CN106337152A - 一种低铬合金磨球及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

一种低铬合金磨球，其特征在于，所述低铬合金磨球的化学成分的重量百分比包括：2.2％≤C≤2.6％，0.8％≤Si≤1.5％，0.5％≤Mn≤1.5％，P≤0.1％，S≤0.1％，1.5％≤Cr≤2.5％，0.2％≤Mo≤0.5％，0.2％≤Cu≤0.5％，0.05％≤Ti≤0.12％，余量为铁，本发明提供一种低铬合金磨球及其加工工艺，具有生产成本低，工艺简单，同时满足实际生产需要的优点。

Description

一种低铬合金磨球及其加工工艺
技术领域
本发明专利涉及冶金领域，特别涉及一种低铬合金磨球及其加工工艺。
背景技术
在水泥、硅酸盐制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿及玻璃陶瓷等生产行业，球磨机是粉碎和研磨矿石、煤、水泥等相关物料的主要生产设备，磨球是其主要易损件之一。与其他材质类磨球相比，高铬铸铁磨球以其高硬度、低磨耗、韧性好、破碎少及良好的综合力学性能等而得到广泛应用。
作为抗磨料磨损的耐磨材料磨球，一般多采用高铬磨球和钢锻磨球。高铬球虽然耐磨性能好，但其生产成本高，而且又消耗国家大量稀有金属铬；钢锻磨球耐磨性较差，不仅要消耗大量钢材，而且加工工艺需要大的劳动强度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种低铬合金磨球及其加工工艺，具有生产成本低，工艺简单，同时满足实际生产需要的优点，该方法制备获得的一种低铬合金磨球具有冲击韧性高、表面硬度大、碎球率低优点。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是一种低铬合金磨球，所述低铬合金磨球的化学成分的重量百分比包括：2.2％≤C≤2.6％，0.8％≤Si≤1.5％，0.5％≤Mn≤1.5％，P≤0.1％，S≤0.1％，1.5％≤Cr≤2.5％，0.2％≤Mo≤0.5％，0.2％≤Cu≤0.5％，0.05％≤Ti≤0.12％，余量为铁。
优选的，所述低铬合金磨球的化学成分的重量百分比包括：2.4％≤C≤2.6％，0.9％≤Si≤1.3％，0.8％≤Mn≤1.3％，P≤0.07％，S≤0.04％，1.7％≤Cr≤2.2％，0.4％≤Mo≤0.5％，0.3％≤Cu≤0.5％，0.07％≤Ti≤0.12％，余量为铁。
优选的，所述低铬合金磨球的化学成分的重量百分比包括：C＝2.5％，Si＝1.1％，Mn≤1.25％，P＝0.07％，S＝0.04％，Cr＝2.2％，Mo＝0.5％，Cu＝0.5％，Ti＝0.07％，余量为铁。
一种低铬合金磨球的加工工艺，其特征在于，所述一种低铬合金磨球的加工工艺为：
1)制作白模，所述白模在浇注前和浇注时需喷涂涂料；
2)将生铁，废钢，低碳铬铁，钼铁，硅铁和稀土合金混合，得到混合物；
3)将所述混合物放入500Kg中频电炉进行熔炼，熔炼得到的铁水出炉；
4)将所述铁水进行浇注，得到预制件；
5)对所述预制件进行热处理，得到低铬合金磨球，所述低铬合金磨球的化学成分按重量百分比包括：C＝2.5％，Si＝1.1％，Mn≤1.25％，P＝0.07％，S＝0.04％，Cr＝2.2％，Mo＝0.5％，Cu＝0.5％，Ti＝0.07％，余量为铁。
优选的，所述混合物中生铁，废钢，废低碳铬铁，钼铁，硅铁和稀土合金的重量比为：(4.5-5.0)：(16-16.5)：0.6：0.2：(0.8-0.9)：(0.1-0.2)。
优选的，所述混合物中生铁，废钢，废低碳铬铁，钼铁，硅铁和稀土合金的重量比为：4.5：16.5：0.6：0.2：0.9：0.1。
优选的，所述熔炼的温度为1640-1680℃。
优选的，所述涂料的化学成分重量百分比包括：30％氧化铝，0.5％硼酸和8％硅酸钠溶液。
优选的，铁水出炉温度为1500℃-1550℃，浇注温度为1410℃-1440℃。
优选的，所述热加工工艺为：
1)将所述预制件放入炉内加热，每小时升温100℃-150℃；
2)当炉内温度达到800℃-850℃时保温2小时；
3)随炉冷却至室温。
本发明提供一种低铬合金磨球及其加工工艺，具有生产成本低，工艺简单，同时满足实际生产需要的优点，该方法制备获得的一种低铬合金磨球具有冲击韧性高、表面硬度大、碎球率低优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
碳含量有利于生成碳化物，合金碳化物M7C3含量越高，耐磨性越高，韧性越低，因此，本发明碳质量百分数控制在2.2％≤C≤2.6％。
铬有利于促进碳化物的形成，有效获得白口组织，从而提高碳化物的硬度，改善耐磨性，本发明通过控制铬和碳的质量百分数，进而保证本发明的产品获得优良的耐磨性，因此本发明中铬质量百分数控制在1.5％≤Cr≤2.5％。
硅是促使石墨化，降低淬透性的一种脱氧元素，硅含量越高，淬透性越差，空淬后产生索氏体组织，耐磨性降低，脆性增加，因此，本发明中硅质量百分数控制在0.8％≤Si≤1.5％；
锰有利于获得马氏体组织，且能有效提高淬透性，当锰大于2％时马氏体组织减少，残余奥氏体增加，硬度降低，因此，本发明中锰质量百分数控制在0.5％≤Mn≤1.5％；
钼能显著提高淬透性，增加基体组织的硬度，而且能细化晶粒，具有提高耐磨性的作用，由于钼铁价格昂贵，用量过高使得成本增加，因此，本发明中钼的质量百分数控制在0.2％≤Mo≤0.5％。
铜、钛元素的加入，能改善碳化物的大小和形状，含量超过0.5％时，强烈降低冲击韧性，因此，在耐磨铸铁中，一般只作为微量元素加入，其质量百分数控制 在0.2％≤Cu≤0.5％，0.05％≤Ti≤0.12％。
实施例1
一种低铬合金磨球，所述低铬合金磨球的化学成分的重量百分比包括：C＝2.5％，Si＝1.1％，Mn≤1.25％，P＝0.07％，S＝0.04％，Cr＝2.2％，Mo＝0.5％，Cu＝0.5％，Ti＝0.07％，余量为铁。
原料成分如表1所示：
表1原料成分表
名称 生铁 废钢 废低碳铬铁 硅铁 钼铁
数量(Kg) 90 330 12 4 1.8
所述一种低铬合金磨球的加工工艺为：
1)制作白模，所述白模在浇注前和浇注时需喷涂涂料；
2)将生铁，废钢，低碳铬铁，钼铁，硅铁和稀土合金混合，得到混合物；
3)将所述混合物放入500Kg中频电炉进行熔炼，熔炼得到的铁水出炉；
4)将所述铁水进行浇注，得到预制件；
5)对所述预制件进行热处理，得到低铬合金磨球，所述低铬合金磨球的化学成分按重量百分比包括：C＝2.5％，Si＝1.1％，Mn≤1.25％，P＝0.07％，S＝0.04％，Cr＝2.2％，Mo＝0.5％，Cu＝0.5％，Ti＝0.07％，余量为铁。
为保证所得低铬合金磨球具有足够的耐磨性和耐冲击性能，所述热加工工艺为：
1)将所述预制件放入炉内加热，每小时升温100℃-150℃；
2)当炉内温度达到800℃-850℃时保温2小时；
3)随炉冷却至室温。
本发明所公开的一种低铬合金磨球及其加工工艺，适用于重复利用钢厂中的废旧生铁和废低碳铬铁，为保证所得低铬合金磨球的化学成分符合实际使用情况下的 低铬合金磨球的力学性能，对其加工工艺还应做出如下限定：
为了保证铁水的化学成分符合上述要求，所述混合物中生铁，废钢，废低碳铬铁，钼铁，硅铁和稀土合金的重量比为：4.5：16.5：0.6：0.2：0.9：0.1。
为保证浇注的预制件符合实际生产需要，避免铸件出现气孔、缩孔、裂纹、夹渣等铸造缺陷，浇注工艺为：
浇筑前对白模喷涂涂料，浇注过程中对白模进行第二次喷涂。所述涂料的化学成分重量百分比包括：30％氧化铝，0.5％硼酸和8％硅酸钠溶液。
为保证浇注后所得的预制件满足实际生产需要，应对低铬合金磨球进行缺陷检查，检查包括：
1、低铬合金磨球不允许有裂纹和明显可见的气孔、夹渣、缩松、冷隔、邹皮等铸造缺陷；
2、低铬合金磨球允许的表面缺陷，其允许的表面缺陷不大于下表所示：
表2允许的表面缺陷类型及参数
公称直径 浇口处多肉/mm 粘砂面积/mm2 局部残留飞边/mm
φ80、φ90 2.5 36 3.0
φ100 3.0 49 3.0
公称直径 深度/mm 单孔面积/mm2 总面积/mm2
φ80、φ90 2.5 20 50
φ100 2.5 25 65
3、低铬合金磨球在通过浇口中心和球中心的剖切面上不允许有缩孔、缩松、气孔、夹渣和其他空洞缺陷；
4、低铬合金磨球外型尺寸及允许的偏差如下表所示：
表3低铬合金磨球外型尺寸及允许的偏差尺寸
为保证浇注后所得的预制件满足实际生产需要，应对上述工艺中的制备的每一炉铁水进行化学成分检查，并对每一炉制备得到的低铬合金磨球进行抽样检查，抽样检查为：每炉次随机抽取三个球在落球实验机进行检验，两个以上球合格，该炉次验收合格；两个以上球不合格，则该炉次验收为不合格。
实施例2-6
通过上述的一种低铬合金磨球的加工方法，制备得到化学成分不同质量百分比的实施例2-6，各实施例得到的低铬合金磨球化学成分及试棒性能如下表所示：
表4实施例2-6化学成分的质量百分比以及力学性能
本发明的加工工艺中，铸球采用了机械化铸造工艺，可实现机械化批量生产，大幅度提高生产效率，减轻劳动强度，并达到清洁生产的目的。
本发明能够获得的金相组织包括马氏体、合金碳化物和残余奥氏体，保证了产品的表面硬度、心部硬度、冲击韧性，从而使磨球的碎球率低，降低生产成本，提高生产效率，其力学性能包括HRC≥50，冲击韧性Ak/J≥2，碎球率≤0.9％。
本发明提供一种低铬合金铸铁磨球及其加工工艺，可有效改善低铬合金铸铁磨球的冲击韧性和碎球率，其生产原来为工业废钢及其他废弃合金，可大幅度提高矿山生产中的生产效率，减轻劳动强度，实现资源的合理利用；本发明的磨球适用于冶金选矿行业的磨机，用于对矿石进行粉碎，具有冲击韧性高、表面硬度大、碎球率低优点。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低铬合金磨球，其特征在于，所述低铬合金磨球的化学成分的重量百分比包括：2.2％≤C≤2.6％，0.8％≤Si≤1.5％，0.5％≤Mn≤1.5％，P≤0.1％，S≤0.1％，1.5％≤Cr≤2.5％，0.2％≤Mo≤0.5％，0.2％≤Cu≤0.5％，0.05％≤Ti≤0.12％，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的一种低铬合金磨球，其特征在于，所述低铬合金磨球的化学成分的重量百分比包括：2.4％≤C≤2.6％，0.9％≤Si≤1.3％，0.8％≤Mn≤1.3％，P≤0.07％，S≤0.04％，1.7％≤Cr≤2.2％，0.4％≤Mo≤0.5％，0.3％≤Cu≤0.5％，0.07％≤Ti≤0.12％，余量为铁。
3.根据权利要求2所述的一种低铬合金磨球，其特征在于，所述低铬合金磨球的化学成分的重量百分比包括：C＝2.5％，Si＝1.1％，Mn≤1.25％，P＝0.07％，S＝0.04％，Cr＝2.2％，Mo＝0.5％，Cu＝0.5％，Ti＝0.07％，余量为铁。
4.一种低铬合金磨球的加工工艺，其特征在于，所述一种低铬合金磨球的加工工艺为：
1)制作白模，所述白模在浇注前和浇注时需喷涂涂料；
2)将生铁，废钢，废低碳铬铁，钼铁，硅铁和稀土合金混合，得到混合物；
3)将所述混合物放入500Kg中频电炉进行熔炼，熔炼得到的铁水出炉；
4)将所述铁水进行浇注，得到预制件；
5)对所述预制件进行热处理，得到低铬合金磨球，所述低铬合金磨球的化学成分按重量百分比包括：C＝2.5％，Si＝1.1％，Mn≤1.25％，P＝0.07％，S＝0.04％，Cr＝2.2％，Mo＝0.5％，Cu＝0.5％，Ti＝0.07％，余量为铁。
5.根据权利要求4所述的一种低铬合金磨球的加工工艺，其特征在于，所述混合物中生铁，废钢，废低碳铬铁，钼铁，硅铁和稀土合金的重量比为：(4.5-5.0)：(16-16.5)：0.6：0.2：(0.8-0.9)：(0.1-0.2)。
6.根据权利要求5所述的一种低铬合金磨球的加工工艺，其特征在于，所述混合物中生铁，废钢，废低碳铬铁，钼铁，硅铁和稀土合金的重量比为：4.5：16.5：0.6：0.2：0.9：0.1。
7.根据权利要求4所述的一种低铬合金磨球的加工工艺，其特征在于，所述熔炼的温度为1640-1680℃。
8.根据权利要求4所述的一种低铬合金磨球的加工工艺，其特征在于，所述涂料的化学成分重量百分比包括：30％氧化铝，0.5％硼酸和8％硅酸钠溶液。
9.根据权利要求4所述的一种低铬合金磨球的加工工艺，其特征在于，铁水出炉温度为1500℃-1550℃，浇注温度为1410℃-1440℃。
10.根据权利要求4所述的一种低铬合金磨球的加工工艺，其特征在于，所述热加工工艺为：
1)将所述预制件放入炉内加热，每小时升温100℃-150℃；
2)当炉内温度达到800℃-850℃时保温2小时；
3)随炉冷却至室温。
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