CN112176260B - 一种超高碳轧制钢球用钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高碳轧制钢球用钢，按质量百分含量，该钢的化学组成包括：C：0.9～1.02％，Mn：0.85～0.95％，Si：0.4～0.6％，Cr：0.5～0.7％，Al：0.02～0.04％，P:不大于0.035％，S：不大于0.02％，余量为Fe。其制备步骤包括：a)高温加热炉加热，b)轧球机轧制，c)淬火，d)回火，e)在空气中自然冷却至室温即为成品钢球。成品钢球不含珠光体，残余奥氏体含量大于15％，回火马氏体占淬火马氏体的比例大于95％；成品钢球冲击功检测值大于18焦耳，体积硬度大于60HRC。

Description

一种超高碳轧制钢球用钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢球生产技术领域，具体涉及一种超高碳轧制钢球用钢及其制备方法。
背景技术
随着国内外大型矿山对提高自身矿石加工质量、降低矿石加工成本的需要，对高耐磨钢球的市场需求量越来越大，普通碳含量钢球的耐磨性已经不能满足大型矿山行业的研磨要求。
超高碳钢是近几年国外开始用于轧制耐磨钢球的一种原材料，其特点是生产的钢球经合理的热处理后钢球内部微观金相组织回火马氏体中所含的碳化物含量明显提高，由此钢球的耐磨性能也随之更显优越。但国内受原材料生产限制和钢球热处理工艺水平的限制，无法实施高碳钢球的生产，基本使用0.5～0.8％碳含量材料生产热轧钢球。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：一种能提高钢球耐磨性的超高碳轧制钢球用钢。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种超高碳轧制钢球用钢，按质量百分含量，该钢的化学组成包括：C：0.9～1.02％，Mn：0.85～0.95％，Si：0.4～0.6％，Cr：0.5～0.7％，Al：0.02～0.04％，P:不大于0.035％，S：不大于0.02％，余量为Fe。
优选的，所述的一种超高碳轧制钢球用钢，按质量百分含量，该钢的化学组成包括：C：0.95～1.0％，Mn：0.88～0.92％，Si：0.5～0.6％，Cr：0.55～0.65％，Al：0.02～0.03％，P:不大于0.030％，S：不大于0.01％，余量为Fe。
进一步优选的，所述的一种超高碳轧制钢球用钢，按质量百分含量，该钢的化学组成包括：C:1.01％,Mn:0.87％，Si：0.53％，Cr：0.64％，Al：0.03％，P：0.023％，S：0.02％，余量为Fe。
本申请要解决的第二个技术问题是：提供一种超高碳轧制钢球的制备方法。
为解决第二个技术问题，采用的技术方案是：提供一种超高碳轧制钢球的制备方法：其制备步骤包括：
a)高温加热炉加热——将超高碳轧制钢球用钢自常温起预热150±5min至620±10℃、再高温加热30±3min至950±5℃、保持950±5℃保温加热20±2min后出炉；
b)轧球机轧制——所述圆钢超高碳轧制钢球用钢出炉即进轧球机轧制，控制轧制成形后的球温为880℃～900℃，然后在空气中均温并冷却至730℃～750℃后开始淬火；
c)淬火——热态钢球通过32±2℃恒温水介质快速冷却淬火，淬火后的钢球出水后控制钢球温为70℃～80℃，然后回火；
d)回火——钢球在180±5℃炉温连续回火8±0.5h；
e)回火结束后在空气中自然冷却至室温即为成品钢球。
进一步优选，所述的一种超高碳轧制钢球的制备方法，其步骤包括：
a)高温加热炉加热——将超高碳轧制钢球用钢自常温起预热150分钟至620℃、再高温加热30分钟至950℃、在950℃保温加热20分钟后出炉；
b)轧球机轧制——所述圆钢超高碳轧制钢球用钢出炉即进轧球机轧制，轧制成形后的球温为880℃～900℃，然后在空气中均温并冷却至730℃～750℃后开始淬火；
c)淬火——热态钢球通过32℃恒温水介质冷却淬火，淬火后的钢球出水后控制球温为70℃～80℃，然后回火；
d)回火——钢球在180℃炉温连续回火8小时；
e)回火结束后在空气中自然冷却至室温即为成品钢球。
有益效果：利用本申请公开的技术方案获得钢球，经检测，各项性能如下：
a)成品钢球金相检测——不含珠光体，残余奥氏体含量大于15％(有利于后期使用硬度的继续激发)，回火马氏体占淬火马氏体的比例大于95％；
b)成品钢球物理性能——冲击功检测值大于18焦耳(有利于降低使用破损率)，体积硬度大于60HRC。
超高碳轧制钢球的成功开发，生产效率高，生产成本低，解决了人工成本高、质量不稳定等缺点，同时更重要的是超高碳轧制钢球的耐磨性能相比常规含碳量热轧钢球至少要提高15％以上，但原材料圆钢成本基本一样。
附图说明
图1是
Figure BDA0002712044790000032
超高碳轧制钢球R处金相图；
图2是
Figure BDA0002712044790000033
超高碳轧制钢球二分之一处金相图；
图3是
Figure BDA0002712044790000034
超高碳轧制钢球芯部金相图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的方法予以进一步地说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1～4
所述的超高碳轧制钢球用钢，按质量百分含量，其化学组成包括：
Figure BDA0002712044790000031
Figure BDA0002712044790000041
一种超高碳轧制钢球的制备方法：其制备步骤包括：
a)高温加热炉加热——将超高碳轧制钢球用钢自常温起预热约150分钟至620℃、再高温加热30分钟至950℃、在950℃保温加热20分钟后出炉；
b)轧球机轧制——所述圆钢超高碳轧制钢球用钢出炉即进轧球机轧制，轧制成形后的球温为880℃～900℃，然后在空气中运输均温并冷却至730℃～750℃后开始淬火；
c)淬火机淬火——热态钢球进入专用淬火机，钢球通过32℃恒温水介质快速冷却淬火，淬火后的钢球出水后控制钢球温为70℃～80℃，然后准备回火；
d)回火炉回火——钢球进入回火炉，设定180℃炉温连续回火8小时；
e)回火结束后在空气中自然冷却至室温即为成品钢球。
对实施例1～4所得产品进行检测，检测结果如下：
化学组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
硬度(HRC) 61 60.8 60.5 60.3
冲击韧性(焦耳) 26.5 25.3 23.8 23.0
跌落次数(单球8米次) 2923 3257 3451 3107
实施例4，
Figure BDA0002712044790000051
高碳钢球：R处硬度60.5HRC(图1)，0.5R处61HRC(图2)，球芯处59.5HRC(图3)。
本发明超高碳轧制钢球，轧制钢球性能良好，采用从8米高度连续使钢球做自由落体运动48小时的方法来检验钢球的耐磨和耐冲击性能，钢球全部通过试验，钢球具体较高的耐磨和耐冲击性能。

Claims (4)

1.一种超高碳轧制钢球的制备方法：其制备步骤包括：
a)高温加热炉加热——将超高碳轧制钢球用钢自常温起预热150±5min至620±10℃、再高温加热30±3min至950±5℃、保持950±5℃保温加热20±2min后出炉；
b)轧球机轧制——所述超高碳轧制钢球用钢出炉即进轧球机轧制，控制轧制成形后的球温为880℃～900℃，然后在空气中均温并冷却至730℃～750℃后开始淬火；
c)淬火——热态钢球通过32±2℃恒温水介质快速冷却淬火，淬火后的钢球出水后控制钢球温为70℃～80℃，然后回火；
d)回火——钢球在180±5℃炉温连续回火8±0.5h；
e)回火结束后在空气中自然冷却至室温即为成品钢球；
所述的超高碳轧制钢球用钢，按质量百分含量，该钢的化学组成包括：C：0.9～1.02％，Mn：0.85～0.95％，Si：0.4～0.6％，Cr：0.5～0.7％，Al：0.02～0.04％，P:不大于0.035％，S：不大于0.02％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种超高碳轧制钢球的制备方法，按质量百分含量，该钢的化学组成包括：C：0.95～1.0％，Mn：0.88～0.92％，Si：0.5～0.6％，Cr：0.55～0.65％，Al：0.02～0.03％，P:不大于0.030％，S：不大于0.01％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种超高碳轧制钢球的制备方法，按质量百分含量，该钢的化学组成包括：C:1.01％,Mn:0.87％，Si：0.53％，Cr：0.64％，Al：0.03％，P：0.023％，S：0.02％，余量为Fe。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种超高碳轧制钢球的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
a)高温加热炉加热——将超高碳轧制钢球用钢自常温起预热150分钟至620℃、再高温加热30分钟至950℃、在950℃保温加热20分钟后出炉；
b)轧球机轧制——所述超高碳轧制钢球用钢出炉即进轧球机轧制，轧制成形后的球温为880℃～900℃，然后在空气中均温并冷却至730℃～750℃后开始淬火；
c)淬火——热态钢球通过32℃恒温水介质冷却淬火，淬火后的钢球出水后控制球温为70℃～80℃，然后回火；
d)回火——钢球在180℃炉温连续回火8小时；
e)回火结束后在空气中自然冷却至室温即为成品钢球。
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