CN105013574A - 一种高硬度复合耐磨球 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硬度复合耐磨球，包括第一半球和第二半球，第一半球或第二半球的制备工艺包括将120-140份废钢、140-160份铬铁合金、90-110份生铁、10-15份钨锭、25-50份锰锭和2.4-3.0份硼砂依次放入感应炉中熔化后，加入碳粉40-55份和硅粉6-10份，关闭炉门抽真空制得合金液；浇注、回火得到合金半球体；将二氧化硅微粉20-40份、三氧化二铝微粉30-35份、立方氮化硼80-95份和树脂结合剂50-60份搅拌均匀得到混合物料；将压制在表面制得第一半球和第二半球。本发明具有硬度高，耐磨性能优异，而且结构简单，组装方便，便于回收再锻造。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种高硬度复合耐磨球。
背景技术
磨球是一种研磨介质，是球磨机中磨损最严重、消耗量最大的磨损材料，广泛应用于冶金、水泥、矿山等行业。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。为保证研磨料的细度和产量，球磨机中必须加入更多的磨球或者清除已经磨少的磨球。现需要一种硬度高，耐磨性能优异的耐磨球，减少磨球的破损率，延长磨球的使用寿命。
发明内容
基本背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高硬度复合耐磨球，具有硬度高，耐磨性能优异，而且结构简单，组装方便，便于回收再锻造。
本发明提出的一种高硬度复合耐磨球，包括第一半球、和所述第一半球配合安装的第二半球，所述第一半球包括第一合金半球体和包覆在所述第一合金半球体曲面部分的第一立方氮化硼层，所述第二半球包括第二合金半球体和包覆在所述第二合金半球体曲面部分的第二立方氮化硼层，所述第一合金半球体和所述第二合金半球体组分相同；
所述第一半球或所述第二半球采用如下工艺制备：
S1、按重量份将120-140份废钢、140-160份铬铁合金、90-110份生铁、10-15份钨锭、25-50份锰锭和2.4-3.0份硼砂依次放入感应炉中，感应炉温度升至3500-3700℃，待原料全部熔化后，加入400-800目的碳粉40-55份和硅粉6-10份，关闭炉门抽真空维持负压0.06-0.09MPa，保温1-2h制得合金液；
S2、将所述合金液出炉向半球形模具中进行浇注，合金液出炉温度为2900-3100℃，浇筑温度为2600-2800℃，冷却至200-500℃得到半球合金体；
S3、将半球合金体装入高温电阻炉，加热到1000-1050℃，保温4-5h后，从高温电阻炉中取出放入含有0.1-0.5％缓冷剂的淬火油中，温度降至200℃以下时出油装入回火炉，升温到600-650℃，保温4-6小时后出炉放入缓冷坑，缓冷时间为24-36h，冷却至室温得到第一合金半球体或第二合金半球体；
S4、按重量份将700-800目的二氧化硅微粉20-40份、700-800目的三氧化二铝微粉30-35份、立方氮化硼80-95份和树脂结合剂50-60份搅拌均匀得到混合物料，搅拌时间为60-90min，搅拌速度为30-40rpm；
S5、将混合物料和第一合金半球体或第二合金半球体置于模具中，再将模具放入自动液压压机中压制，自动液压压机的温度升至400-550℃，施加压力为0.5-0.7MPa，维持压力5-7min，然后压力升至0.8-1.1MPa，维持压力3-5分钟，接着将自动液压压机的温度升至600-650℃，保温1.5-2h；再将自动液压压机的温度升至900-950℃，保温4-5h后，按5-6℃/min的降温速度进行冷却至室温，得到第一半球或第二半球。
优选的，废钢、铬铁合金、生铁的重量比为125-135:145-155:95-105。
优选的，锰锭和硼砂的质量比为20-25:1.3。
优选的，碳粉和硅粉的质量比为43-52:7-9。
优选的，所述第一半球和所述第二半球采用双头螺栓相连接。
优选的，所述第一半球和所述第二半球采用结合剂粘接。
在由铁矿石生产各种铁或铁合金时，由于铁矿中往往伴生有磷、硫等非金属矿，导致最终的铁或铁合金中含有磷、硫等元素以及难以避免的杂质。
本发明采用双层结构设计，各层结构均匀，使重心与球心重合，工作时重心不易跑偏，提高了耐磨性能；利用两个半球分别制作后再进行安装，使本发明结构简单，组装方便；外层采用立方氮化硼制作，大幅度提高了本发明的表面硬度，达到HRC80-90，延长本发明在球磨机中的使用寿命，还能减少本发明在球磨机中装配量，使球磨机内待研磨的物料增加，使本发明抛落产生的冲击力被物料吸收更加充分，降低对滚筒衬板的破坏力；内层采用废钢、铬铁合金、生铁、钨锭、锰锭和硼砂制作，降低了成本，还提高了球体的重量，使本发明在研磨中很方便；通过采用树脂结合剂，使本发明的立方氮化硼层结构稳定致密，但通过碱性溶液分解树脂结合剂，使立方氮化硼再次形成粉末从而被回收。
具体实施方式
本发明提出的一种高硬度复合耐磨球，包括第一半球、通过结合剂和所述第一半球配合粘接的第二半球，所述第一半球包括第一合金半球体和包覆在所述第一合金半球体曲面部分的第一立方氮化硼层，所述第二半球包括第二合金半球体和包覆在所述第二合金半球体曲面部分的第二立方氮化硼层，所述第一合金半球体和所述第二合金半球体组分相同；
所述第一半球或所述第二半球采用如下工艺制备：
S1、按重量份将120-140份废钢、140-160份铬铁合金、90-110份生铁、10-15份钨锭、25-50份锰锭和2.4-3.0份硼砂依次放入感应炉中，感应炉温度升至3500-3700℃，待原料全部熔化后，加入400-800目的碳粉40-55份和硅粉6-10份，关闭炉门抽真空维持负压0.06-0.09MPa，保温1-2h制得合金液；
S2、将所述合金液出炉向半球形模具中进行浇注，合金液出炉温度为2900-3100℃，浇筑温度为2600-2800℃，冷却至200-500℃得到半球合金体；
S3、将半球合金体装入高温电阻炉，加热到1000-1050℃，保温4-5h后，从高温电阻炉中取出放入含有0.1-0.5％缓冷剂的淬火油中，温度降至200℃以下时出油装入回火炉，升温到600-650℃，保温4-6小时后出炉放入缓冷坑，缓冷时间为24-36h，冷却至室温得到第一合金半球体或第二合金半球体；
S4、按重量份将700-800目的二氧化硅微粉20-40份、700-800目的三氧化二铝微粉30-35份、立方氮化硼80-95份和树脂结合剂50-60份搅拌均匀得到混合物料，搅拌时间为60-90min，搅拌速度为30-40rpm；
S5、将混合物料和第一合金半球体或第二合金半球体置于模具中，再将模具放入自动液压压机中压制，自动液压压机的温度升至400-550℃，施加压力为0.5-0.7MPa，维持压力5-7min，然后压力升至0.8-1.1MPa，维持压力3-5分钟，接着将自动液压压机的温度升至600-650℃，保温1.5-2h；再将自动液压压机的温度升至900-950℃，保温4-5h后，按5-6℃/min的降温速度进行冷却至室温，得到第一半球或第二半球。
实施例1
本发明提出的一种高硬度复合耐磨球，包括第一半球、通过双头螺栓和所述第一半球配合安装的第二半球，所述第一半球包括第一合金半球体和包覆在所述第一合金半球体曲面部分的第一立方氮化硼层，所述第二半球包括第二合金半球体和包覆在所述第二合金半球体曲面部分的第二立方氮化硼层，所述第一合金半球体和所述第二合金半球体组分相同；
所述第一半球或所述第二半球采用如下工艺制备：
S1、按重量份将140份废钢、140份铬铁合金、110份生铁、10份钨锭、50份锰锭和2.4份硼砂依次放入感应炉中，感应炉温度升至3700℃，待原料全部熔化后，加入400目的碳粉55份和硅粉6份，关闭炉门抽真空维持负压0.09MPa，保温1h制得合金液；
S2、将所述合金液出炉向半球形模具中进行浇注，合金液出炉温度为3100℃，浇筑温度为2600℃，冷却至500℃得到半球合金体；
S3、将半球合金体装入高温电阻炉，加热到1000℃，保温5h后，从高温电阻炉中取出放入含有0.1％缓冷剂的淬火油中，温度降至200℃以下时出油装入回火炉，升温到650℃，保温4小时后出炉放入缓冷坑，缓冷时间为36h，冷却至室温得到第一合金半球体或第二合金半球体；
S4、按重量份将700目的二氧化硅微粉40份、700目的三氧化二铝微粉35份、立方氮化硼80份和树脂结合剂60份搅拌均匀得到混合物料，搅拌时间为60min，搅拌速度为40rpm；
S5、将混合物料和第一合金半球体或第二合金半球体置于模具中，再将模具放入自动液压压机中压制，自动液压压机的温度升至400℃，施加压力为0.7MPa，维持压力5min，然后压力升至1.1MPa，维持压力3分钟，接着将自动液压压机的温度升至650℃，保温1.5h；再将自动液压压机的温度升至950℃，保温4h后，按6℃/min的降温速度进行冷却至室温，得到第一半球或第二半球。
实施例2
本发明提出的一种高硬度复合耐磨球，包括第一半球、和所述第一半球配合安装的第二半球，所述第一半球包括第一合金半球体和包覆在所述第一合金半球体曲面部分的第一立方氮化硼层，所述第二半球包括第二合金半球体和包覆在所述第二合金半球体曲面部分的第二立方氮化硼层，所述第一合金半球体和所述第二合金半球体组分相同；
所述第一半球或所述第二半球采用如下工艺制备：
S1、按重量份将120份废钢、160份铬铁合金、90份生铁、15份钨锭、25份锰锭和3.0份硼砂依次放入感应炉中，感应炉温度升至3500℃，待原料全部熔化后，加入800目的碳粉40份和硅粉10份，关闭炉门抽真空维持负压0.06MPa，保温2h制得合金液；
S2、将所述合金液出炉向半球形模具中进行浇注，合金液出炉温度为2900℃，浇筑温度为2800℃，冷却至200℃得到半球合金体；
S3、将半球合金体装入高温电阻炉，加热到1050℃，保温4h后，从高温电阻炉中取出放入含有0.5％缓冷剂的淬火油中，温度降至200℃以下时出油装入回火炉，升温到600℃，保温6小时后出炉放入缓冷坑，缓冷时间为24h，冷却至室温得到第一合金半球体或第二合金半球体；
S4、按重量份将800目的二氧化硅微粉20份、800目的三氧化二铝微粉30份、立方氮化硼95份和树脂结合剂50份搅拌均匀得到混合物料，搅拌时间为90min，搅拌速度为30rpm；
S5、将混合物料和第一合金半球体或第二合金半球体置于模具中，再将模具放入自动液压压机中压制，自动液压压机的温度升至550℃，施加压力为0.5MPa，维持压力7min，然后压力升至0.8MPa，维持压力5分钟，接着将自动液压压机的温度升至600℃，保温2h；再将自动液压压机的温度升至900℃，保温5h后，按5℃/min的降温速度进行冷却至室温，得到第一半球或第二半球。
实施例3
本发明提出的一种高硬度复合耐磨球，包括第一半球、通过双头螺栓和所述第一半球配合安装的第二半球，所述第一半球包括第一合金半球体和包覆在所述第一合金半球体曲面部分的第一立方氮化硼层，所述第二半球包括第二合金半球体和包覆在所述第二合金半球体曲面部分的第二立方氮化硼层，所述第一合金半球体和所述第二合金半球体组分相同；
所述第一半球或所述第二半球采用如下工艺制备：
优选的，碳粉和硅粉的质量比为:。
S1、按重量份将135份废钢、145份铬铁合金、105份生铁、11份钨锭、40份锰锭和2.6份硼砂依次放入感应炉中，感应炉温度升至3550℃，待原料全部熔化后，加入500目的碳粉52份和硅粉7份，关闭炉门抽真空维持负压0.07MPa，保温1.2h制得合金液；
S2、将所述合金液出炉向半球形模具中进行浇注，合金液出炉温度为2950℃，浇筑温度为2650℃，冷却至300℃得到半球合金体；
S3、将半球合金体装入高温电阻炉，加热到1010℃，保温4.2h后，从高温电阻炉中取出放入含有0.2％缓冷剂的淬火油中，温度降至200℃以下时出油装入回火炉，升温到610℃，保温4.5小时后出炉放入缓冷坑，缓冷时间为26h，冷却至室温得到第一合金半球体或第二合金半球体；
S4、按重量份将700目的二氧化硅微粉25份、700目的三氧化二铝微粉31份、立方氮化硼83份和树脂结合剂53份搅拌均匀得到混合物料，搅拌时间为63min，搅拌速度为33rpm；
S5、将混合物料和第一合金半球体或第二合金半球体置于模具中，再将模具放入自动液压压机中压制，自动液压压机的温度升至430℃，施加压力为0.53MPa，维持压力5min，然后压力升至0.9MPa，维持压力3分钟，接着将自动液压压机的温度升至610℃，保温1.7h；再将自动液压压机的温度升至910℃，保温4.2h后，按5℃/min的降温速度进行冷却至室温，得到第一半球或第二半球。
实施例4
本发明提出的一种高硬度复合耐磨球，包括第一半球、通过结合剂和所述第一半球配合粘接的第二半球，所述第一半球包括第一合金半球体和包覆在所述第一合金半球体曲面部分的第一立方氮化硼层，所述第二半球包括第二合金半球体和包覆在所述第二合金半球体曲面部分的第二立方氮化硼层，所述第一合金半球体和所述第二合金半球体组分相同；
所述第一半球或所述第二半球采用如下工艺制备：
S1、按重量份将125份废钢、155份铬铁合金、95份生铁、14份钨锭、48份锰锭和2.8份硼砂依次放入感应炉中，感应炉温度升至3650℃，待原料全部熔化后，加入700目的碳粉53份和硅粉9份，关闭炉门抽真空维持负压0.08MPa，保温1.7h制得合金液；
S2、将所述合金液出炉向半球形模具中进行浇注，合金液出炉温度为3050℃，浇筑温度为2750℃，冷却至400℃得到半球合金体；
S3、将半球合金体装入高温电阻炉，加热到1030℃，保温4.7h后，从高温电阻炉中取出放入含有0.4％缓冷剂的淬火油中，温度降至200℃以下时出油装入回火炉，升温到630℃，保温5.7小时后出炉放入缓冷坑，缓冷时间为33h，冷却至室温得到第一合金半球体或第二合金半球体；
S4、按重量份将800目的二氧化硅微粉35份、800目的三氧化二铝微粉33份、立方氮化硼93份和树脂结合剂53份搅拌均匀得到混合物料，搅拌时间为87min，搅拌速度为37rpm；
S5、将混合物料和第一合金半球体或第二合金半球体置于模具中，再将模具放入自动液压压机中压制，自动液压压机的温度升至530℃，施加压力为0.67MPa，维持压力6.7min，然后压力升至1MPa，维持压力4.7分钟，接着将自动液压压机的温度升至640℃，保温1.9h；再将自动液压压机的温度升至940℃，保温4.7h后，按6℃/min的降温速度进行冷却至室温，得到第一半球或第二半球。
实施例5
本发明提出的一种高硬度复合耐磨球，包括第一半球、通过结合剂和所述第一半球配合粘接的第二半球，所述第一半球包括第一合金半球体和包覆在所述第一合金半球体曲面部分的第一立方氮化硼层，所述第二半球包括第二合金半球体和包覆在所述第二合金半球体曲面部分的第二立方氮化硼层，所述第一合金半球体和所述第二合金半球体组分相同；
所述第一半球或所述第二半球采用如下工艺制备：
S1、按重量份将130份废钢、140份铬铁合金、100份生铁、13份钨锭、45份锰锭和2.6份硼砂依次放入感应炉中，感应炉温度升至3600℃，待原料全部熔化后，加入500目的碳粉50份和硅粉8份，关闭炉门抽真空维持负压0.07MPa，保温1.5h制得合金液；
S2、将所述合金液出炉向半球形模具中进行浇注，合金液出炉温度为3000℃，浇筑温度为2700℃，冷却至400℃得到半球合金体；
S3、将半球合金体装入高温电阻炉，加热到1030℃，保温4.5h后，从高温电阻炉中取出放入含有0.3％缓冷剂的淬火油中，温度降至200℃以下时出油装入回火炉，升温到630℃，保温5小时后出炉放入缓冷坑，缓冷时间为30h，冷却至室温得到第一合金半球体或第二合金半球体；
S4、按重量份将800目的二氧化硅微粉30份、700目的三氧化二铝微粉33份、立方氮化硼87份和树脂结合剂55份搅拌均匀得到混合物料，搅拌时间为75min，搅拌速度为35rpm；
S5、将混合物料和第一合金半球体或第二合金半球体置于模具中，再将模具放入自动液压压机中压制，自动液压压机的温度升至470℃，施加压力为0.56MPa，维持压力6min，然后压力升至0.95MPa，维持压力4分钟，接着将自动液压压机的温度升至630℃，保温1.7h；再将自动液压压机的温度升至930℃，保温4.5h后，按5℃/min的降温速度进行冷却至室温，得到第一半球或第二半球。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高硬度复合耐磨球，其特征在于，包括第一半球、和所述第一半球配合安装的第二半球，所述第一半球包括第一合金半球体和包覆在所述第一合金半球体曲面部分的第一立方氮化硼层，所述第二半球包括第二合金半球体和包覆在所述第二合金半球体曲面部分的第二立方氮化硼层，所述第一合金半球体和所述第二合金半球体组分相同，所述第一立方氮化硼层和所述第二立方氮化硼层组分相同；
所述第一半球或所述第二半球采用如下工艺制备：
S1、按重量份将120-140份废钢、140-160份铬铁合金、90-110份生铁、10-15份钨锭、25-50份锰锭和2.4-3.0份硼砂依次放入感应炉中，感应炉温度升至3500-3700℃，待原料全部熔化后，加入400-800目的碳粉40-55份和硅粉6-10份，关闭炉门抽真空维持负压0.06-0.09MPa，保温1-2h制得合金液；
S2、将所述合金液出炉向半球形模具中进行浇注，合金液出炉温度为2900-3100℃，浇筑温度为2600-2800℃，冷却至300-500℃得到半球合金体；
S3、将半球合金体装入高温电阻炉，加热到1000-1050℃，保温4-5h后，从高温电阻炉中取出放入含有0.1-0.5％缓冷剂的淬火油中，温度降至200℃以下时出油装入回火炉，升温到600-650℃，保温4-6小时后出炉放入缓冷坑，缓冷时间为24-36h，冷却至室温得到第一合金半球体或第二合金半球体；
S4、按重量份将700-800目的二氧化硅微粉20-40份、700-800目的三氧化二铝微粉30-35份、立方氮化硼80-95份和树脂结合剂50-60份搅拌均匀得到混合物料，搅拌时间为60-90min，搅拌速度为30-40rpm；
S5、将混合物料和第一合金半球体或第二合金半球体置于模具中，再将模具放入自动液压压机中压制，自动液压压机的温度升至400-550℃，施加压力为0.5-0.7MPa，维持压力5-7min，然后压力升至0.8-1.1MPa，维持压力3-5分钟，接着将自动液压压机的温度升至600-650℃，保温1.5-2h；再将自动液压压机的温度升至900-950℃，保温4-5h后，按5-6℃/min的降温速度进行冷却至室温，得到第一半球或第二半球。
2.如权利要求1所述高硬度复合耐磨球，其特征在于，废钢、铬铁合金、生铁的重量比为125-135:145-155:95-105。
3.如权利要求1所述高硬度复合耐磨球，其特征在于，锰锭和硼砂的质量比为20-25:1.3。
4.如权利要求1所述高硬度复合耐磨球，其特征在于，碳粉和硅粉的质量比为43-52:7-9。
5.如权利要求1所述高硬度复合耐磨球，其特征在于，所述第一半球和所述第二半球采用双头螺栓相连接。
6.如权利要求1所述高硬度复合耐磨球，其特征在于，所述第一半球和所述第二半球采用结合剂粘接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151104 |