一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法
2023-04-23 17:26:36 3
一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法
【專利摘要】一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法，其組分中含有碳、矽、錳、鉻、鎳、鉬、銅、硼、鋰、鈉、稀土元素以及必不可少的雜質元素，在澆鑄時，先按照要求準備原料以及消失模，並將單質鈉置於消失模內，然後將熔化好的金屬液澆鑄到消失模內，待鑄件冷卻至300-520℃時取出鑄件進行淬水處理，即可完成澆鑄。本發明通過在其中加入小原子的鋰和鈉，使得在高溫條件下鈉原子和鋰原子擴散並充填於鑄鐵中共晶碳化物間的間隙或晶相內的孔隙內，從而大幅度降低了內部的缺陷數量；加入的硼粉和稀土元素可以增加共晶組織的數量且提高分散性，使得鋰原子和鈉原子的填充能分布於整個組織中，提高了整體性能。
【專利說明】一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到金屬材料領域的鉻鑄鐵，具體的說是一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法。
【背景技術】
[0002]關於磨球，目前國內外廣泛使用的為高碳高合金類鑄造磨球和高碳低合金類鍛造或鑄造磨球，在火電廠、水泥行業等幹法生產中，絕大多數使用高、低鉻鑄鐵類磨球，而礦山類的溼法工藝中多應用高碳低合金類磨球。
[0003]現有的鉻鑄鐵磨球的鑄造一般是在鑄鐵中加入錳、鉻、矽、鎳、鑰和銅等功能性成分，然後澆鑄成型。採用上述成分和工藝手段鑄造的磨球脆性很高，而且內部的缺陷數量很多，在彼此碰撞時很容易由內部的缺陷導致產生裂紋，從而影響磨球的使用壽命。
【發明內容】
[0004]本發明為解決現有技術的中鉻鑄鐵磨球中內部缺陷較多導致的使用壽命低的問題，提供了一種中鉻鑄鐵磨球及其澆鑄方法，採用本發明生產的磨球可以大幅度的降低內部的缺陷數，改善晶相結構，從而提高磨球的使用壽命。
[0005]本發明為解決上述技術問題採用的技術方案為:一種中鉻鑄鐵磨球，其組分中含有 3.3-3.7% 的碳、0.8-1.2% 的矽、1.5-1.7% 的錳、7-10% 的鉻、2.3-2.9% 的鎳、0.4-1.2%的鑰以及必不可少的雜質元素，還含有0.5-0.9%的銅、0.01-0.05%的硼、0.1-0.2%的鋰、0.2-0.3%的鈉以及0.1-0.3%的稀土元素。
[0006]所述的矽、鋰和 鈉均以單質的形式添加。
[0007]所述的雜質元素為小於0.1%的磷和小於0.1%的硫。
[0008]所述的稀土元素為釔或鑭。
[0009]上述中、低鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法，包括以下步驟:
1)按照上述的比例稱量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質矽、單質鋰、單質鈉以及稀土元素，備用；
2)製備消失模，並將步驟I)稱量好的單質鈉置於消失模內；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然後向其中加入鑰粉和銅粉並混合均勻，再對其進行脫碳以及脫雜質處理，使其含碳量滿足3.3-3.7%、含硫量和含磷量均小於0.1% ；
4)澆鑄成型:待步驟3)中經過處理的金屬液冷卻至1200-1280°C，向其中加入步驟I)稱量好的單質鋰、單質矽、稀土元素和硼粉，混合均勻後澆注到步驟2)製備好的消失模內；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至300-520°C時取出鑄件進行淬水處理，即可完成中鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
[0010]有益效果:本發明與現有技術相比具有以下優點:
首先，通過在其中加入小原子的鋰和鈉，使得在高溫條件下鈉原子和鋰原子會擴散並充填於鑄鐵中共晶碳化物間的間隙或晶相內的孔隙內，從而大幅度降低了內部的缺陷數量；同時，加入的硼粉和稀土元素可以增加共晶組織的數量，而且這些共晶組織的分散性也很好，這樣導致鋰原子和鈉原子的填充能分布於整個組織中，充分提高了鉻鑄鐵的整體性倉泛;
其次，本發明利用鑄件的餘熱進行消失模鑄造，不僅充分的利用了餘熱，而且也使得產品的性能得到了提升，特別是在消失模中加入單質鈉，不僅可以有效的減少單質鈉的氧化，而且也可以使單質鈉能夠在澆鑄過程中很好的融入並在金屬液內擴散，提高了鈉原子在產品中的分布均勻性。
【具體實施方式】
[0011]下面結合具體實施例對本發明做進一步的闡述。本發明中所用到的各原料如鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質矽、單質鋰、單質鈉以及稀土元素等均採自市售，其中稀土元素優選採用釔或鑭。
[0012]實施例1
一種中鉻鑄鐵磨球，其組分中含有3.3%的碳、0.8%的矽、1.5%的錳、7%的鉻、2.3%的鎳、0.4%的鑰以及必不可少的雜質元素(雜質元素為小於0.1%的磷和小於0.1%的硫)，還含有0.5%的銅、0.01%的硼、0.1%的鋰、0.2%的鈉以及0.1%的稀土元素。
[0013]該中鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法包括以下步驟:
1)按照上述比例稱量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質矽、單質鋰、單質鈉以及稀土元素等原料，備用；
2)製備消失模，並將步驟I)稱量好的單質鈉置於消失模內；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中 稱量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然後向其中加入鑰粉和銅粉並混合均勻，再對其進行脫碳以及脫雜質處理，使其含碳量滿足3.3%、含硫量和含磷量均小於0.1% ；
4)澆鑄成型:待步驟3)中經過處理的金屬液冷卻至1200°C，向其中加入步驟I)稱量好的單質鋰、單質矽、稀土元素和硼粉，混合均勻後澆注到步驟2)製備好的消失模內；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至300°C時取出鑄件進行淬水處理，即可完成中鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
[0014]實施例2
一種中鉻鑄鐵磨球，其組分中含有3.7%的碳、1.2%的矽、1.7%的錳、10%的鉻、2.9%的鎳、1.2%的鑰以及必不可少的雜質元素(雜質元素為小於0.1%的磷和小於0.1%的硫)，還含有0.9%的銅、0.05%的硼、0.2%的鋰、0.3%的鈉以及0.3%的稀土元素。
[0015]該中鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法包括以下步驟:
1)按照上述比例稱量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質矽、單質鋰、單質鈉以及稀土元素等原料，備用；
2)製備消失模，並將步驟I)稱量好的單質鈉置於消失模內；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然後向其中加入鑰粉和銅粉並混合均勻，再對其進行脫碳以及脫雜質處理，使其含碳量滿足3.7%、含硫量和含磷量均小於0.1% ；4)澆鑄成型:待步驟3)中經過處理的金屬液冷卻至1280°C，向其中加入步驟I)稱量好的單質鋰、單質矽、稀土元素和硼粉，混合均勻後澆注到步驟2)製備好的消失模內；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至520°C時取出鑄件進行淬水處理，即可完成中鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
[0016]實施例3
一種中鉻鑄鐵磨球，其組分中含有3.5%的碳、1.0%的娃、1.6%的錳、8.5%的鉻、2.6%的鎳、0.8%的鑰以及必不可少的雜質元素(雜質元素為小於0.1%的磷和小於0.1%的硫)，還含有0.7%的銅、0.03%的硼、0.15%的鋰、0.25%的鈉以及0.2%的稀土元素。
[0017]該中鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法包括以下步驟:
1)按照上述比例稱量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質矽、單質鋰、單質鈉以及稀土元素等原料，備用；
2)製備消失模，並將步驟I)稱量好的單質鈉置於消失模內；
3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然後向其中加入鑰粉和銅粉並混合均勻，再對其進行脫碳以及脫雜質處理，使其含碳量滿足3.5%、含硫量和含磷量均小於0.1% ；
4)澆鑄成型:待步驟3)中經過處理的金屬液冷卻至1240°C，向其中加入步驟I)稱量好的單質鋰、單質矽、稀土元素和硼粉，混合均勻後澆注到步驟2)製備好的消失模內；
5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至410°C時取出鑄件進行淬水處理，即可完成中鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
【權利要求】
1.一種中鉻鑄鐵磨球，其組分中含有3.3-3.7%的碳、0.8-1.2%的矽、1.5-1.7%的錳、7-10%的鉻、2.3-2.9%的鎳、0.4-1.2%的鑰以及必不可少的雜質元素，其特徵在於:還含有0.5-0.9% 的銅、0.01-0.05% 的硼、0.1-0.2% 的鋰、0.2-0.3% 的鈉以及 0.1-0.3% 的稀土元素。
2.根據權利要求1所述的一種中鉻鑄鐵磨球，其特徵在於:所述的矽、鋰和鈉均以單質的形式添加。
3.根據權利要求1所述的一種中鉻鑄鐵磨球，其特徵在於:所述的雜質元素為小於0.1%的磷和小於0.1%的硫。
4.根據權利要求1所述的一種中鉻鑄鐵磨球，其特徵在於:所述的稀土元素為釔或鑭。
5.根據權利要求1所述的一種中鉻鑄鐵磨球的澆鑄方法，其特徵在於，包括以下步驟: O按照權利要求1的比例稱量鑄鐵、錳鐵、鉻鐵、鎳鐵、鑰粉、銅粉、硼粉、單質矽、單質鋰、單質鈉以及稀土元素，備用； 2)製備消失模，並將步驟I)稱量好的單質鈉置於消失模內； 3)鋼水熔煉:將步驟I)中稱量好的鑄鐵、錳鐵、鉻鐵和鎳鐵熔化為金屬液，然後向其中加入鑰粉和銅粉並混合均勻，再對其進行脫碳以及脫雜質處理，使其含碳量滿足3.3-3.7%、含硫量和含磷量均小於0.1% ； 4)澆鑄成型:待步驟3)中經過處理的金屬液冷`卻至1200-1280°C，向其中加入步驟I)稱量好的單質鋰、單質矽、稀土元素和硼粉，混合均勻後澆注到步驟2)製備好的消失模內； 5)待步驟4)澆注完成的鑄件冷卻至300-520°C時取出鑄件進行淬水處理，即可完成中鉻鑄鐵磨球的澆鑄。
【文檔編號】B02C17/20GK103774035SQ201410017086
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】王會智 申請人:王會智