CN106191704B - 一种利用废弃含铬钢球制备高铬球的节能熔炼工艺及其制得的高铬球 - Google Patents

一种利用废弃含铬钢球制备高铬球的节能熔炼工艺及其制得的高铬球 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冶金生产技术领域，具体涉及一种利用废弃含铬钢球制备高铬球的节能熔炼工艺及其制得的高铬球。所述工艺包括对废弃含铬钢球进行电解分离，加料熔炼，热、冷轧，成型抛光等步骤；本发明提供的熔炼工艺实现难度低，有助于节约能源，制得的高铬球耐磨性能优良。

Description

一种利用废弃含铬钢球制备高铬球的节能熔炼工艺及其制得 的高铬球
技术领域
本发明涉及冶金生产技术领域，具体涉及一种利用废弃含铬钢球制备高铬球的节能熔炼工艺及其制得的高铬球。
背景技术
含铬钢球是全世界粉碎工业目前乃至可预见将来的第一大耐磨材料消耗件，被广泛应用于冶金矿山、水泥建材、火力发电、烟气脱硫、加气混凝土、磁性材料、化工、水煤浆、球团矿、矿渣、超细粉、粉煤灰、碳酸钙和石英砂行业。含铬钢球通常采用中频感应炉熔炼，金属模或砂型铸造的方式产生的，叫做铸造钢球。铸造钢球按照铬含量分为：高铬钢球，中铬钢球，低铬钢球，其中，含铬量≧10.0％的钢球称为高铬钢球，含铬量在30.-7.0％的钢球称为中铬钢球，含铬量≦3.0％的钢球称为低铬钢球。2015年国内仅选矿一个行业即消耗了约250万吨各种材质的钢球，而水泥行业2015年预计也将消耗创纪录的40万吨。
在各行各业中大量应用的含铬钢球由于不断的机械摩擦，在长时间高强度疲劳作业后，磨件效力显著下降，终至被废弃、淘汰。每年被废弃的含铬钢球数量惊人，如何对废弃资源进行重新生产，从而得到可供有效利用的再生产品，成为一个亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种实现难度低，有助于节约能源的利用废弃含铬钢球制备高铬球的节能熔炼工艺，以及制得的耐磨性能优良的高铬球。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种利用废弃含铬钢球制备高铬钢球的节能熔炼工艺，包括如下步骤：
(1)将废弃含铬钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)检测步骤(1)得到的合金材料中C、Si、Mn、Nb、Ni、Al、Cu和Cr的组分含量；
(3)加入钼铁，废生灰铁，铬钢，调整合金材料中各组分含量如下：C≤0.025wt％，Si:0.12-0.22wt％，Mn:0.28-0.36wt％，Nb:0.08-0.15wt％，Ni:0.12-0.29wt％，Al:0.01-0.05wt％，Cu:0.16-0.52wt％，Cr:10.4-12.2wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(4)使用熔炼炉对合金材料进行熔炼，熔炼时，向炉内鼓入富氧空气，鼓入气体中O2流量与进料量满足250-320Nm3/t，熔炼温度为1485-1550℃，得钢坯；
(5)使用中频感应炉对钢坯进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得到高铬钢球。
进一步的，所述熔炼步骤包括脱硫，脱氧，脱气。
进一步的，所述钼铁，废生灰铁和铬钢分2-4次添加至钢水中。
进一步的，所述熔炼过程的余热废气经贯通熔炼炉的循环烟道加以二次利用，再得以排出。
进一步的，所述步骤(3)中，调整合金材料中各组分含量如下：C≤0.025wt％，Si:0.18-0.20wt％，Mn:0.3-0.33wt％，Nb:0.1-0.12wt％，Ni:0.18-0.25wt％，Al:0.02-0.05wt％，Cu:0.28-0.42wt％，Cr:10.9-11.5wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种高铬球，采用上述熔炼工艺生产得到。
本发明的有益效果：本发明提供了一种将废弃含铬钢球进行再利用的节能钢球熔炼工艺，从而得到耐磨性能优异的高铬钢球；在本发明提供的工艺中，调整得到的合金组分含量合理，熔炼工艺实现难度低；钼铁，废生灰铁，铬钢等分多次加入，有助于合理把握材料中各组分含量；熔炼过程的余热废气经贯通熔炼炉的循环烟道加以二次利用，再得以排出，能避免能源浪费，更加节能环保；热轧能显著降低能耗，降低成本，且热轧后塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的热轧型钢能量消；再经冷轧，有效提高了高铬钢球的硬度，使本发明提供的高铬球硬度HRC≥59。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种利用废弃含铬钢球制备高铬钢球的节能熔炼工艺，包括如下步骤：
(1)将废弃含铬钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)检测步骤(1)得到的合金材料中C、Si、Mn、Nb、Ni、Al、Cu和Cr的组分含量；
(3)分2-4次加入钼铁，废生灰铁，铬钢，调整合金材料中各组分含量如下：C≤0.025wt％，Si:0.12wt％，Mn:0.36wt％，Nb:0.08wt％，Ni:0.29wt％，Al:0.01wt％，Cu:0.52wt％，Cr:10.4wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(4)使用熔炼炉对合金材料进行熔炼，熔炼时，向炉内鼓入富氧空气，鼓入气体中O2流量与进料量满足250-320Nm3/t，熔炼温度为1485-1550℃，经脱硫，脱氧，脱气后，得钢坯；其中，熔炼过程的余热废气经贯通熔炼炉的循环烟道加以二次利用，再得以排出；
(5)使用中频感应炉对钢坯进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得到高铬钢球。
实施例2：
一种利用废弃含铬钢球制备高铬钢球的节能熔炼工艺，包括如下步骤：
(1)将废弃含铬钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)检测步骤(1)得到的合金材料中C、Si、Mn、Nb、Ni、Al、Cu和Cr的组分含量；
(3)分2-4次加入钼铁，废生灰铁，铬钢，调整合金材料中各组分含量如下：调整合金材料中各组分含量如下：C：0.025wt％，Si:0.18wt％，Mn:0.33wt％，Nb:0.1wt％，Ni:0.25wt％，Al:0.02wt％，Cu:0.42wt％，Cr:10.9wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(4)使用熔炼炉对合金材料进行熔炼，熔炼时，向炉内鼓入富氧空气，鼓入气体中O2流量与进料量满足250-320Nm3/t，熔炼温度为1485-1550℃，经脱硫，脱氧，脱气后，得钢坯；其中，熔炼过程的余热废气经贯通熔炼炉的循环烟道加以二次利用，再得以排出；
(5)使用中频感应炉对钢坯进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得到高铬钢球。
实施例3：
一种利用废弃含铬钢球制备高铬钢球的节能熔炼工艺，包括如下步骤：
(1)将废弃含铬钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)检测步骤(1)得到的合金材料中C、Si、Mn、Nb、Ni、Al、Cu和Cr的组分含量；
(3)分2-4次加入钼铁，废生灰铁，铬钢，调整合金材料中各组分含量如下：C≤0.025wt％，Si:0.22wt％，Mn:0.28wt％，Nb:0.15wt％，Ni:0.12wt％，Al:0.05wt％，Cu:0.16wt％，Cr:12.2wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(4)使用熔炼炉对合金材料进行熔炼，熔炼时，向炉内鼓入富氧空气，鼓入气体中O2流量与进料量满足250-320Nm3/t，熔炼温度为1485-1550℃，经脱硫，脱氧，脱气后，得钢坯；其中，熔炼过程的余热废气经贯通熔炼炉的循环烟道加以二次利用，再得以排出；
(5)使用中频感应炉对钢坯进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得到高铬钢球。
实施例4：
一种利用废弃含铬钢球制备高铬钢球的节能熔炼工艺，包括如下步骤：
(1)将废弃含铬钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)检测步骤(1)得到的合金材料中C、Si、Mn、Nb、Ni、Al、Cu和Cr的组分含量；
(3)分2-4次加入钼铁，废生灰铁，铬钢，调整合金材料中各组分含量如下：C：0.022wt％，Si:0.20wt％，Mn:0.3wt％，Nb:0.12wt％，Ni:0.18wt％，Al:-0.05wt％，Cu:0.28wt％，Cr:11.5wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(4)使用熔炼炉对合金材料进行熔炼，熔炼时，向炉内鼓入富氧空气，鼓入气体中O2流量与进料量满足250-320Nm3/t，熔炼温度为1485-1550℃，经脱硫，脱氧，脱气后，得钢坯；其中，熔炼过程的余热废气经贯通熔炼炉的循环烟道加以二次利用，再得以排出；
(5)使用中频感应炉对钢坯进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得到高铬钢球。
经测试，通过本发明提供的熔炼工艺制得的高铬球硬度HRC均大于59；熔炼每吨废弃含铬钢球有助于减少8.2-11.3％的能量损耗。
本发明提供了一种将废弃含铬钢球进行再利用的节能钢球熔炼工艺，从而得到耐磨性能优异的高铬钢球；在本发明提供的工艺中，调整得到的合金组分含量合理，熔炼工艺实现难度低；钼铁，废生灰铁，铬钢等分多次加入，有助于合理把握材料中各组分含量；熔炼过程的余热废气经贯通熔炼炉的循环烟道加以二次利用，再得以排出，能避免能源浪费，更加节能环保；热轧能显著降低能耗，降低成本，且热轧后塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的热轧型钢能量消；再经冷轧，有效提高了高铬钢球的硬度，使本发明提供的高铬球硬度HRC≥59。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种利用废弃含铬钢球制备高铬钢球的节能熔炼工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将废弃含铬钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)检测步骤(1)得到的合金材料中C、Si、Mn、Nb、Ni、Al、Cu和Cr的组分含量；
(3)加入钼铁，废生灰铁，铬钢，调整合金材料中各组分含量如下：C≤0.025wt％，Si:0.12-0.22wt％，Mn:0.28-0.36wt％，Nb:0.08-0.15wt％，Ni:0.12-0.29wt％，Al:0.01-0.05wt％，Cu:0.16-0.52wt％，Cr:10.4-12.2wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(4)使用熔炼炉对合金材料进行熔炼，熔炼时，向炉内鼓入富氧空气，鼓入气体中O2流量与进料量满足250-320Nm3/t，熔炼温度为1485-1550℃，得钢坯；
(5)将钢坯放进中频感应炉中进行加热，然后进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得到高铬钢球。
2.如权利要求1所述的利用废弃含铬钢球制备高铬钢球的节能熔炼工艺，其特征在于，所述熔炼步骤包括脱硫，脱氧，脱气。
3.如权利要求1所述的利用废弃含铬钢球制备高铬钢球的节能熔炼工艺，其特征在于，所述钼铁，废生灰铁和铬钢分2-4次添加至钢水中。
4.如权利要求1所述的利用废弃含铬钢球制备高铬钢球的节能熔炼工艺，其特征在于，所述熔炼过程的余热废气经贯通熔炼炉的循环烟道加以二次利用，再得以排出。
5.如权利要求1所述的利用废弃含铬钢球制备高铬钢球的节能熔炼工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，调整合金材料中各组分含量如下：C≤0.025wt％，Si:0.18-0.20wt％，Mn:0.3-0.33wt％，Nb:0.1-0.12wt％，Ni:0.18-0.25wt％，Al:0.02-0.05wt％，Cu:0.28-0.42wt％，Cr:10.9-11.5wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.一种高铬钢球，其特征在于，所述高铬钢球采用权利要求1至4中任一项所述的熔炼工艺生产得到。
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