CN110129664A - 一种用于耐磨球的高铬铸铁及其制备方法 - Google Patents

一种用于耐磨球的高铬铸铁及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于耐磨球的高铬铸铁及其制备方法，涉及耐磨球技术领域，按重量百分比计其由以下组分组成：C 2.3‑3.0％、Si 0.5‑1.0％、Mn 0.4‑1.0％、Cr 16‑20％、Mo 0.3‑0.6％、Ni 0.4‑0.8％、V 0.02‑0.08％、B 0.05‑0.1％、Nb 0.1‑0.2％、Re 0.01‑0.1％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe。本发明合理调整高铬铸铁中各化学成分含量，并通过控制铬碳比及热处理工艺，使其淬火应力有效被消除，制得磨球冲击载荷较高，铸球的硬度、冲击韧性和耐磨性能三者达到很好的平衡，从而改善早期表面易剥落和碎球率高等现象。制得磨球冲击载荷较高，可适用于水泥、矿山、电力工业等大型球磨机的使用需要。

Description

一种用于耐磨球的高铬铸铁及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨球技术领域，尤其涉及一种用于耐磨球的高铬铸铁及其制备方法。
背景技术
球磨机是物料被破碎以后对其进行粉碎的工业设备，它被广泛应用在玻璃、陶瓷、化肥等产品粉体原材料的制备上，同时也是矿山、发电厂和水泥生产行业不可或缺的设备。
随着工业的发展，为提高粉体的生产效率，球磨机正不断朝着大型化的方向发展，目前大型工矿企业所使用球磨机的直径已普遍达到5m以上，更大的直径和容量在提高工作效率的同时，也带来磨料冲击增大，停机更换磨球频率增加进而增大生产成本等问题。
目前行业内主要采用高铬铸铁制备耐磨球，该铸铁组织中高含量的脆硬碳化物使其具备极高的硬度(>60HRC)，这使得高铬铸铁耐磨球在低冲击条件下显示出很好的耐磨性能。而由于使用上述的大型球磨机时耐铸球的冲击韧性较大，铸球在使用的过程中出现早期表面剥落或者碎球的现象，大大增加了球耗，增加生产成本，造成资源的浪费，降低生产效率。因此，需要研究开发一种高硬度、高耐磨性、高冲击韧度的耐磨球。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于耐磨球的高铬铸铁及其制备方法，制得磨球冲击载荷较高，铸球的硬度、冲击韧性和耐磨性能三者达到很好的平衡，可适用于水泥、矿山、电力工业等大型球磨机的使用需要。
本发明提出的一种用于耐磨球的高铬铸铁，按重量百分比计其由以下组分组成：C2.3-3.0％、Si 0.5-1.0％、Mn 0.4-1.0％、Cr 16-20％、Mo 0.3-0.6％、Ni 0.4-0.8％、V0.02-0.08％、B 0.05-0.1％、Nb 0.1-0.2％、Re 0.01-0.1％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe。
优选地，按重量百分比计其由以下组分组成：C 2.5-2.8％、Si 0.7-0.9％、Mn0.5-0.8％、Cr 17-18％、Mo 0.4-0.5％、Ni 0.6-0.7％、V 0.03-0.05％、B 0.06-0.08％、Nb0.12-0.16％、Re 0.04-0.08％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe。
优选地，所述Cr、C的重量百分含量满足关系式：Cr/C≤6.5。
本发明还提出了上述用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：将废钢、生铁、硅铁、锰铁加入到中频感应电炉中，熔炼，炉前调整成分，升温，脱氧处理，然后加入铬铁、钼铁、钒铁、镍块、铌铁，再加入硼铁进行第一次变质处理，然后再加入Re进行第二次变质处理，出炉；
S2、浇铸：将金属液浇注到预制好的金属铁模内成型，开箱，清理，得毛胚球；
S3、热处理：将毛胚球进行淬火处理，先空气自然冷却，再鼓风冷却至室温，然后再进行回火处理，即得。
优选地，S1中，升温至1550-1570℃，然后进行脱氧处理。
优选地，S3中，淬火温度为960-980℃。
优选地，S3中，先空气自然冷却至360-380℃，再鼓风冷却至室温。
优选地，S3中，调整鼓风量控制鼓风冷却的降温速率在7-10℃/min。
优选地，S4中，回火温度为340-360℃。
有益效果：本发明提供了一种用于耐磨球的高铬铸铁及其制备方法，采用较高的碳含量，使其组织中存在高硬度的M7C3型碳化物，并加入了V、Nb等元素，细化碳化物晶粒，有助于形成孤立分布的碳化物，减少网状碳化物的含量，提高材料的硬度和耐磨性，并通过控制铬碳比，进一步改善磨球中碳化物的形态和分布；加入B、V、Nb、Mo等元素进行微量合金化，提高磨球淬透性，进而提高耐磨性，添加的Ni与Cr、Mo等元素协调作用，提高材料的抗疲劳强度。本发明在大量实验的基础上，调整高铬铸铁中各化学成分含量，并通过控制铬碳比及热处理工艺，使其淬火应力有效被消除，制得磨球淬透性好、冲击载荷较高，铸球的硬度、冲击韧性和耐磨性能三者达到很好的平衡，从而改善早期表面易剥落和碎球率高等现象。制得磨球冲击载荷较高，可适用于水泥、矿山、电力工业等大型球磨机的使用需要。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种用于耐磨球的高铬铸铁，按重量百分比计其由以下组分组成：C2.3％、Si 1.0％、Mn 0.4％、Cr 16％、Mo 0.6％、Ni 0.4％、V 0.08％、B 0.1％、Nb 0.1％、Re 0.1％、S 0.03％、P 0.03％，余量为Fe。
本发明还提出了上述用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：将废钢、生铁、硅铁、锰铁加入到中频感应电炉中，熔炼，炉前调整成分，升温至1550℃，然后进行脱氧处理，然后加入铬铁、钼铁、钒铁、镍块、铌铁，再加入硼铁进行第一次变质处理，然后再加入Re进行第二次变质处理，出炉；
S2、浇铸：将金属液浇注到预制好的金属铁模内成型，开箱，清理，得毛胚球；
S3、热处理：将毛胚球进行淬火处理，淬火温度为960℃，先空气自然冷却至360℃，再鼓风冷却至室温，调整鼓风量控制鼓风冷却的降温速率在7℃/min，然后再进行回火处理，回火温度为340℃，即得。
实施例2
本发明提出的一种用于耐磨球的高铬铸铁，按重量百分比计其由以下组分组成：C3.0％、Si 0.5％、Mn 1.0％、Cr 20％、Mo 0.3％、Ni 0.8％、V 0.02％、B 0.05％、Nb 0.2％、Re 0.01％、S 0.03％、P 0.03％，余量为Fe。
本发明还提出了上述用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：将废钢、生铁、硅铁、锰铁加入到中频感应电炉中，熔炼，炉前调整成分，升温至1570℃，然后进行脱氧处理，然后加入铬铁、钼铁、钒铁、镍块、铌铁，再加入硼铁进行第一次变质处理，然后再加入Re进行第二次变质处理，出炉；
S2、浇铸：将金属液浇注到预制好的金属铁模内成型，开箱，清理，得毛胚球；
S3、热处理：将毛胚球进行淬火处理，淬火温度为980℃，先空气自然冷却至380℃，再鼓风冷却至室温，调整鼓风量控制鼓风冷却的降温速率在10℃/min，然后再进行回火处理，回火温度为360℃，即得。
实施例3
本发明提出的一种用于耐磨球的高铬铸铁，按重量百分比计其由以下组分组成：C2.5％、Si 0.9％、Mn 0.5％、Cr 17％、Mo 0.5％、Ni 0.6％、V 0.05％、B 0.08％、Nb0.16％、Re 0.04％、S 0.02％、P 0.02％，余量为Fe。
本发明还提出了上述用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：将废钢、生铁、硅铁、锰铁加入到中频感应电炉中，熔炼，炉前调整成分，升温至1560℃，然后进行脱氧处理，然后加入铬铁、钼铁、钒铁、镍块、铌铁，再加入硼铁进行第一次变质处理，然后再加入Re进行第二次变质处理，出炉；
S2、浇铸：将金属液浇注到预制好的金属铁模内成型，开箱，清理，得毛胚球；
S3、热处理：将毛胚球进行淬火处理，淬火温度为960℃，先空气自然冷却至370℃，再鼓风冷却至室温，调整鼓风量控制鼓风冷却的降温速率在7℃/min，然后再进行回火处理，回火温度为340℃，即得。
实施例4
本发明提出的一种用于耐磨球的高铬铸铁，按重量百分比计其由以下组分组成：C2.8％、Si 0.7％、Mn 0.8％、Cr 18％、Mo 0.4％、Ni 0.7％、V 0.03％、B 0.06％、Nb0.12％、Re 0.08％、S 0.02％、P 0.02％，余量为Fe。
本发明还提出了上述用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：将废钢、生铁、硅铁、锰铁加入到中频感应电炉中，熔炼，炉前调整成分，升温至1560℃，然后进行脱氧处理，然后加入铬铁、钼铁、钒铁、镍块、铌铁，再加入硼铁进行第一次变质处理，然后再加入Re进行第二次变质处理，出炉；
S2、浇铸：将金属液浇注到预制好的金属铁模内成型，开箱，清理，得毛胚球；
S3、热处理：将毛胚球进行淬火处理，淬火温度为970℃，先空气自然冷却至380℃，再鼓风冷却至室温，调整鼓风量控制鼓风冷却的降温速率在8℃/min，然后再进行回火处理，回火温度为350℃，即得。
实施例5
本发明提出的一种用于耐磨球的高铬铸铁，按重量百分比计其由以下组分组成：C2.7％、Si 0.8％、Mn 0.7％、Cr 17.4％、Mo 0.45％、Ni 0.65％、V 0.04％、B 0.07％、Nb0.14％、Re 0.06％、S 0.01％、P 0.02％，余量为Fe。
本发明还提出了上述用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：将废钢、生铁、硅铁、锰铁加入到中频感应电炉中，熔炼，炉前调整成分，升温至1560℃，然后进行脱氧处理，然后加入铬铁、钼铁、钒铁、镍块、铌铁，再加入硼铁进行第一次变质处理，然后再加入Re进行第二次变质处理，出炉；
S2、浇铸：将金属液浇注到预制好的金属铁模内成型，开箱，清理，得毛胚球；
S3、热处理：将毛胚球进行淬火处理，淬火温度为980℃，先空气自然冷却至370℃，再鼓风冷却至室温，调整鼓风量控制鼓风冷却的降温速率在9℃/min，然后再进行回火处理，回火温度为350℃，即得。
对本发明实施例1-5制备的耐磨球(Ф80mm)进行性能从测试，测试结果见表1。
表1耐磨球性能数据
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 (9)

1.一种用于耐磨球的高铬铸铁，其特征在于，按重量百分比计其由以下组分组成：C2.3-3.0％、Si 0.5-1.0％、Mn 0.4-1.0％、Cr 16-20％、Mo 0.3-0.6％、Ni 0.4-0.8％、V0.02-0.08％、B 0.05-0.1％、Nb 0.1-0.2％、Re 0.01-0.1％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的用于耐磨球的高铬铸铁，其特征在于，按重量百分比计其由以下组分组成：C 2.5-2.8％、Si 0.7-0.9％、Mn 0.5-0.8％、Cr 17-18％、Mo 0.4-0.5％、Ni0.6-0.7％、V 0.03-0.05％、B 0.06-0.08％、Nb 0.12-0.16％、Re 0.04-0.08％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的用于耐磨球的高铬铸铁，其特征在于，所述Cr、C的重量百分含量满足关系式：Cr/C≤6.5。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述的用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、熔炼：将废钢、生铁、硅铁、锰铁加入到中频感应电炉中，熔炼，炉前调整成分，升温，脱氧处理，然后加入铬铁、钼铁、钒铁、镍块、铌铁，再加入硼铁进行第一次变质处理，然后再加入Re进行第二次变质处理，出炉；
S2、浇铸：将金属液浇注到预制好的金属铁模内成型，开箱，清理，得毛胚球；
S3、热处理：将毛胚球进行淬火处理，先空气自然冷却，再鼓风冷却至室温，然后再进行回火处理，即得。
5.根据权利要求4所述的用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，其特征在于，S1中，升温至1550-1570℃，然后进行脱氧处理。
6.根据权利要求4或5所述的用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，其特征在于，S3中，淬火温度为960-980℃。
7.根据权利要求4-6任一项所述的用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，其特征在于，S3中，先空气自然冷却至360-380℃，再鼓风冷却至室温。
8.根据权利要求4-7任一项所述的用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，其特征在于，S3中，调整鼓风量控制鼓风冷却的降温速率在7-10℃/min。
9.根据权利要求4-8任一项所述的用于耐磨球的高铬铸铁的制备方法，其特征在于，S4中，回火温度为340-360℃。
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