CN103774035A - 一种中铬铸铁磨球及其浇铸方法 - Google Patents

Abstract

一种中铬铸铁磨球及其浇铸方法，其组分中含有碳、硅、锰、铬、镍、钼、铜、硼、锂、钠、稀土元素以及必不可少的杂质元素，在浇铸时，先按照要求准备原料以及消失模，并将单质钠置于消失模内，然后将熔化好的金属液浇铸到消失模内，待铸件冷却至300-520℃时取出铸件进行淬水处理，即可完成浇铸。本发明通过在其中加入小原子的锂和钠，使得在高温条件下钠原子和锂原子扩散并充填于铸铁中共晶碳化物间的间隙或晶相内的孔隙内，从而大幅度降低了内部的缺陷数量；加入的硼粉和稀土元素可以增加共晶组织的数量且提高分散性，使得锂原子和钠原子的填充能分布于整个组织中，提高了整体性能。

Description

一种中铬铸铁磨球及其浇铸方法

技术领域

本发明涉及到金属材料领域的铬铸铁，具体的说是一种中铬铸铁磨球及其浇铸方法。

背景技术

    关于磨球，目前国内外广泛使用的为高碳高合金类铸造磨球和高碳低合金类锻造或铸造磨球，在火电厂、水泥行业等干法生产中，绝大多数使用高、低铬铸铁类磨球，而矿山类的湿法工艺中多应用高碳低合金类磨球。

现有的铬铸铁磨球的铸造一般是在铸铁中加入锰、铬、硅、镍、钼和铜等功能性成分，然后浇铸成型。采用上述成分和工艺手段铸造的磨球脆性很高，而且内部的缺陷数量很多，在彼此碰撞时很容易由内部的缺陷导致产生裂纹，从而影响磨球的使用寿命。

发明内容

本发明为解决现有技术的中铬铸铁磨球中内部缺陷较多导致的使用寿命低的问题，提供了一种中铬铸铁磨球及其浇铸方法，采用本发明生产的磨球可以大幅度的降低内部的缺陷数，改善晶相结构，从而提高磨球的使用寿命。

    本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种中铬铸铁磨球，其组分中含有3.3-3.7%的碳、0.8-1.2%的硅、1.5-1.7%的锰、7-10%的铬、2.3-2.9%的镍、0.4-1.2%的钼以及必不可少的杂质元素，还含有0.5-0.9%的铜、0.01-0.05%的硼、0.1-0.2%的锂、0.2-0.3%的钠以及0.1-0.3%的稀土元素。

所述的硅、锂和钠均以单质的形式添加。

所述的杂质元素为小于0.1%的磷和小于0.1%的硫。

所述的稀土元素为钇或镧。

上述中、低铬铸铁磨球的浇铸方法，包括以下步骤：

1）按照上述的比例称量铸铁、锰铁、铬铁、镍铁、钼粉、铜粉、硼粉、单质硅、单质锂、单质钠以及稀土元素，备用；

2）制备消失模，并将步骤1）称量好的单质钠置于消失模内；

3）钢水熔炼：将步骤1）中称量好的铸铁、锰铁、铬铁和镍铁熔化为金属液，然后向其中加入钼粉和铜粉并混合均匀，再对其进行脱碳以及脱杂质处理，使其含碳量满足3.3-3.7%、含硫量和含磷量均小于0.1%；

4）浇铸成型：待步骤3）中经过处理的金属液冷却至1200-1280℃，向其中加入步骤1）称量好的单质锂、单质硅、稀土元素和硼粉，混合均匀后浇注到步骤2）制备好的消失模内；

5）待步骤4）浇注完成的铸件冷却至300-520℃时取出铸件进行淬水处理，即可完成中铬铸铁磨球的浇铸。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：

首先，通过在其中加入小原子的锂和钠，使得在高温条件下钠原子和锂原子会扩散并充填于铸铁中共晶碳化物间的间隙或晶相内的孔隙内，从而大幅度降低了内部的缺陷数量；同时，加入的硼粉和稀土元素可以增加共晶组织的数量，而且这些共晶组织的分散性也很好，这样导致锂原子和钠原子的填充能分布于整个组织中，充分提高了铬铸铁的整体性能；

其次，本发明利用铸件的余热进行消失模铸造，不仅充分的利用了余热，而且也使得产品的性能得到了提升，特别是在消失模中加入单质钠，不仅可以有效的减少单质钠的氧化，而且也可以使单质钠能够在浇铸过程中很好的融入并在金属液内扩散，提高了钠原子在产品中的分布均匀性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。本发明中所用到的各原料如铸铁、锰铁、铬铁、镍铁、钼粉、铜粉、硼粉、单质硅、单质锂、单质钠以及稀土元素等均采自市售，其中稀土元素优选采用钇或镧。

实施例1

一种中铬铸铁磨球，其组分中含有3.3%的碳、0.8%的硅、1.5%的锰、7%的铬、2.3%的镍、0.4%的钼以及必不可少的杂质元素（杂质元素为小于0.1%的磷和小于0.1%的硫），还含有0.5%的铜、0.01%的硼、0.1%的锂、0.2%的钠以及0.1%的稀土元素。

该中铬铸铁磨球的浇铸方法包括以下步骤：

1）按照上述比例称量铸铁、锰铁、铬铁、镍铁、钼粉、铜粉、硼粉、单质硅、单质锂、单质钠以及稀土元素等原料，备用；

2）制备消失模，并将步骤1）称量好的单质钠置于消失模内；

3）钢水熔炼：将步骤1）中称量好的铸铁、锰铁、铬铁和镍铁熔化为金属液，然后向其中加入钼粉和铜粉并混合均匀，再对其进行脱碳以及脱杂质处理，使其含碳量满足3.3%、含硫量和含磷量均小于0.1%；

4）浇铸成型：待步骤3）中经过处理的金属液冷却至1200℃，向其中加入步骤1）称量好的单质锂、单质硅、稀土元素和硼粉，混合均匀后浇注到步骤2）制备好的消失模内；

5）待步骤4）浇注完成的铸件冷却至300℃时取出铸件进行淬水处理，即可完成中铬铸铁磨球的浇铸。

实施例2

一种中铬铸铁磨球，其组分中含有3.7%的碳、1.2%的硅、1.7%的锰、10%的铬、2.9%的镍、1.2%的钼以及必不可少的杂质元素（杂质元素为小于0.1%的磷和小于0.1%的硫），还含有0.9%的铜、0.05%的硼、0.2%的锂、0.3%的钠以及0.3%的稀土元素。

该中铬铸铁磨球的浇铸方法包括以下步骤：

1）按照上述比例称量铸铁、锰铁、铬铁、镍铁、钼粉、铜粉、硼粉、单质硅、单质锂、单质钠以及稀土元素等原料，备用；

2）制备消失模，并将步骤1）称量好的单质钠置于消失模内；

3）钢水熔炼：将步骤1）中称量好的铸铁、锰铁、铬铁和镍铁熔化为金属液，然后向其中加入钼粉和铜粉并混合均匀，再对其进行脱碳以及脱杂质处理，使其含碳量满足3.7%、含硫量和含磷量均小于0.1%；

4）浇铸成型：待步骤3）中经过处理的金属液冷却至1280℃，向其中加入步骤1）称量好的单质锂、单质硅、稀土元素和硼粉，混合均匀后浇注到步骤2）制备好的消失模内；

5）待步骤4）浇注完成的铸件冷却至520℃时取出铸件进行淬水处理，即可完成中铬铸铁磨球的浇铸。

实施例3

一种中铬铸铁磨球，其组分中含有3.5%的碳、1.0%的硅、1.6%的锰、8.5%的铬、2.6%的镍、0.8%的钼以及必不可少的杂质元素（杂质元素为小于0.1%的磷和小于0.1%的硫），还含有0.7%的铜、0.03%的硼、0.15%的锂、0.25%的钠以及0.2%的稀土元素。

该中铬铸铁磨球的浇铸方法包括以下步骤：

1）按照上述比例称量铸铁、锰铁、铬铁、镍铁、钼粉、铜粉、硼粉、单质硅、单质锂、单质钠以及稀土元素等原料，备用；

2）制备消失模，并将步骤1）称量好的单质钠置于消失模内；

3）钢水熔炼：将步骤1）中称量好的铸铁、锰铁、铬铁和镍铁熔化为金属液，然后向其中加入钼粉和铜粉并混合均匀，再对其进行脱碳以及脱杂质处理，使其含碳量满足3.5%、含硫量和含磷量均小于0.1%；

4）浇铸成型：待步骤3）中经过处理的金属液冷却至1240℃，向其中加入步骤1）称量好的单质锂、单质硅、稀土元素和硼粉，混合均匀后浇注到步骤2）制备好的消失模内；

5）待步骤4）浇注完成的铸件冷却至410℃时取出铸件进行淬水处理，即可完成中铬铸铁磨球的浇铸。 

Claims (5)

1.一种中铬铸铁磨球，其组分中含有3.3-3.7%的碳、0.8-1.2%的硅、1.5-1.7%的锰、7-10%的铬、2.3-2.9%的镍、0.4-1.2%的钼以及必不可少的杂质元素，其特征在于：还含有0.5-0.9%的铜、0.01-0.05%的硼、0.1-0.2%的锂、0.2-0.3%的钠以及0.1-0.3%的稀土元素。

2.根据权利要求1所述的一种中铬铸铁磨球，其特征在于：所述的硅、锂和钠均以单质的形式添加。

3.根据权利要求1所述的一种中铬铸铁磨球，其特征在于：所述的杂质元素为小于0.1%的磷和小于0.1%的硫。

4.根据权利要求1所述的一种中铬铸铁磨球，其特征在于：所述的稀土元素为钇或镧。

5.根据权利要求1所述的一种中铬铸铁磨球的浇铸方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按照权利要求1的比例称量铸铁、锰铁、铬铁、镍铁、钼粉、铜粉、硼粉、单质硅、单质锂、单质钠以及稀土元素，备用；

2）制备消失模，并将步骤1）称量好的单质钠置于消失模内；

3）钢水熔炼：将步骤1）中称量好的铸铁、锰铁、铬铁和镍铁熔化为金属液，然后向其中加入钼粉和铜粉并混合均匀，再对其进行脱碳以及脱杂质处理，使其含碳量满足3.3-3.7%、含硫量和含磷量均小于0.1%；

4）浇铸成型：待步骤3）中经过处理的金属液冷却至1200-1280℃，向其中加入步骤1）称量好的单质锂、单质硅、稀土元素和硼粉，混合均匀后浇注到步骤2）制备好的消失模内；

5）待步骤4）浇注完成的铸件冷却至300-520℃时取出铸件进行淬水处理，即可完成中铬铸铁磨球的浇铸。