶段升温至650℃、时间1-2小时；第四阶段升温至840-960℃、时间2-4小时；出炉得研磨体；

E、将研磨体放入淬火油池进行淬火处理，淬火时间为6-20分钟，冷却到室温；

F、再通过回火处理，温度300-500℃，回火时间8-12小时；

G、最后进行掼制检验，得合格研磨体。

5.根据权利要求4所述的超硬中铬铸造磨球的生产工艺方法，其特征在于：所述步骤G后面还存在以下步骤：

H、增加正火处理，以提高产品的冲击韧性，重复所述步骤D即可。