CN103757521A - 一种多元合金铸球材料及其制备方法 - Google Patents

一种多元合金铸球材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种多元合金铸球材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳3.2-3.5、硅1.0-1.2、锰3.1-3.3、铬4.7-5.1、Zr0.06-0.09、Li0.02-0.04、P≤0.07、S≤0.07、余量为铁。本发明合金在高碳中铬钢基础上加入了锆、锂、锰等合金元素，降低了铬的成分含量，增加了铸球的耐高温性和抗冲击强度，降低了脆性，降低了破碎率；本发明磨球在湿磨环境下的耐腐蚀性好，干磨环境下的硬度高和抗冲击性能好，延长了使用寿命，且比高铬合金磨球成本低。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。

Description

一种多元合金铸球材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及铸造磨球材料领域，尤其涉及一种多元合金铸球材料及其制备方法。
背景技术
现有技术中，铸造磨球被广泛应用在水泥建材、陶瓷、矿山冶选、电厂磨煤、氧化铝等行业。要求磨球具有硬度高、耐研磨、不破碎、不失圆、磨机综合效率高等良好的物理机械性能。目前磨球的种类主要有中锰球磨铸铁磨球、低碳白口铸铁磨球，以及高铬铸铁磨球等。高铬铸铁磨球性能优良，表面硬度和体积硬度较高，但冲击韧性较低，随着铬的价格走高，高铬铸铁磨球的价格也一路走高；低铬磨球的表面硬度和体积硬度较低，使用寿命短；中锰球磨铸铁磨球不耐腐蚀，原始硬度低，易破碎。由此可见，现有技术还存在很多不足，需要根据生产情况不同，研究兼具高硬度、高冲击韧性、低破碎率、低磨耗和低成本的性价比高的磨球。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多元合金铸球材料及其制备方法，该磨球材料具有高硬度、耐冲击、耐磨、耐高温的优点。
本发明的技术方案如下：
一种多元合金铸球材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳3.2-3.5、硅1.0-1.2、锰3.1-3.3、铬4.7-5.1、Zr0.06-0.09、Li0.02-0.04、P≤0.07、S≤0.07、余量为铁。
所述的多元合金铸球材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）硅、Zr；（2）锰；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以180-200℃/小时速率升温至750-760℃，再以150-160℃/小时速率降温至600-610℃，再以180-200℃/小时速率升温至910-920℃，保温3-4小时；再以150-160℃/小时速率降温至500-510℃，保温40-50分钟，再以150-160℃/小时速率降温至230-250℃，保温2-3小时；再以80-90℃/小时速率升温至370-380℃，保温40-50分钟，再以80-90℃/小时速率升温至530-540℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：工具钢粉12-15、二氧化硅4-5、白云石3-5、Na2TiF6 8-10、乙烯基三乙氧基硅烷2-3、纳米三氧化二铝1-2、苦菱土4-8、粘土30-35、氟硅酸钠3-4、钛白粉2-3、莹石6-8、玉石粉3-4、蒙脱石1-2；其制备方法粘土放入煅烧炉中在1200-1240℃下煅烧3-4小时，取出粉碎，加入12-15%的盐酸水溶液中浸泡1-2小时，过滤，再用清水洗涤，烘干，与乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉体；将其它剩余成分混合，加热至1600-2300℃，搅动45-60分钟后，倒入冷水中，冷却后，用清水洗涤，过滤、烘干，粉碎成100-150目粉末，与前述所得的粉体混合均匀，即得。
本发明的有益效果
本发明合金在高碳中铬钢基础上加入了锆、锂、锰等合金元素，降低了铬的成分含量，增加了铸球的耐高温性和抗冲击强度，降低了脆性，降低了破碎率；本发明铸球在湿磨环境下的耐腐蚀性好，干磨环境下的硬度高和抗冲击性能好，延长了使用寿命，且比高铬合金磨球成本低。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。
具体实施方式
一种多元合金铸球材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳3.2-3.5、硅1.0-1.2、锰3.1-3.3、铬4.7-5.1、Zr0.06-0.09、Li0.02-0.04、P≤0.07、S≤0.07、余量为铁。
所述的多元合金铸球材料的生产方法为：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.7比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）硅、Zr；（2）锰；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为24分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以190℃/小时速率升温至755℃，再以155℃/小时速率降温至605℃，再以190℃/小时速率升温至915℃，保温3.5小时；再以155℃/小时速率降温至505℃，保温45分钟，再以155℃/小时速率降温至240℃，保温2.5小时；再以85℃/小时速率升温至375℃，保温45分钟，再以85℃/小时速率升温至535℃，保温2.5小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成：工具钢粉12、二氧化硅5、白云石3、Na2TiF6 8、乙烯基三乙氧基硅烷2、纳米三氧化二铝2、苦菱土4、粘土30、氟硅酸钠3、钛白粉2、莹石8、玉石粉4、蒙脱石1；其制备方法粘土放入煅烧炉中在1200-1240℃下煅烧3-4小时，取出粉碎，加入12-15%的盐酸水溶液中浸泡1-2小时，过滤，再用清水洗涤，烘干，与乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉体；将其它剩余成分混合，加热至1600-2300℃，搅动45-60分钟后，倒入冷水中，冷却后，用清水洗涤，过滤、烘干，粉碎成100-150目粉末，与前述所得的粉体混合均匀，即得。
本发明多元合金铸球材料的机械性能为：冲击韧性(J/CM2)≥2.8、硬度(HRC)≥56、球体冲击疲劳寿命(次)≥13000、破碎率(%)≤0.6、球耗(G/吨矿)≤120。

Claims (4)

1.一种多元合金铸球材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳3.2-3.5、硅1.0-1.2、锰3.1-3.3、铬4.7-5.1、Zr0.06-0.09、Li0.02-0.04、P≤0.07、S≤0.07、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的多元合金铸球材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）硅、Zr；（2）锰；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的多元合金铸球材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以180-200℃/小时速率升温至750-760℃，再以150-160℃/小时速率降温至600-610℃，再以180-200℃/小时速率升温至910-920℃，保温3-4小时；再以150-160℃/小时速率降温至500-510℃，保温40-50分钟，再以150-160℃/小时速率降温至230-250℃，保温2-3小时；再以80-90℃/小时速率升温至370-380℃，保温40-50分钟，再以80-90℃/小时速率升温至530-540℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的多元合金铸球材料的生产方法，其特征在于：所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：工具钢粉12-15、二氧化硅4-5、白云石3-5、Na2TiF6 8-10、乙烯基三乙氧基硅烷2-3、纳米三氧化二铝1-2、苦菱土4-8、粘土30-35、氟硅酸钠3-4、钛白粉2-3、莹石6-8、玉石粉3-4、蒙脱石1-2；其制备方法粘土放入煅烧炉中在1200-1240℃下煅烧3-4小时，取出粉碎，加入12-15%的盐酸水溶液中浸泡1-2小时，过滤，再用清水洗涤，烘干，与乙烯基三乙氧基硅烷混合、研磨分散成粉体；将其它剩余成分混合，加热至1600-2300℃，搅动45-60分钟后，倒入冷水中，冷却后，用清水洗涤，过滤、烘干，粉碎成100-150目粉末，与前述所得的粉体混合均匀，即得。
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