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