CN108754332A - 合金强化铸钢丸及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了合金强化铸钢丸，包括以下重量组分：碳3‑5份、硅1‑3份、锰2‑6份、铬1‑4份、硫4‑7份、磷3‑6份、硼5‑9份、铝15‑20份、钛8‑15份、钒6‑12份、氮1‑3份、铁800‑1200份。合金强化铸钢丸的生产方法，包括以下步骤：S1：原料熔融；S2：加入非金属原料；S3：通入氮气；S4：淬火制丸成型；S5：回火处理。本方案通过加入钛、钒、氮三种元素，能够有效的提高钢丸的强度，从而使钢丸能够适用于更加广泛的应用场合，另外，本方案采用的制造工艺简单，能够更快的生产钢丸，降低生产过程中的能耗，既能够降低生产成本，又能够提高生产效率，具有较好的市场前景。

Description

合金强化铸钢丸及其生产方法
技术领域
本发明涉及金属加工领域，具体为合金强化铸钢丸及其生产方法。
背景技术
钢丸(Steel Shot)是用特种材料经特殊热处理制成的球状颗粒。现有的钢丸一般采用这种方法生产：首先熔化高质量的钢块、毛丝、钢屑，然后采用利用离心盘高速离心成型把熔融的钢水甩入水中，使钢丸表面温度急剧下降形成丸体，这是一次淬火。一次淬火后的丸体在熔炉内被干燥和重新加热回火以达到适用的硬度，回火处理后的钢丸通过机械筛网被分选成符合SAE标准的不同等级的产品以用于喷丸设备。极佳的热处理控制工艺赋予了钢丸最佳的弹性及抗疲劳性，不同粒度和硬度的钢丸适用于不同的工艺，例如被广泛用于大批量及重型部件或材料的喷丸强化等。钢丸广泛用于钢铁工件涂装前的去氧化皮和除锈处理，在这种情况中经常使用离心抛丸设备。圆球形状和较小的硬度使钢丸不会对设备产生较大磨损。钢丸也广泛用于铸件的清沙。钢丸因为经久耐用，也是进行表面清理的最佳磨料。
但是现有的钢丸强度在某些情况下达不到使用要求，磨损严重，并且现有的钢丸生产过程能耗高，不符合当前社会节能环保的主题。
发明内容
本发明的目的在于提供合金强化铸钢丸及其生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：合金强化铸钢丸，包括以下重量组分：碳3-5份、硅1-3份、锰2-6份、铬1-4份、硫4-7份、磷3-6份、硼5-9份、铝15-20份、钛8-15份、钒6-12份、氮1-3份、铁800-1200份。
优选的，所述氮为氮气形态的原料。
优选的，所述钒为粉末状态的钒粉。
优选的，所述钛为二氧化钛粉末形态。
如上所述的合金强化铸钢丸的生产方法，包括以下步骤：
S1：原料熔融：分别将原料中的金属原料锰、铬、铝、钛、钒、铁投入到熔炉中，控制加热炉温度为1600-2700摄氏度，加热时间为50-80分钟，在加热过程中，对熔融物进行缓慢搅拌，搅拌转速控制为50-70转/分，充分混合的金属熔融物转入到密封熔炉中；
S2：加入非金属原料：依次将非金属原料碳、硅、硫、磷、硼分别加入到密封熔炉中，然后保持熔炉密闭，继续进行加热搅拌，加热温度为1700-2400摄氏度，搅拌转速为70-80转/分，反应时间为30-50分钟；
S3：通入氮气：将密封熔炉中的空气抽出，保持炉内气压为10-20千帕，然后向熔融物内通入氮气，将溢出的氮气回收并反复通入到熔融物中，直至吸收掉的氮气重量达到设计的组分比例，即可制得原料钢水；
S4：淬火制丸成型：利用离心盘高速离心成型机将上一步制得的原料钢水甩入水中，将钢水定型成钢丸形状；
S5：回火处理：将上一步制得的钢丸转移到熔炉中进行回火加热处理，然后对钢丸进行筛选，分为不同等级，完成钢丸制造。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案通过加入钛、钒、氮三种元素，能够有效的提高钢丸的强度，从而使钢丸能够适用于更加广泛的应用场合，另外，本方案采用的制造工艺简单，能够更快的生产钢丸，降低生产过程中的能耗，既能够降低生产成本，又能够提高生产效率，具有较好的市场前景。
具体实施方式
下面将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。
实施例一
本发明提供技术方案：合金强化铸钢丸，包括以下重量组分：碳3份、硅1份、锰2份、铬1份、硫4份、磷3份、硼5份、铝15份、钛8份、钒6份、氮1份、铁800份。
其中，所采用的氮为氮气形态的原料。所采用的钒为粉末状态的钒粉。所采用的钛为二氧化钛粉末形态。
如上所述的合金强化铸钢丸的生产方法，包括以下步骤：
S1：原料熔融：分别将原料中的金属原料锰、铬、铝、钛、钒、铁投入到熔炉中，控制加热炉温度为1700摄氏度，加热时间为50分钟，在加热过程中，对熔融物进行缓慢搅拌，搅拌转速控制为50转/分，充分混合的金属熔融物转入到密封熔炉中；
S2：加入非金属原料：依次将非金属原料碳、硅、硫、磷、硼分别加入到密封熔炉中，然后保持熔炉密闭，继续进行加热搅拌，加热温度为1800摄氏度，搅拌转速为70转/分，反应时间为30分钟；
S3：通入氮气：将密封熔炉中的空气抽出，保持炉内气压为10千帕，然后向熔融物内通入氮气，将溢出的氮气回收并反复通入到熔融物中，直至吸收掉的氮气重量达到设计的组分比例，即可制得原料钢水；
S4：淬火制丸成型：利用离心盘高速离心成型机将上一步制得的原料钢水甩入水中，将钢水定型成钢丸形状；
S5：回火处理：将上一步制得的钢丸转移到熔炉中进行回火加热处理，然后对钢丸进行筛选，分为不同等级，完成钢丸制造。
实施例二
本发明提供技术方案：合金强化铸钢丸，包括以下重量组分：碳4份、硅2份、锰4份、铬3份、硫5份、磷5份、硼7份、铝18份、钛13份、钒8份、氮2份、铁1000份。
其中，所采用的氮为氮气形态的原料。所采用的钒为粉末状态的钒粉。所采用的钛为二氧化钛粉末形态。
如上所述的合金强化铸钢丸的生产方法，包括以下步骤：
S1：原料熔融：分别将原料中的金属原料锰、铬、铝、钛、钒、铁投入到熔炉中，控制加热炉温度为2000摄氏度，加热时间为60分钟，在加热过程中，对熔融物进行缓慢搅拌，搅拌转速控制为65转/分，充分混合的金属熔融物转入到密封熔炉中；
S2：加入非金属原料：依次将非金属原料碳、硅、硫、磷、硼分别加入到密封熔炉中，然后保持熔炉密闭，继续进行加热搅拌，加热温度为2200摄氏度，搅拌转速为75转/分，反应时间为40分钟；
S3：通入氮气：将密封熔炉中的空气抽出，保持炉内气压为15千帕，然后向熔融物内通入氮气，将溢出的氮气回收并反复通入到熔融物中，直至吸收掉的氮气重量达到设计的组分比例，即可制得原料钢水；
S4：淬火制丸成型：利用离心盘高速离心成型机将上一步制得的原料钢水甩入水中，将钢水定型成钢丸形状；
S5：回火处理：将上一步制得的钢丸转移到熔炉中进行回火加热处理，然后对钢丸进行筛选，分为不同等级，完成钢丸制造。
实施例三
本发明提供技术方案：合金强化铸钢丸，包括以下重量组分：碳5份、硅3份、锰6份、铬4份、硫7份、磷6份、硼9份、铝20份、钛15份、钒12份、氮3份、铁1200份。
其中，所采用的氮为氮气形态的原料。所采用的钒为粉末状态的钒粉。所采用的钛为二氧化钛粉末形态。
如上所述的合金强化铸钢丸的生产方法，包括以下步骤：
S1：原料熔融：分别将原料中的金属原料锰、铬、铝、钛、钒、铁投入到熔炉中，控制加热炉温度为2500摄氏度，加热时间为50分钟，在加热过程中，对熔融物进行缓慢搅拌，搅拌转速控制为70转/分，充分混合的金属熔融物转入到密封熔炉中；
S2：加入非金属原料：依次将非金属原料碳、硅、硫、磷、硼分别加入到密封熔炉中，然后保持熔炉密闭，继续进行加热搅拌，加热温度为2400摄氏度，搅拌转速为80转/分，反应时间为50分钟；
S3：通入氮气：将密封熔炉中的空气抽出，保持炉内气压为20千帕，然后向熔融物内通入氮气，将溢出的氮气回收并反复通入到熔融物中，直至吸收掉的氮气重量达到设计的组分比例，即可制得原料钢水；
S4：淬火制丸成型：利用离心盘高速离心成型机将上一步制得的原料钢水甩入水中，将钢水定型成钢丸形状；
S5：回火处理：将上一步制得的钢丸转移到熔炉中进行回火加热处理，然后对钢丸进行筛选，分为不同等级，完成钢丸制造。
本方案通过加入钛、钒、氮三种元素，能够有效的提高钢丸的强度，从而使钢丸能够适用于更加广泛的应用场合，本方案采用的制造工艺简单，能够更快的生产钢丸，降低生产过程中的能耗，既能够降低生产成本，又能够提高生产效率。本方案在生产过程中采用通入氮气的方法，能够有效提高含氮量，从而提高钢丸强度，并且能够有效利用氮气，具有推广价值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.合金强化铸钢丸，其特征在于，包括以下重量组分：碳3-5份、硅1-3份、锰2-6份、铬1-4份、硫4-7份、磷3-6份、硼5-9份、铝15-20份、钛8-15份、钒6-12份、氮1-3份、铁800-1200份。
2.根据权利要求1所述的合金强化铸钢丸，其特征在于：所述氮为氮气形态的原料。
3.根据权利要求1所述的合金强化铸钢丸，其特征在于：所述钒为粉末状态的钒粉。
4.根据权利要求1所述的合金强化铸钢丸，其特征在于：所述钛为二氧化钛粉末形态。
5.如权利要求1-4任意一项所述的合金强化铸钢丸的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：原料熔融：分别将原料中的金属原料锰、铬、铝、钛、钒、铁投入到熔炉中，控制加热炉温度为1600-2700摄氏度，加热时间为50-80分钟，在加热过程中，对熔融物进行缓慢搅拌，搅拌转速控制为50-70转/分，充分混合的金属熔融物转入到密封熔炉中；
S2：加入非金属原料：依次将非金属原料碳、硅、硫、磷、硼分别加入到密封熔炉中，然后保持熔炉密闭，继续进行加热搅拌，加热温度为1700-2400摄氏度，搅拌转速为70-80转/分，反应时间为30-50分钟；
S3：通入氮气：将密封熔炉中的空气抽出，保持炉内气压为10-20千帕，然后向熔融物内通入氮气，将溢出的氮气回收并反复通入到熔融物中，直至吸收掉的氮气重量达到设计的组分比例，即可制得原料钢水；
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