CN112481463A - 一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属热处理技术领域,尤其是一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法。包括以下步骤:A、球化处理B、淬火前期准备C、水淬冷却D、回火处理;采用本发明进行Φ60mm及以下高铬铸铁磨球水淬,生产规模大小调节方便,投资小见效快,适于最初新建厂场地施工;方法简单,操作简便,安全隐患小,节能成本低;采用本发明实现两段球斗分割,厚壁球斗不淬火能延长使用时间,淬火球斗不入窑可降低制作要求,节省工装投入;采用本发明水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球,比油淬容易达到55‑60HRC硬度值。采用本发明水淬Φ60及以下高铬铸铁磨球,操作安全可靠,在确保淬火水温25℃以下,淬火后(含铸球)水温65℃以下,几台窑可连续处理,不受安全因素的限制。
Description
技术领域
本发明涉及金属热处理技术领域,尤其是一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法。
背景技术
传统淬火介质分为两种水和淬火油,小型的锻件或铸钢件,如30号钢、30Mn2,因低碳、低合金,淬火处理使用(盐)水,不会产生裂纹,厚大、高碳锻件或铸钢件淬火都选用油淬热处理,对于高铬铸铁磨球(属于含铬高达12-22%的铸铁圆球,简称铸球),常规热处理也采用油淬方式。
在国内知名的铸球之乡安徽宁国,以自动化一体的铸球生产线替代了原有手工铸球,使铸球生产走向批量化,相对应的铸球热处理设施也自成独立体系,主要由加热炉、导轨、装球筐、淬油池、交换塔等组成,热处理窑内总装入量是24吊篮,每出一吊篮就自动推入下一篮,铸球热处理使用专用的淬火油,每次处理0.3吨左右,每小时淬火1吨左右,由一人专门负责热处理,并且是为了节约成本24小时不停,淬火温度在930℃,回火温度在280℃低温回火,回火时间在5小时。油温超出燃点就会着火,为此,油池内增设自动降温循环系统,当温控元件检测到油温高于90℃时,会自动启动冷却循环设施降温,同时为控制油温在90℃以下,每次还需要限制淬油处理的入球量。
为高铬铸球提高硬度,去采购现有成套设备需要耗费约50万元,一般企业都会慎重考量产值与成本的占比,潜在的火灾因素给企业生产带来安全风险,增加环境监察的力度,随时存在关转并停的可能性,对选择油淬铸球的企业更为谨慎。
发明内容
本发明所要解决的技术问题,是采用不同于传统油淬的水淬模式,既能提高Φ60mm及以下高铬铸铁磨球整体硬度,还无需购买高铬铸球专用配套热处理设备,消除淬火池着火的可能性,降低消防安全风险。
为实现上述目标,本发明所述的一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法,包括以下步骤:
A、球化处理
在加热窑将高铬铸铁磨球加热,加热至940℃±10℃,940℃±10℃温度下保持7小时,高铬铸铁磨球出加热窑后空冷处理,冷却到550℃再次入窑加热到840℃;
B、淬火前期准备
高铬铸铁磨球进行水淬,高铬铸铁磨球与水按1:2.5-3.5的体积比混合,每次铸球淬火前检测水温在25度以下;
C、水淬冷却
铸球入水池前的温度在750℃以上,高铬铸铁磨球进入淬火池,铸球不得裸露在水面以上,水淬期间控制水温在50-65℃,铸球水淬最终温度为150℃;
D、回火处理
铸球水淬结束,进入加热窑回火,回火阶段温度升至420℃,温度升至420℃后停止加热逐步降低至220℃。
所述步骤A在加热窑将高铬铸铁磨球置于厚壁耐热球斗中加热,壁厚40mm以上,承受950℃以上的高温烘烤。
所述薄壁淬火斗,薄壁采用Q235钢板焊接而成,底面与四周设置多个均布的漏水孔。
所述步骤D中铸球水淬结束,空冷在0.5-4小时后再进入加热窑回火处理。
所述步骤C中铸球入水池前的温度在750℃以上,通过厚壁耐热球斗将高铬铸铁磨球倒入淬火池,高温厚壁耐热球斗不得进入淬火池,避免高温厚壁耐热球斗大量热能释放入水体。
还包括如下步骤:
E、自然空冷
回火后停止加热随窑温度冷却到200℃,拉出窑外倾倒在空旷地面空冷至室温装袋。
所述步骤C中水淬期间通过通入冷空气控制水温在50-65℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
(1)采用本发明进行Φ60mm及以下高铬铸铁磨球水淬,生产规模大小调节方便,投资小见效快,适于最初新建厂场地施工;
(2)采用本发明进行Φ60mm及以下高铬铸铁磨球水淬,方法简单,操作简便,安全隐患小,节能成本低;
(3)采用本发明实现两段球斗分割,厚壁球斗不淬火能延长使用时间,淬火球斗不入窑可降低制作要求,节省工装投入;
(4)采用本发明水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球,比油淬容易达到55-60HRC硬度值。
采用本发明水淬Φ60及以下高铬铸铁磨球,操作安全可靠,在确保淬火水温25℃以下,淬火后(含铸球)水温65℃以下,几台窑可连续处理,不受安全因素的限制。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明厚壁铸球斗的示意图;
图2为本发明水淬球斗的示意图;
图3为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法,包括以下步骤:
A、球化处理
在加热窑将高铬铸铁磨球加热,加热至940℃±10℃,940℃±10℃温度下保持7小时,高铬铸铁磨球出加热窑后空冷处理,冷却到550℃再次入窑加热到840℃;
本工艺的核心技术在于前段的高铬铸球球化处理,本案根据热处理窑加热特性,选择合适的升温速度及保温时间,确保铸球“烧透”,里外温度达到工艺要求后,将窑内铸球先进行一次空冷处理,是保证后段正火水淬铸球不开裂的基础。冷却到550℃左右再次入窑加热到840℃,出窑水淬。在铸球倾倒过程出现黑色球,则意味着没烧透,水淬后黑色球会出现脆裂,甚至直接裂成两半,这是水淬高铬铸球关键点。
B、淬火前期准备
高铬铸铁磨球进行水淬,高铬铸铁磨球与水按1:2.5-3.5的体积比混合,每次铸球淬火前检测水温在25度以下;
C、水淬冷却
铸球入水池前的温度在750℃以上,高铬铸铁磨球进入淬火池,铸球不得裸露在水面以上,水淬期间控制水温在50-65℃,铸球水淬最终温度为150℃;
D、回火处理
铸球水淬结束,进入加热窑回火,回火阶段温度升至420℃,温度升至420℃后停止加热逐步降低至220℃。
所述步骤A在加热窑将高铬铸铁磨球置于厚壁耐热球斗中加热,壁厚40mm以上,承受950℃以上的高温烘烤。配合天车起吊装球斗在高温重载的条件下,完成铸球的转运。
所述薄壁淬火斗,薄壁采用Q235钢板焊接而成,底面与四周设置多个均布的漏水孔。实现球斗内外水流的自然流动,其形状可根据淬水池的设计随型制作。
所述步骤D中铸球水淬结束,空冷在0.5-4小时后再进入加热窑回火处理。
所述步骤C中铸球入水池前的温度在750℃以上,通过厚壁耐热球斗将高铬铸铁磨球倒入淬火池,高温厚壁耐热球斗不得进入淬火池,避免高温厚壁耐热球斗大量热能释放入水体。
还包括如下步骤:
E、自然空冷
回火后停止加热随窑温度冷却到200℃,拉出窑外倾倒在空旷地面空冷至室温装袋。
使用时,以∮60铬合金铸铁磨球,材质ZQCr12,净单重1.5吨/斗为例,说明使用该方法水淬高铬铸铁磨球的过程。
1、基础准备:最高温大于950℃的加热窑,具有主副钩的3吨以上天车,防渗漏且带冷却却系统的蓄水池(或防泥沙的高温潜水泵),耐热铸件的厚壁耐热球斗,可快速漏水带喇叭口的薄壁淬火斗;
2、核算装球量:依据现有淬水池的体积,核算出一斗球的装入量,均匀装入厚壁球斗里,入窑;
3、热处理窑的装入量:根据淬水池水温调节的效率,决定该窑最大装球量,宜采用多斗少装铸球的形式;
4、铸球球化处理:940℃前的升温、保温,可自行根据热处理窑特性设定,确保斗内每个铸球“烧透”,不能出现“黑色”或“暗红色”铸球,待工艺设定的940℃保温7小时结束,即刻快速出窑将每个球斗吊下窑车体,在几个常温球斗来回翻转,降至550℃后,再次装入厚壁球斗入窑,继续加热;
5、淬水池水温的保证措施:把淬水池按量放水,有冷却系统的可开启空气泵,往水里吹冷气,确保水温≦25℃;没有冷却设施的,可采用防泥沙的高温潜水泵,进行置换淬水池里的热水,降低水温;
6、水淬处理前准备:把淬水球斗事先放入淬水池固定好,吊耳设置便于天车起吊;带主副钩的天车把钢丝绳(铁链)挂好;开启空气泵的电路检查好;
7、水淬处理:用双钩头的天车将窑上温度达标的球斗吊下,在规定时间内实现铸球翻到在淬火池带喇叭口的球斗里,再使用天车起吊水池球斗,上下微动,以铸球不露水面为界。开启水冷搅拌淬火池中水,起到均匀化铸球的作用,吊离淬水池,将水淬后的铸球倒入钢板焊接而成的球斗,等待回火;
8、铸球检验:任意挑选几个斗里的铸球,打磨掉氧化皮露出金属基体,检测硬度在55-65HRC之间为合格;
9、回火处理:根据铸球实际硬度,在250-450℃之间选择合适的回火温度。
Claims (7)
1.一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法,其特征在于包括以下步骤:
A、球化处理
在加热窑将高铬铸铁磨球加热,加热至940℃±10℃,940℃±10℃温度下保持7小时,高铬铸铁磨球出加热窑后空冷处理,冷却到550℃再次入窑加热到840℃;
B、淬火前期准备
高铬铸铁磨球进行水淬,高铬铸铁磨球与水按1:2.5-3.5的体积比混合,每次铸球淬火前检测水温在25度以下;
C、水淬冷却
铸球入水池前的温度在750℃以上,高铬铸铁磨球进入淬火池,铸球不得裸露在水面以上,水淬期间控制水温在50-65℃,铸球水淬最终温度为150℃;
D、回火处理
铸球水淬结束,进入加热窑回火,回火阶段温度升至420℃,温度升至420℃后停止加热逐步降低至220℃。
2.根据权利要求1所述一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法,其特征在于所述步骤A在加热窑将高铬铸铁磨球置于厚壁耐热球斗中加热,壁厚40mm以上,承受950℃以上的高温烘烤。
3.根据权利要求1所述一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法,其特征在于所述薄壁淬火斗,薄壁采用Q235钢板焊接而成,底面与四周设置多个均布的漏水孔。
4.根据权利要求1所述一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法,其特征在于所述步骤D中铸球水淬结束,空冷在0.5-4小时后再进入加热窑回火处理。
5.根据权利要求2所述一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法,其特征在于所述步骤C中铸球入水池前的温度在750℃以上,通过厚壁耐热球斗将高铬铸铁磨球倒入淬火池,高温厚壁耐热球斗不得进入淬火池,避免高温厚壁耐热球斗大量热能释放入水体。
6.根据权利要求1所述一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法,其特征在于还包括如下步骤:
E、自然空冷
回火后停止加热随窑温度冷却到200℃,拉出窑外倾倒在空旷地面空冷至室温装袋。
7.根据权利要求1所述一种水淬Φ60mm及以下高铬铸铁磨球的热处理方法,其特征在于所述步骤C中水淬期间通过通入冷空气控制水温在50-65℃。
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