CN105385961B - 耐磨低碳钢丸及其制备方法和离心雾化装置 - Google Patents

耐磨低碳钢丸及其制备方法和离心雾化装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐磨低碳钢丸及其制备方法和离心雾化装置，属于金属磨料技术领域。所述的耐磨低碳钢丸，以质量百分数计的化学组成为：C 0.1‑0.3％，Si 0.2‑1.0％，Mn 0.3‑1.2％，S 0‑0.05％，P 0‑0.05％，Ti 0.1‑0.2％，Mo 0.07‑0.2％，V 0.1‑0.2％，Cr 0.1‑1.1％，其余为Fe；所述的制备方法包括熔炼、离心雾化成型、烘干、粗筛、淬火和回火；所述的离心雾化装置，包括储水池、离心转盘和离心雾化池，离心雾化池依次通过出水泵、储水池和进水泵形成一个循环回路，离心雾化池的上部设有离心转盘，离心雾化池顶部设有沿圆周分布的环形水槽。本发明的耐磨低碳钢丸具有耐冲击、清洗效率高和抗疲劳的特点，耐磨次数达3500‑3600次，其制备方法简单、热处理效果好，所使用的离心雾化装置结构简单、成本低，易于实现。

Description

耐磨低碳钢丸及其制备方法和离心雾化装置
技术领域
本发明涉及一种耐磨低碳钢丸及其制备方法和离心雾化装置，属于金属磨料技术领域。
背景技术
铸钢丸是一种将含一定成分的熔融钢液经雾化装置雾化而形成的球形或近球形抛喷丸清理与强化用的金属磨料。与传统的铁丸相比，铸钢丸具有硬度适中、韧性强、抗冲击、附着力强、寿命长的特点。根据成分和性能的不同，铸钢丸分为高碳铸钢丸、中碳铸钢丸和低碳铸钢丸，高碳钢丸的含碳量高，经雾化、冷却后存在成分偏析，形成马氏体组织后的表面裂纹多，必须经过二次淬火与高温回火改变铸态粗大的马氏体组织，二次淬火过程中裂纹会进一步扩展，导致其脆性大和不耐冲击；低碳钢丸的生产与传统高碳钢丸相比，省略了二次淬火与高温回火工艺，大大降低了生产成本，而低碳钢丸的含碳量低，存在硬度低、不耐磨的问题，且由于熔点高，钢液的流动性差、收缩大，造成钢丸出现疏松和空心缺陷，因此，有必要对低碳钢丸及其耐磨性进一步进行研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨低碳钢丸，具有耐磨次数高、使用寿命长、成型率高的特点，本发明同时提供其制备方法和使用的离心雾化装置。
本发明所述的耐磨低碳钢丸，以质量百分数计，化学组成如下：
其余为Fe。
其中，所述低碳钢丸的洛氏硬度为38-46HRC。
本发明所述的耐磨低碳钢丸的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：
将碳含量为0.12-0.2wt％的钢板放入中频感应炉中，在1650-1750℃下进行熔炼，然后加入配比量的硅、锰、钛、钼、钒和铬，得到钢液；
(2)离心雾化成型：
将钢液通过离心雾化装置进行固化成型，得到钢丸；
所述离心雾化装置包括储水池、离心转盘和离心雾化池，离心雾化池依次通过出水泵、储水池和进水泵形成一个循环回路，离心雾化池的上部设有离心转盘，离心雾化池顶部设有沿圆周分布的环形水槽；
(3)烘干、粗筛：
将钢丸加入到烘干炉中，为了不改变其内部的物理化学性质，在35-45℃下进行流动烘干，然后将烘干后的钢丸进行筛分，得到的半成品；
(4)淬火、回火：
将半成品加热到890-920℃，保温20-40min后水冷淬火，然后在180-260℃下保温60-80min进行回火处理，回火后空冷，得到耐磨低碳钢丸。
其中：
所述步骤(2)中离心转盘的转速为700-800r/min。
本发明所述的耐磨低碳钢丸的制备方法中使用的离心雾化装置，包括储水池、离心转盘和离心雾化池，离心雾化池依次通过出水泵、储水池和进水泵形成一个循环回路，离心雾化池的上部设有离心转盘，离心雾化池顶部设有沿圆周分布的环形水槽。
所述的离心雾化池呈圆锥形。
所述的离心转盘由电机驱动。
所述的离心雾化池的内侧设有传送带，传送带的一端位于离心雾化池底部，另一端位于离心雾化池的外侧。
所述的离心转盘顶部设有锥形料斗。
所述的环形水槽的内壁高度比外壁高度低60-70cm。
本发明中：
(1)回火温度可以根据客户的要求来进行调适，满足钢丸的多样性需求；
(2)离心雾化池呈锥形，其内侧有水流瀑布沿池壁流淌，能够保证钢液在受到离心力作用后不管是飞溅还是直接落入水中时，都能够有效地与水面接触而形成流动，从而提高了钢丸的圆度和成品率。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过在低碳钢丸中添加铬、钒两种微量元素，增加了熔炼钢液的流动性，从而大大减少了钢丸出现空穴、裂纹和微孔的概率；
(2)本发明通过在低碳钢丸中添加钛、钼两种稀有金属，增强了钢丸本身的柔韧性；
(3)本发明的耐磨低碳钢丸具有耐破碎、耐冲击、清洗效率高和抗疲劳的特点，其制备方法简单、热处理效果好，所使用的离心雾化装置结构简单、成本低，易于实现。
附图说明
图1是离心雾化装置的结构示意图；
图中：1、储水池；2、进水泵；3、出水泵；4、水槽；5、侧孔；6、料斗；7、离心转盘；8、电机；9、传送带；10、离心雾化池。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
耐磨低碳钢丸以质量百分数计，化学组成如下：
其余为Fe。
其制备方法如下：
将碳含量为0.15wt％的钢板放入中频感应炉中，在1650℃下进行熔炼，然后加入配比量的硅、锰、钛、钼、钒和铬，得到钢液；
(2)离心雾化成型：
将钢液通过离心雾化装置成型后，得到钢丸；
(3)烘干、粗筛：
将钢丸放入烘干炉中进行流动烘干，烘干温度为35℃，然后将烘干后的钢丸进行筛分，得到的半成品；
(4)淬火、回火：
将半成品加热到920℃，保温20min后水冷淬火，然后在260℃下保温60min进行回火处理，回火后空冷，得到耐磨低碳钢丸。
经检测，得到的耐磨低碳钢丸的耐磨次数为3500次，硬度为38HRC。
本实施例的制备方法中所使用的离心雾化装置如图1所示，离心雾化装置包括离心雾化池10和储水池1，离心雾化池10依次通过出水泵3、储水池1和进水泵2形成一个循环回路，离心雾化池10呈圆锥形，其顶部设有沿圆周分布的环形水槽4，上部设有由电机8驱动的离心转盘7，内部设有传送带9，传送带9一端位于离心雾化池10底部，另一端位于离心雾化池10的外侧，离心转盘7顶部设有锥形料斗6。
具体操作如下：储水池1中的水通过进水泵2加入到离心雾化池10的环形水槽4中，通过控制水的流量，使得环形水槽4中的水均匀溢出，沿离心雾化池10的内壁流淌，形成水流瀑布，同时离心雾化池10内的水通过出水泵3又循环至储水池1，然后将钢液由料斗6倒入离心转盘7内，依靠离心力的作用将钢液从离心转盘7四周的侧孔5中甩出，不管是甩出后直接落入水中的液滴，还是飞溅至离心雾化池10内侧边缘的液滴，都能够有效的与水面接触而形成流动，从而提高了钢丸的圆度和成品率，同时固化成型后的钢丸直接聚集在离心雾化池10的底部中央位置，通过传送带9将成型后的钢丸输送至离心雾化池10外侧。
实施例2
耐磨低碳钢丸以质量百分数计，化学组成如下：
其余为Fe。
其制备方法如下：
将碳含量为0.15wt％的钢板放入中频感应炉中，在1700℃下进行熔炼，然后加入配比量的硅、锰、钛、钼、钒和铬，得到钢液；
(2)离心雾化成型：
将钢液通过离心雾化装置成型后，得到钢丸；
(3)烘干、粗筛：
将钢丸放入烘干炉中进行流动烘干，烘干温度为40℃，然后将烘干后的钢丸进行筛分，得到的半成品；
(4)淬火、回火：
将半成品加热到890℃，保温30min后水冷淬火，然后在180℃下保温80min进行回火处理，回火后空冷，得到耐磨低碳钢丸。
经检测，得到的耐磨低碳钢丸的耐磨次数为3550次，硬度为42HRC。
本实施例的制备方法中所使用的离心雾化装置同实施例1。
实施例3
耐磨低碳钢丸以质量百分数计，化学组成如下：
其余为Fe。
其制备方法如下：
将碳含量为0.15wt％的钢板放入中频感应炉中，在1750℃下进行熔炼，然后加入配比量的硅、锰、钛、钼、钒和铬，得到钢液；
(2)离心雾化成型：
将钢液通过离心雾化装置成型后，得到钢丸；
(3)烘干、粗筛：
将钢丸放入烘干炉中进行流动烘干，烘干温度为45℃，然后将烘干后的钢丸进行筛分，得到的半成品；
(4)淬火、回火：
将半成品加热到910℃，保温40min后水冷淬火，然后在220℃下保温70min进行回火处理，回火后空冷，得到耐磨低碳钢丸。
经检测，得到的耐磨低碳钢丸的耐磨次数为3600次，硬度为46HRC。
本实施例的制备方法中所使用的离心雾化装置同实施例1。

Claims (3)

1.一种耐磨低碳钢丸，其特征在于：以质量百分数计，化学组成如下：
C 0.1-0.3%
Si 0.41-1.0%
Mn 1.2%
S 0-0.05%
P 0-0.05%
Ti 0.1-0.2%
Mo 0.07-0.2%
V 0.1-0.2%
Cr 0.1-1.1%
其余为Fe；
所述的耐磨低碳钢丸的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：
将碳含量为0.12-0.2wt％的钢板放入中频感应炉中，在1650-1750℃下进行熔炼，然后加入配比量的硅、锰、钛、钼、钒和铬，得到钢液；
（2）离心雾化成型：
将钢液通过离心雾化装置进行固化成型，得到钢丸；
所述离心雾化装置包括储水池（1）、离心转盘（7）和离心雾化池（10），离心雾化池（10）依次通过出水泵（3）、储水池（1）和进水泵（2）形成一个循环回路，离心雾化池（10）的上部设有离心转盘（7），所述离心雾化池（10）顶部设有沿圆周分布的环形水槽（4）；
（3）烘干、粗筛：
将钢丸放入烘干炉中进行流动烘干，烘干温度为35-45℃，然后将烘干后的钢丸进行筛分，得到的半成品；
（4）淬火、回火：
将半成品加热到890-920℃，保温20-40min 后水冷淬火，然后在180-260℃下保温60-80min 进行回火处理，回火后空冷，得到耐磨低碳钢丸。
2.根据权利要求1所述的耐磨低碳钢丸，其特征在于：耐磨低碳钢丸的洛氏硬度为38-46HRC。
3.根据权利要求1所述的耐磨低碳钢丸，其特征在于：步骤（2）中离心转盘的转速为700-800r/min。
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