CN104087816B - 一种锻磨球的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐磨材料技术领域，它公开了一种锻磨球的制作方法，采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 0.80—1.40％，Si≤1.20％，Mn 1.50—2.50％，Cr 0.80—1.50％，Lu 0.08—0.30％，Mo≤0.05％，B≤0.01％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量为Fe；再将配好的原料进行熔炼、检验分析、二次配比、细流浇铸、分离、精磨、淬火、回火等，得到成品。本发明将稀土元素Lu加入到铸铁中，由于Lu在凝固过程中会通过溶质再分配而富集在初生奥氏体前沿熔体中，造成成分过冷，使初生奥氏体细化。同时Lu再生长共晶碳化物上活化吸附，促使共晶过冷度加大和共晶凝固范围增大，从而显著改善了铸铁共晶组织，所制得的锻磨球具有良好的耐磨性能，很好的抗冲击能力，强抗腐蚀性，使用寿命长，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及到一种锻磨球的制作方法。
背景技术
矿山行业是锻磨球的最大消耗行业，矿山行业用锻磨球占磨球消耗总量的一半以上，其规模直接决定了锻磨球的市场容量。在国民经济持续稳定发展的背景下，我国矿石开采量逐年增长，矿山行业需求的锻磨球消耗量保持了良好的增长态势。但是，目前国内市场上出售的矿山用锻磨球存在着冲击韧性较低、耐磨抗腐蚀性能差等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锻磨球的制作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种锻磨球的制作方法，包括以下顺序步骤：
(1)采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 0.80—1.40％，Si≤1.20％，Mn 1.50—2.50％，Cr 0.80—1.50％，Lu 0.08—0.30％，Mo≤0.05％，B≤0.01％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量为Fe；
(2)将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1480—1520℃；
(3)对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；
(4)将元素合格的钢水在温度1400—1420℃下进行细流浇铸；
(5)冷却1—2小时后开模，将冷却后的锻磨球进行分离、精磨；
(6)将精磨后的锻磨球投入加热炉，升温至480—500℃，保温2—2.5小时；
(7)在温度为870—980℃的油池中淬火，30—35min后空冷至室温，投入回火炉；
(8)回火炉温度控制在175—195℃，回火3—5小时，冷却至室温即得成品。
优选的，采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 1.00—1.40％，Si 0.75—1.20％，Mn 2.00—2.50％，Cr 1.20—1.50％，Lu 0.08—0.30％，Mo 0.03—0.05％，B≤0.01％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量为Fe。
优选的，采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 1.25％，Si 0.85％，Mn 2.00％，Cr 1.20％，Lu 0.24％，Mo 0.03％，B 0.01％，P 0.02％，S 0.02％，余量为Fe。
碳：决定共晶碳化物的数量，碳含量增大，合金钢的屈服点和抗拉强度升高。但含量过高将导致钢球在冷却结晶过程中生成粗大的块状晶碳化合物，使磨球的冲击性、塑性和抗腐蚀性都降低。但碳含量少会使钢球耐磨性降低，因此碳含量必须适中，控制在2.12～2.82％。
硅(Si)：硅是显著促进铸铁石墨化的元素，含量过高时，将降低钢球的耐磨性，并使材料脆性增加，硅含量控制在0.38～0.57％之间。
锰(Mn)：锰能增加碳和铁的结合力，同时与硫生成MnS消弱S的有害作用，而且Mn还能增加钢水的流动性，但过多的锰含量将导致钢的抗腐蚀能力减弱。
磷(P)：在铸造或者热处理过程中，硫磷是裂纹源，硫会降低铁水流动性，并使铸铁缺陷，磷含量过高，将降低材料的强度，增加冷脆性。
硫(S)：硫通常是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的韧性、延展性和耐腐蚀性，所以通常要求硫含量小。
铬(Cr)：铬是强化碳化物的形成元素，能有效防止游离态的石墨产生，使普通渗碳体转变为合金渗碳体，以提高钢的强度和硬度，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能、阻止石墨化、提高淬透性，但同时降低塑性和韧性。
稀土具有较大的原子半径,在铁中溶解度很小。由于具有很大的电负性,因此它们的化学性质很活泼,能在钢中形成一系列极为稳定的化合物,成为非自发结晶核心,从而起到细化晶粒的作用。另外,稀土是表面活性元素,可以增大结晶核心产生速度,阻止晶粒生长。晶粒的细化,有利于钢塑韧性的提高。随着稀土含量的增加,晶粒细化越明显,这与稀土元素能增加奥氏体晶界迁移的激活能有关。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：将稀土元素Lu加入到铸铁中，由于Lu在凝固过程中会通过溶质再分配而富集在初生奥氏体前沿熔体中，造成成分过冷，使初生奥氏体细化。同时Lu再生长共晶碳化物上活化吸附，促使共晶过冷度加大和共晶凝固范围增大，从而显著改善了铸铁共晶组织，所制得的锻磨球具有良好的耐磨性能，很好的抗冲击能力，强抗腐蚀性，使用寿命长，生产成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例一：
一种锻磨球的制作方法，包括以下顺序步骤：
(1)采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 1.40％，Si 1.20％，Mn 2.50％，Cr 1.50％，Lu 0.30％，B 0.01％，P 0.04％，S 0.04％，余量为Fe；
(2)将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1480—1520℃；
(3)对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；
(4)将元素合格的钢水在温度1400—1420℃下进行细流浇铸；
(5)冷却1—2小时后开模，将冷却后的锻磨球进行分离、精磨；
(6)将精磨后的锻磨球投入加热炉，升温至480—500℃，保温2—2.5小时；
(7)在温度为870—980℃的油池中淬火，30—35min后空冷至室温，投入回火炉；
(8)回火炉温度控制在175—195℃，回火3—5小时，冷却至室温即得成品。
实施例二：
一种锻磨球的制作方法，包括以下顺序步骤：
(1)采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 0.80％，Si 1.00％，Mn 1.50％，Cr 0.80％，Lu 0.08％，Mo 0.05％，余量为Fe；
(2)将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1480—1520℃；
(3)对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；
(4)将元素合格的钢水在温度1400—1420℃下进行细流浇铸；
(5)冷却1—2小时后开模，将冷却后的锻磨球进行分离、精磨；
(6)将精磨后的锻磨球投入加热炉，升温至480—500℃，保温2—2.5小时；
(7)在温度为870—980℃的油池中淬火，30—35min后空冷至室温，投入回火炉；
(8)回火炉温度控制在175—195℃，回火3—5小时，冷却至室温即得成品。
实施例三：
一种锻磨球的制作方法，包括以下顺序步骤：
(1)采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 1.00％，Si 0.75％，Mn 2.00％，Cr 1.20％，Lu 0.20％，Mo 0.03％，B 0.005％，P 0.005％，S 0.02％，余量为Fe；
(2)将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1480—1520℃；
(3)对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；
(4)将元素合格的钢水在温度1400—1420℃下进行细流浇铸；
(5)冷却1—2小时后开模，将冷却后的锻磨球进行分离、精磨；
(6)将精磨后的锻磨球投入加热炉，升温至480—500℃，保温2—2.5小时；
(7)在温度为870—980℃的油池中淬火，30—35min后空冷至室温，投入回火炉；
(8)回火炉温度控制在175—195℃，回火3—5小时，冷却至室温即得成品。
实施例四：
一种锻磨球的制作方法，包括以下顺序步骤：
(1)采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 1.25％，Si 0.85％，Mn 2.00％，Cr 1.20％，Lu 0.24％，Mo 0.03％，B 0.01％，P 0.02％，S 0.02％，余量为Fe；
(2)将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1480—1520℃；
(3)对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；
(4)将元素合格的钢水在温度1400—1420℃下进行细流浇铸；
(5)冷却1—2小时后开模，将冷却后的锻磨球进行分离、精磨；
(6)将精磨后的锻磨球投入加热炉，升温至480—500℃，保温2—2.5小时；
(7)在温度为870—980℃的油池中淬火，30—35min后空冷至室温，投入回火炉；
(8)回火炉温度控制在175—195℃，回火3—5小时，冷却至室温即得成品。
实施例五：
一种锻磨球的制作方法，包括以下顺序步骤：
(1)采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 0.95％，Mn 1.85％，Cr 1.45％，Lu 0.25％，Mo 0.005％，B 0.005％，P 0.02％，S0.005％，余量为Fe；
(2)将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1480—1520℃；
(3)对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；
(4)将元素合格的钢水在温度1400—1420℃下进行细流浇铸；
(5)冷却1—2小时后开模，将冷却后的锻磨球进行分离、精磨；
(6)将精磨后的锻磨球投入加热炉，升温至480—500℃，保温2—2.5小时；
(7)在温度为870—980℃的油池中淬火，30—35min后空冷至室温，投入回火炉；
(8)回火炉温度控制在175—195℃，回火3—5小时，冷却至室温即得成品。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：将稀土元素Lu加入到铸铁中，由于Lu在凝固过程中会通过溶质再分配而富集在初生奥氏体前沿熔体中，造成成分过冷，使初生奥氏体细化。同时Lu再生长共晶碳化物上活化吸附，促使共晶过冷度加大和共晶凝固范围增大，从而显著改善了铸铁共晶组织，所制得的锻磨球具有良好的耐磨性能，很好的抗冲击能力，强抗腐蚀性，使用寿命长，生产成本低。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种锻磨球的制作方法，其特征在于，包括以下顺序步骤：
(1)采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 0.80—1.40％，Si≤1.20％，Mn 1.50—2.50％，Cr 0.80—1.50％，Lu 0.08—0.30％，Mo≤0.05％，B≤0.01％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量为Fe；
(2)将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1480—1520℃；
(3)对熔炼得到的钢水进行检验分析，根据检验结果对钢水进行元素二次配比；
(4)将元素合格的钢水在温度1400—1420℃下进行细流浇铸；
(5)冷却1—2小时后开模，将冷却后的锻磨球进行分离、精磨；
(6)将精磨后的锻磨球投入加热炉，升温至480—500℃，保温2—2.5小时；
(7)在温度为870—980℃的油池中淬火，30—35min后空冷至室温，投入回火炉；
(8)回火炉温度控制在175—195℃，回火3—5小时，冷却至室温即得成品。
2.根据权利要求1所述的锻磨球的制作方法，其特征在于，采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 1.00—1.40％，Si 0.75—1.20％，Mn 2.00—2.50％，Cr 1.20—1.50％，Lu 0.08—0.30％，Mo 0.03—0.05％，B≤0.01％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的锻磨球的制作方法，其特征在于，采用废钢、镍铁、锰铁、钼铁为原料进行配料，配料后各元素的重量百分比为：C 1.25％，Si 0.85％，Mn2.00％，Cr 1.20％，Lu 0.24％，Mo 0.03％，B 0.01％，P 0.02％，S 0.02％，余量为Fe。
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