一種礦山專用高鉻磨球及其二次變質加工工藝的製作方法

2023-04-23 17:30:56

一種礦山專用高鉻磨球及其二次變質加工工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種礦山溼法磨專用高耐蝕合金鑄球，其球徑為40～140mm，按重量百分比由1.60%～2.50%的C、0.30%～1.00%的Si、0.20%～1.00%的Mn、12.00%～15.00%的Cr、0～0.05%的S、0～0.06%的P、0.05%～0.2%的Ni、0.2%～0.6%的Cu、0～0.10%的Mo、0～0.005%的B、0～0.020%的Ti、0～0.060%的V以及餘量的Fe為原料，其中，Ti和B的重量比大於3，V和Ti的重量比大於2.8，通過特殊的二次變質處理工藝加工而成。用本發明配方及加工工藝製得的高鉻磨球，具有良好的耐磨性、高硬度、高韌性及抗高衝擊性能的特點。
【專利說明】一種礦山專用高鉻磨球及其二次變質加工工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種礦山溼法磨專用高耐蝕合金鑄球及其加工方法，更具體地，是一種礦山專用高鉻磨球及其二次變質加工工藝。
【背景技術】
[0002]磨損是工件失效的主要形式之一，磨損造成了能源和鋼鐵原材料的大量消耗。磨球是球磨機中最常用的研磨體，在使用中消耗最大，隨著工業的發展，磨機逐漸趨於大型化，普通配方以及採用傳統加工方法加工的磨球的耐磨性、硬度、韌性以及抗衝擊性能已不能滿足現有大型化磨機的要求，從而導致磨球的消耗大幅增長。因此，不斷研究以提高磨球的性能，降低其單位損耗有著重大的經濟意義。

【發明內容】

[0003]本發明目的在於提供一種礦山溼法磨專用高耐蝕合金鑄球及其二次變質加工工藝，通過採用獨特的配方及二次加工工藝，本發明製造的高鉻鑄球具有高耐磨、高硬度、高韌性以及抗高衝擊性能的特點，主要適合於礦山使用。
[0004]本發明是通過如下技術手段實現的:
[0005]一種礦山溼法磨專用高耐蝕合金鑄球，按重量百分比由以下組分配比而成:1.60% ~2.50% 的 C、0.30% ~1.00% 的 Si,0.20% ~1.00% 的 Mn、12.00% ~15.00% 的 Cr、O ~0.05% 的 S、0 ~0.06% 的 Ρ、0.05% ~0.2% 的 N1、0.2% ~0.6% 的 Cu、0 ~0.10% 的 Mo、O~0.005%的B、0~0.020%的T1、0~0.060%的V以及餘量的Fe，其中，Ti和B的重量
比大於3，V和Ti的重量比大於2.8。
[0006]本發明的礦山溼法磨專用高耐蝕合金鑄球的二次變質加工工藝，包括以下步驟:
[0007](I)對鋼鐵進行成分檢測，選取C、P、S含量合格的優質鋼鐵為主料，再按權利要求1所述的比例加入矽鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳、銅以及鑰鐵，送入熔煉爐中進行升溫熔煉，當鐵水溫度達到1480~1500°C時，取樣進行化學成分分析，並控制各成分的重量百分比，當溫度達到1540~1560°C時，依次進行沉澱脫氧和終脫氧；
[0008](2)將步驟(1)中脫氧的鋼水冷卻至1520°C，向熔煉爐內撒入集渣劑並扒淨爐內渣後，按權利要求1所述重量比加入經200°C烘烤過的硼鐵、鈦鐵和釩鐵，繼續熔煉3~5分鐘，完成爐內一次變質處理，經終脫氧後出爐；
[0009](3)按重量百分比取工業硝酸鉀20%、經150°C烘烤的稀土矽鐵合金75%、經150°C烘烤的稀土鎂矽鐵合金5%混合均勻配製成二次變質劑，其中所述稀土矽鐵合金和稀土鎂矽鐵合金的粒度為5~10mm，稀土矽鐵合金中稀土的重量百分比為20~22%，稀土鎂矽鐵合金中稀土的重量百分比為6~9%，鎂的重量百分比為6~8% ；
[0010](4)用步驟(3)中所得的二次變質劑對步驟(2)中經一次變質處理後的鐵水用包內衝入法進行二次變質處理，其中，所述二次變質劑與鐵水的重量比為0.3~0.5:100 ;
[0011](5)向經二次變質處理的鐵水中加入集渣劑並扒淨包內渣子，隨後再撒入一層集渣劑，降溫至1480~1500°C後進行澆注，得到鑄件；
[0012](6)將鑄件升溫至960~980°C，進行高溫油淬，在420~480°C下回火，其中，所述高溫淬火的保溫時間為每25mm壁厚保溫I小時，所述回火的保溫時間為每25mm壁厚保溫
1.5~2小時，得到成品。
[0013]所述高溫淬火選自油淬。
[0014]本發明採用特定的成分配方，嚴格控制鈦、硼、釩之間的重量比，通過二次用不同變質劑進行變質處理，一次在爐內，一次在包內，實現了所得高鉻磨球的高耐磨、高硬度、高韌性以及抗高衝擊性能的目的，從而延長了磨球的使用壽命，節約了能耗以及原材料的消耗，降低了運營成本。
【具體實施方式】
[0015]以下通過【具體實施方式】進一步描述本發明，由技術常識可知，本發明也可通過其它的不脫離本發明技術特徵的方案來描述，因此所有在本發明範圍內或等同本發明範圍內的改變均被本發明包含。
[0016]實施例1:
[0017]按照如下方法製備礦山溼法磨專用高耐蝕合金鑄球:
[0018](1)對100公斤優質鋼鐵進行成分檢測，根據檢測結果，其C、S、P的含量均在要求的範圍之內，含有的其他元素的種類符合要求，且含量均未超標，在合格的優質鋼鐵中加入0.7公斤矽含量為70%的矽鐵、0.8公斤錳含量為60%的錳鐵、23.5公斤鉻含量為58%的鉻鐵、0.2公斤鎳含量為80%的鎳礦、0.4公斤的純銅以及0.021公斤鑰含量為55%的鑰鐵，送入熔煉爐中進行升溫熔煉，當鐵水溫度達到1480°C時，取樣進行化學成分分析，C:2.13%、S1:0.47%、Mn:0.48%、Cr:12.86%、P:0.029%、S:0.023%、N1:0.14%、Cu:0.36%、Mo:0.048、B:0.0019%、Ti:0.010%、V:0.027%,並控制各成分的重量百分比，當溫度達到1550°C時，依次進行沉澱脫氧和終脫氧；
[0019](2)將步驟⑴中脫氧的鋼水冷卻至1520°C，向熔煉爐內撒入500克集渣劑並扒淨爐內渣後，加入0.021公斤經200°C烘烤過的硼含量為18%的硼鐵、0.065公斤經200°C烘烤過的鈦含量為30%的鈦鐵和0.017公斤經200°C烘烤過的釩含量為50%的釩鐵，繼續熔煉3分鐘，完成爐內一次變質處理，經終脫氧後出爐；
[0020](3)取130克工業硝酸鉀、487.5克經150°C烘烤的稀土矽鐵合金、32.5克經150°C烘烤的稀土鎂矽鐵合金混合均勻配製成二次變質劑，其中所述稀土矽鐵合金和稀土鎂矽鐵合金的粒度為8mm，稀土矽鐵合金中稀土的重量百分比為21%，稀土鎂矽鐵合金中稀土的重量百分比為8%，鎂的重量百分比為7% ；
[0021](4)用步驟(3)中所得的二次變質劑對步驟(2)中經一次變質處理後的鐵水用包內衝入法進行二次變質處理，其中，所述二次變質劑與鐵水的重量比為1:200 ;
[0022](5)向經二次變質處理的鐵水中加入100克集渣劑並扒淨包內渣子，隨後再撒入50克集渣劑，降溫至1500°C後分別在規格為Φ40-Φ 150的模具內進行澆注，得到相應規格的鑄件；
[0023](6)將鑄件升溫至980°C，進行高溫油淬，在460°C下回火，其中，所述高溫淬火的保溫時間為每25mm壁厚保溫I小時，所述回火的保溫時間為每25mm壁厚保溫2，得到相應規格的成品。
[0024]性能測試
[0025]1、硬度測試
[0026]硬度測試方法:
[0027](I)將絲槓頂面及工作檯上下端面擦淨，將工作檯置於絲槓臺上；
[0028](2)將試件支撐面擦淨置於工作檯上，旋轉手輪使工作檯緩慢上升並頂起壓頭，至小指針指向紅點，大指針旋轉3圈垂直向上為止；
[0029](3)旋轉指示器外殼，使C、B之間長刻線與大指針對正；
[0030](4)拉動加荷手柄,施加主試驗力,指示器的大指針按逆時針方向轉動；
[0031](5)當指示針轉動停止下來後，即可將卸荷手柄推回，卸除主試驗力；
[0032](6)從指示器上相應的標尺讀數；
[0033](7)轉動手輪使試件下降，再移動試件。按以上(2)-(6)步驟進行新的試驗；
[0034](8)試驗結束後用防塵罩將機器蓋好。
[0035]測試結果如表一所 不。
[0036]表一:
[0037]
【權利要求】
1.一種礦山溼法磨專用高耐蝕合金鑄球，球徑為40~150mm,其特徵在於,按重量百分比由以下組分配比而成:1.60%~2.50%的C、0.30%~1.00%的Si,0.20%~1.00%的Mn、12.00% ~15.00% 的 Cr、0 ~0.05% 的 S、O ~0.06% 的 P、0.05% ~0.2% 的 N1、0.2% ~0.6%的Cu、0~0.10%的Mo、0~0.005%的B、0~0.020%的T1、0~0.060%的V以及餘量的Fe，其中，Ti和B的重量比大於3，V和Ti的重量比大於2.8。
2.—種加工權利要求1所述的礦山專用超大高鉻磨球的二次變質加工工藝，其特徵在於，包括以下步驟: (1)對鋼鐵進行成分檢測，選取C、P、S含量合格的優質鋼鐵為主料，再按權利要求1所述的比例加入矽鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳、銅以及鑰鐵，送入熔煉爐中進行升溫熔煉，當鐵水溫度達到1480~1500°C時，取樣進行化學成分分析，並控制各成分的重量百分比，當溫度達到1540~1560°C時，依次進行沉澱脫氧和終脫氧； (2)將步驟⑴中脫氧的鋼水冷卻至1510~1520°C，向熔煉爐內撒入集渣劑並扒淨爐內渣後，按權利要求1所述重量比加入經200°C烘烤過的硼鐵、鈦鐵和釩鐵，繼續熔煉3~5分鐘，完成爐內一次變質處理，經終脫氧後出爐； (3)按重量百分比取工業硝酸鉀20%、經150°C烘烤的稀土矽鐵合金75%、經150°C烘烤的稀土鎂矽鐵合金5%混合均勻配製成二次變質劑，其中所述稀土矽鐵合金和稀土鎂矽鐵合金的粒度為5~10mm，稀土矽鐵合金中稀土的重量百分比為20~22%，稀土鎂矽鐵合金中稀土的重量百分比為6~9%，鎂的重量百分比為6~8% ； (4)用步驟(3)中所得的二次變質劑對步驟(2)中經一次變質處理後的鐵水用包內衝入法進行二次變質處理，其中，所述二次變質劑與鐵水的重量比為0.3~0.5:100 ; (5)向經二次變質處理的鐵水中加入集渣劑並扒淨包內渣子，隨後再撒入一層集渣劑，降溫至1480~1500°C後進行澆注，得到鑄件； (6)將鑄件升溫至960~980°C，進行高溫淬火，在420~480°C下回火，其中，所述高溫淬火的保溫時間為每25mm壁厚保溫I小時，所述回火的保溫時間為每25mm壁厚保溫1.5~2小時，得到成品。
3.根據權利要求2所述的二次變質加工工藝，其特徵在於，所述高溫淬火選自油淬。
【文檔編號】B22D1/00GK103667866SQ201310577827
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月16日 優先權日:2013年11月16日
【發明者】汪德發, 湯新明, 徐超, 翟建 申請人:寧國市開源電力耐磨材料有限公司