CN104004973A - 一种磨煤机钢球及其制备工艺、装机级配应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磨煤机钢球及其制备工艺、装机级配应用方法，所述钢球其组成成分按重量百分比计为：C:2.3-2.9％；Cr:18.0-19.5％；Mn:0.4-0.8％；Si:0.6-1.0％；Mo:0.2-0.5％；Cu:0.2-0.5％；Re:0.4-0.6％；Ni:0.3-0.6％；S≤0.05％；P≤0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。本发明中，使用高Cr含量的钢球，其耐磨性能、抗冲击能力优良，且耐腐蚀性强、硬度高；采用优异的钢球级配方法，磨煤机工作电流降低，制粉质量大幅度提高。

Description

一种磨煤机钢球及其制备工艺、装机级配应用方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，更具体地说，涉及一种磨煤机钢球及其制备工艺、装机级配应用方法。

背景技术

磨煤机钢球是全世界粉碎工业目前第一大耐磨材料消耗件，它是磨煤机重要的基础零部件，尤其是精密工业钢球在国民经济发展中起着巨大作用，其广泛用于选矿、水泥厂、发电厂等。

磨煤机钢球在使用时球的硬度、耐磨性以及磨煤机钢罐中的钢球配比方法是影响磨煤机整形效果的主要因素之一。首先，为了提高破碎效率和钢球的耐用度，需要钢球表面有足够的硬度和耐磨度。同时，在研磨过程中，钢球与磨料、钢球与衬板以及钢球与钢球之间发生的冲撞不可避免，因此，还要求钢球有一定的韧性，避免破球，这就对钢球的成分提出高等级的要求。其次，钢球配比方法也是影响磨煤机整形效果的主要因素之一，使用不同的配比方法得到的整形效果存在很大的差异，磨煤机内钢球级配(即钢球大小)的变化会导致磨煤机出口各种煤粉颗粒直径份额发生改变，原有磨煤机钢球级配磨制的煤粉过粗、过细的煤粉偏多，所需煤粉粒径偏少。到达磨煤机出口时，有部分煤粉无法满足燃烧的需要，即使带出磨煤机仍会通过粗粉分离器再回到磨煤机，使磨煤机出力受限。

由于材料与热处理工艺的制约，普通磨球表面与心部的耐磨性相差较大，使磨球在磨损过程中直径的减少很不均衡，从而使磨球的级配发生了较大的偏离，由此造成研磨料的细度较差或产量的下降。为保证煤粉的细度和产量，磨煤机中必须加入更多的磨球或者清除已经磨少的磨球，磨煤机中加入更多的磨球，即磨的填充率增高，磨煤机的载荷增大。而已经磨小的磨球未从磨煤机中清理出来，同样也增大磨煤机的载荷。磨煤机的载荷增大，则耗电量随之增大。

目前多数生产企业所采用的钢球及其不同配比方案得到的磨煤机钢球硬度低、耐磨性差，球磨次数多，周期长，耗电高，生产效率底下，效果都不甚理想。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种磨煤机钢球及其制备工艺、装机级配应用方法，所述磨煤机钢球具良好耐磨性、抗冲击性，耐腐蚀性强、硬度高，采用所述钢球级配方法，磨煤机工作电流降低，制粉质量大幅度提高。

本发明提出的一种磨煤机钢球,其组成成分按重量百分比计为：C:2.3-2.9％；Cr:18.0-19.5％；Mn:0.4-0.8％；Si:0.6-1.0％；Mo:0.2-0.5％；Cu:0.2-0.5％；Re:0.4-0.6％；Ni:0.3-0.6％；S≤0.05％；P≤0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。

作为优选，所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.5-2.7％；Cr:18.5-19％；Mn:0.5-0.7％；Si:0.7-0.9％；Mo:0.3-0.5％；Cu:0.2-0.4％；Re:0.5-0.6％；Ni:0.3-0.5％；S≤0.05％；P≤0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。

作为优选，所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.7％；Cr:18.5％；Mn:0.7％；Si:0.8％；Mo:0.2％；Cu:0.2％；Re:0.6％；Ni:0.4％；S：0.03％；P：0.02％,余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明还提出了一种耐磨钢球的制备工艺，包括如下步骤：首先将废钢送入熔炉中进行熔化，待废钢熔化至重量百分比70-80％的时加入铬铁、硅铁及钼铁，然后加入浇冒口继续熔炼，在出炉前7-12min加入铜、锰、铼、镍熔炼，将熔炼后的钢水投入模具中冷却，淬火，回火冷却得到磨煤机钢球。

本发明还提出了一种磨煤机钢球的装机级配应用方法，其级配为：直径为80mm磨煤机钢球、70mm磨煤机钢球、60mm磨煤机钢球、40mm磨煤机钢球、30mm磨煤机钢球、25mm磨煤机钢球、20mm磨煤机钢球的重量份依次为290-310、95-103、90-102、95-105、45-55、245-260、98-105；其中所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.3-2.9％；Cr:18.0-19.5％；Mn:0.4-0.8％；Si:0.6-1.0％；Mo:0.2-0.5％；Cu:0.2-0.5％；Re:0.4-0.6％；Ni:0.3-0.6％；S≤0.05％；P≤0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，其级配为：直径为80mm磨煤机钢球、70mm磨煤机钢球、60mm磨煤机钢球、40mm磨煤机钢球、30mm磨煤机钢球、25mm磨煤机钢球、20mm磨煤机钢球的重量份依次为290-310、95-103、90-102、95-105、45-55、245-260、98-105；所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.5-2.7％；Cr:18.5-19％；Mn:0.5-0.7％；Si:0.7-0.9％；Mo:0.3-0.5％；Cu:0.2-0.4％；Re:0.5-0.6％；Ni:0.3-0.5％；S≤0.05％；P≤0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，其级配为：直径为80mm磨煤机钢球、70mm磨煤机钢球、60mm磨煤机钢球、40mm磨煤机钢球、30mm磨煤机钢球、25mm磨煤机钢球、20mm磨煤机钢球的重量份依次为290-310、95-103、90-102、95-105、45-55、245-260、98-105；所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.7％；Cr:18.5％；Mn:0.7％；Si:0.8％；Mo:0.2％；Cu:0.2％；Re:0.6％；Ni:0.4％；S：0.03％；P：0.02％,余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，其级配为：直径为80mm磨煤机钢球、70mm磨煤机钢球、60mm磨煤机钢球、40mm磨煤机钢球、30mm磨煤机钢球、25mm磨煤机钢球、20mm磨煤机钢球的重量份依次为290-310、95-103、90-102、95-105、45-55、245-260、98-105；所述磨煤机钢球采用如下工艺制备：首先将废钢送入熔炉中进行熔化，待废钢熔化70-80％时加入铬铁、硅铁及钼铁，然后加入浇冒口继续熔炼，在出炉前7-12min加入铜、锰、钛、镍熔炼，将熔炼后的钢水投入模具中冷却，淬火，回火冷却得到磨煤机钢球。

优选地，其级配为：直径为80mm磨煤机钢球、70mm磨煤机钢球、60mm磨煤机钢球、40mm磨煤机钢球、30mm磨煤机钢球、25mm磨煤机钢球、20mm磨煤机钢球的重量份依次为300、100、100、100、50、250、100。

本发明使用高Cr含量的钢球配方，Cr能够与Fe形成连续固溶体并能够与C形成多种碳化物，是钢中常用的合金强化元素之一，与V、Nb、Cu、Ni、Mo相比，Cr最大的优势是成本低，Cr能均匀钢中碳化物的分布，改善钢材的磨损性能；同时，Cr能显著提高钢球的淬透性，有利于减少钢球心部与表层硬度的差距。此外，Cr还能够提高钢球的耐腐蚀性。因此高Cr含量钢球具有耐磨性能好、抗冲击能力强、耐腐蚀性强、硬度高的优点。

经过热处理工艺进行加工，磨球的心部硬度与表面硬度差小于1HRC。其金相组织为回火马氏体加碳化物(该碳化物为铬、锰的复合碳化物)，显微硬度大于1600HV，远高于石英的1200HV；碳化物的颗粒细小(尺寸大部分为5-20纳米)、分布弥散均匀。基体组织主要为回火马氏体，较硬的马氏体基体可以很好的支撑坚硬的碳化物，而且马氏体也可以较好的抵抗坚硬物的犁沟作用，使碳化物不容易从基体中剥落。因此特高铬磨球非常耐磨，且有很好的磨损均匀性，完全克服了普通磨球的诸多缺点。

通过将磨煤机内钢球由入口向出口呈大—小—大的分布，实现原煤在磨煤机内破碎—碾磨—破碎的分布，可达到破碎多少煤粉就能碾磨合格多少煤粉，最大限度的提高磨煤机效率，使所需煤粉粒径份额达到最大，实现磨煤机内钢球装载量下降，制粉量提高，原有磨机钢球平均球径偏大，使破碎力有余，而碾磨力不足，通过采用本发明的磨煤机钢球铸造新工艺及钢球配比新技术，通过最佳钢球级配和磨煤机内钢球分级控制技术，磨煤机钢球装载量可减少30％，磨煤机电流可降低20％，可最终实现吨蒸汽制粉电耗的下降，由于磨煤机钢球装载量降低，磨煤机内物料增加，钢球抛落产生的冲击力物料吸收更加充分，使钢球对滚筒衬板的破坏力降低。又由于大量使用的小直径钢球，钢球抛落产生的冲击力被进一步分散，从而将钢球对衬板的冲击力降低到最小的水平。加上磨煤机优化的基础就是降低钢球的破碎力，增加钢球碾磨力，所以钢球的平均球径要大幅下降，其本身就是减少对衬板撞击的频率和程度，延长衬板的使用寿命，也最终反应在磨煤机检修维护量大幅下降上面。

使用本发明的高Cr含量的钢球，耐磨性能、抗冲击能力优良，且耐腐蚀性强、硬度高；通过钢球各种规格比例及钢球磨损速率的控制，实现磨煤机内钢球由入口向出口呈大—小—大的分布状况，即实现原煤在磨煤机内破碎—碾磨—破碎的合理分布，降低了机器的工作电流，制粉质量大幅度提高。

具体实施方式

本发明提出的一种磨煤机钢球，所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.3-2.9％；Cr:18.0-19.5％；Mn:0.4-0.8％；Si:0.6-1.0％；Mo:0.2-0.5％；Cu:0.2-0.5％；Re:0.4-0.6％；Ni:0.3-0.6％；S≤0.05％；P≤0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。上述磨煤机钢球的制备工艺包括如下步骤：首先将废钢送入熔炉中进行熔化，待废钢熔化70-80％时加入铬铁、硅铁及钼铁，然后加入浇冒口继续熔炼，在出炉前7-12min加入铜、锰、铼、镍熔炼，将熔炼后的钢水投入模具中冷却，淬火，回火冷却得到磨煤机钢球。上述磨煤机钢球的装机级配应用方法，其级配为：直径为80mm磨煤机钢球、70mm磨煤机钢球、60mm磨煤机钢球、40mm磨煤机钢球、30mm磨煤机钢球、25mm磨煤机钢球、20mm磨煤机钢球的重量份依次为290-310、95-103、90-102、95-105、45-55、245-260、98-105。

下面结合具体实例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。

实施例1

一种磨煤机钢球，按如下质量百分比配方制备钢球：C:2.3％；Cr:18.0％；Mn:0.8％；Si:0.6％；Mo:0.3％；Cu:0.4％；Re:0.4％；Ni:0.6％；S：0.05％；P：0.01％,余量为Fe和不可避免的杂质。

上述磨煤机钢球的制备工艺包括如下步骤：首先将废钢送入熔炉中进行熔化，待废钢熔化80％时加入铬铁、硅铁及钼铁，然后加入浇冒口继续熔炼，在出炉前7min加入铜、锰、铼、镍熔炼，将熔炼后的钢水投入模具中冷却，淬火，回火冷却得到磨煤机钢球。

按如下重量对钢球进行装机级配：80mm:290kg；70mm:95kg；60mm:95kg；40mm:105kg；30mm:45kg；25mm:255kg；20mm：102kg。

实施例2

一种磨煤机钢球，按如下质量百分比配方制备钢球：C:2.7％；Cr:18.5％；Mn:0.7％；Si:0.8％；Mo:0.4％；Cu:0.2％；Re:0.6％；Ni:0.4％；S：0.03％；P：0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。

上述磨煤机钢球的制备工艺包括如下步骤：首先将废钢送入熔炉中进行熔化，待废钢熔化78％时加入铬铁、硅铁及钼铁，然后加入浇冒口继续熔炼，在出炉前12min加入铜、锰、铼、镍熔炼，将熔炼后的钢水投入模具中冷却，淬火，回火冷却得到磨煤机钢球。

按如下重量对钢球进行装机级配：80mm:295kg；70mm:103kg；60mm:90kg；40mm:100kg；30mm:55kg；25mm:260kg；20mm：98kg。

实施例3

一种磨煤机钢球，按如下质量百分比配方制备钢球：C:2.9％；Cr:19.5％；Mn:0.4％；Si:1.0％；Mo:0.5％；Cu:0.5％；Re:0.5％；Ni:0.3％；S：0.03％；P：0.02％,余量为Fe和不可避免的杂质。

上述磨煤机钢球的制备工艺包括如下步骤：首先将废钢送入熔炉中进行熔化，待废钢熔化80％时加入铬铁、硅铁及钼铁，然后加入浇冒口继续熔炼，在出炉前10min加入铜、锰、铼、镍熔炼，将熔炼后的钢水投入模具中冷却，淬火，回火冷却得到磨煤机钢球。

按如下重量对钢球进行装机级配：80mm:310kg；70mm:98kg；60mm:102kg；40mm:95kg；30mm:50kg；25mm:245kg；20mm：105kg。

实施例4

一种磨煤机钢球，按如下质量百分比配方制备钢球：C:2.8％；Cr:19.0％；Mn:0.6％；Si:0.7％；Mo:0.4％；Cu:0.3％；Re:0.4％；Ni:0.5％；S：0.03％；P：0.03％,余量为Fe和不可避免的杂质。

上述磨煤机钢球的制备工艺包括如下步骤：首先将废钢送入熔炉中进行熔化，待废钢熔化75％时加入铬铁、硅铁及钼铁，然后加入浇冒口继续熔炼，在出炉前8min加入铜、锰、铼、镍熔炼，将熔炼后的钢水投入模具中冷却，淬火，回火冷却得到磨煤机钢球。

按如下重量对钢球进行装机级配：80mm:300kg；70mm:100kg；60mm:100kg；40mm:100kg；30mm:50kg；25mm:250kg；20mm：100kg。

表1为钢球表面硬度、芯部硬度、冲击韧性和耐磨性能检验平均值；

使用本发明的磨煤机钢球不需改变原制粉系统工艺和设备，只需全部使用本发明耐磨钢球就可以达到节能降耗的目的，本发明耐磨钢球根据磨煤机状况和物料可磨性指数，将各种规格钢球混合装袋，运至使用单位进行装机即可。

根据2012年5月山东魏桥创业集团铝电公司热电厂试用的报告，使用本发明耐磨钢球及其级配方法磨煤机的制粉电耗为1.29％，而使用宁国同类产品其制粉电耗达1.60％以上。如果山东魏桥创业集团铝电公司热电厂8台机组全部使用我公司产品，与宁国同类产品相比少耗电2455.2万度，如电费按0.6元/度计算，可以为山东魏桥创业集团铝电公司热电厂节约资金1473.12万元。

Claims (9)

1.一种磨煤机钢球,其特征在于，所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.3-2.9％；Cr:18.0-19.5％；Mn:0.4-0.8％；Si:0.6-1.0％；Mo:0.2-0.5％；Cu:0.2-0.5％；Re:0.4-0.6％；Ni:0.3-0.6％；S≤0.05％；P≤0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的磨煤机钢球,其特征在于，所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.5-2.7％；Cr:18.5-19％；Mn:0.5-0.7％；Si:0.7-0.9％；Mo:0.3-0.5％；Cu:0.2-0.4％；Re:0.5-0.6％；Ni:0.3-0.5％；S≤0.05％；P≤0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的磨煤机钢球,其特征在于，所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.7％；Cr:18.5％；Mn:0.7％；Si:0.8％；Mo:0.2％；Cu:0.2％；Re:0.6％；Ni:0.4％；S：0.03％；P：0.02％,余量为Fe和不可避免的杂质。

4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的磨煤机钢球的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：首先将废钢送入熔炉中进行熔化，待废钢熔化70-80％时加入铬铁、硅铁及钼铁，然后加入浇冒口继续熔炼，在出炉前7-12min加入铜、锰、铼、镍熔炼，将熔炼后的钢水投入模具中冷却，淬火，回火冷却得到磨煤机钢球。

5.一种磨煤机钢球的装机级配应用方法，其特征在于，其级配为：直径为80mm磨煤机钢球、70mm磨煤机钢球、60mm磨煤机钢球、40mm磨煤机钢球、30mm磨煤机钢球、25mm磨煤机钢球、20mm磨煤机钢球的重量份依次为290-310、95-103、90-102、95-105、45-55、245-260、98-105；其中所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.3-2.9％；Cr:18.0-19.5％；Mn:0.4-0.8％；Si:0.6-1.0％；Mo:0.2-0.5％；Cu:0.2-0.5％；Re:0.4-0.6％；Ni:0.3-0.6％；S≤0.05％；P≤0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。

6.根据权利要求5所述的磨煤机钢球的装机级配应用方法，其特征在于，其级配为：直径为80mm磨煤机钢球、70mm磨煤机钢球、60mm磨煤机钢球、40mm磨煤机钢球、30mm磨煤机钢球、25mm磨煤机钢球、20mm磨煤机钢球的重量份依次为290-310、95-103、90-102、95-105、45-55、245-260、98-105；所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.5-2.7％；Cr:18.5-19％；Mn:0.5-0.7％；Si:0.7-0.9％；Mo:0.3-0.5％；Cu:0.2-0.4％；Re:0.5-0.6％；Ni:0.3-0.5％；S≤0.05％；P≤0.08％,余量为Fe和不可避免的杂质。

7.根据权利要求5所述的磨煤机钢球的装机级配应用方法，其特征在于，其级配为：直径为80mm磨煤机钢球、70mm磨煤机钢球、60mm磨煤机钢球、40mm磨煤机钢球、30mm磨煤机钢球、25mm磨煤机钢球、20mm磨煤机钢球的重量份依次为290-310、95-103、90-102、95-105、45-55、245-260、98-105；所述钢球的组成成分按重量百分比计为：C:2.7％；Cr:18.5％；Mn:0.7％；Si:0.8％；Mo:0.2％；Cu:0.2％；Re:0.6％；Ni:0.4％；S：0.03％；P：0.02％,余量为Fe和不可避免的杂质。

8.根据权利要求5-7中任一所述的磨煤机钢球的装机级配应用方法，其特征在于，所述磨煤机钢球采用如下工艺制备：首先将废钢送入熔炉中进行熔化，待废钢熔化70-80％时加入铬铁、硅铁及钼铁，然后加入浇冒口继续熔炼，在出炉前7-12min加入铜、锰、钛、镍熔炼，将熔炼后的钢水投入模具中冷却，淬火，回火冷却得到磨煤机钢球。

9.根据权利要求5-7中任一项所述的磨煤机钢球的装机级配应用方法，其特征在于，其级配为：直径为80mm磨煤机钢球、70mm磨煤机钢球、60mm磨煤机钢球、40mm磨煤机钢球、30mm磨煤机钢球、25mm磨煤机钢球、20mm磨煤机钢球的重量份依次为300、100、100、100、50、250、100。