高鉻鑄鋼磨球及製備方法

2023-04-23 17:34:51 2

專利名稱：高鉻鑄鋼磨球及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種球磨機用高鉻鑄鋼磨球及製備方法。
背景技術：
磨球是粉磨設備最常用研磨體，在粉磨行業各類易損件中消耗量最大，因此人們不斷研究、改進、提高磨球耐磨性，降低單位磨耗。中國專利CN97100735.7公開的球磨機用高韌性高鉻耐磨球及其製造方法，磨球組成為C1.8-3.0，Si0.5-0.7，Mn0.7-1.2，Cr12-14，W0.1-1.0，Nb0.01-1.0，Re0.001-0.05，Mg0.001-0.005，Al0.1-1.0，Ti0.001-0.1和/或Ta0.001-0.005，P＜0.08，S＜0.06，餘為鐵。所得磨球試驗硬度HRC50-60，衝擊韌性ak≥8J/cm2。然而該合金組成較高的碳及鋁含量，會導致材料韌性下降，磨球在使用過程中破球率較高，磨球更換頻繁，球磨機有效作業率下降，導致產能下降；其次，其硬度仍然相對較低，材料的耐磨性也有待改進。

發明內容
本發明的目的在於克服上述已有技術的不足，提供一種硬度更高，耐磨性和韌性更好的高鉻鑄鋼磨球。
本發明的另一目的在於提供一種還可以進一步提高合金材質性能的上述高鉻鑄鋼磨球製備方法。
本發明第一目的實現，主要通過改進合金元素組元及含量，採取降低合金中碳元素和鋁元素含量，適當提高鉻元素及稀土含量，以及增添鉬、鎳和釩元素，從而達到提高材料強度、韌性及耐磨性，實現本發明目的。具體說，本發明高鉻鑄鋼磨球組成(wt％)為C1.0-1.6，Si0.5-1.0，Mn0.5-1.0，Cr10-18，Re0.03-0.1，Al0.03-0.1，Mo1.0-3.0，Ni1.0-2.0，V0.3-1.0，P≤0.03，S≤0.03，餘量為鐵及不可避免的雜質元素。
本發明合金中降低碳含量，控制碳化物量，達到提高材料的韌性；降低鋁含量，也有利於提高材料韌性；
提高鉻含量，有利於提高組織中M7C3型碳化物量，從而提高材料硬度，達到提高耐磨性；稀土含量提高，有利於控制夾雜物形狀，細化組織，以及降低材料中硫、磷及氣體含量，達到提高材料的強韌性；加入鉬，與C生成M2C型或M6C型碳化物，並可固溶於基體中，使基體強化，增強耐磨性及回火阻力。但如果鉬含量過高，則M6C型碳化物增加，對韌性不利，故鉬含量較好控制在1.0-3.0。
加入鎳，有利於擴大材料中奧氏體化區，固溶於基體，使基體強化，增加材料的淬透性，提高材料的強度及耐磨性；加入釩，與碳生成MC型碳化物，有利於提高材料硬度及耐磨性。
本發明中稀土(Re)，與合金中通常使用稀土相仿，無特別要求。
本發明合金，由於具有較高強度及韌性，因此不易破碎等特點。鑄造磨球，可以是通常實芯磨球，其中一種較好為鑄成中空磨球，中空磨球，減輕了磨球質量，不僅可以降低磨球成本，而且中空磨球質量變輕，也有利於降低粉磨機功率消耗，節約使用電能。兼顧磨球有效使用壽命及材料成本，本發明中空磨球，一種較好為中空壁厚為磨球半徑的45-70％，其中更好為磨球半徑的50-60％。
本發明第二目的實現，其特徵在於冶煉符合上述合金，澆鑄成型後，經900-950℃二次淬火處理，再經400-450℃二次回火處理。上述處理，可以使材料獲得回火馬氏體組織，粒狀碳化物，以及部分貝氏體組織，有利於進一步提高材料的強度、耐磨性和抗裂紋性能。
本發明高鉻鑄鋼磨球，由於採用調整合金組元及含量，從而提高了合金材料硬度、耐磨性和韌性，輔以澆鑄成型後採用二次淬火及二次回火熱處理，更是提高了材料物理性能。較對比合金磨球，具有更高硬度，HRc≥61，更好的韌性，ak≥10J/cm2，抗拉強度σb≥800MPa。有效降低了磨球破球率，試驗幾乎沒有破球發生，降低了磨球單位磨耗，以磨煤為例，噸耗降至11-15g/噸煤，延長了磨球使用壽命，降低了使用成本。鑄成中空磨球，在確保不破碎正常使用前提下，可以降低磨球成本，可以降低成本約5-17％。
以下結合幾個具體實施方式
，進一步說明本發明。
具體實施例方式
實施例在中頻電爐中，加入廢鋼熔煉，熔化後取樣分析，根據實施例目標要求(附表)，補入相應量的合金材料，在爐溫1630-1650℃時出鋼，在鋼包內加入需要量的鋁塊及稀土，使鋼水在鋼包內鎮靜5-8分鐘後，開始澆注。根據磨球大小，可以澆鑄成實心磨球，也可以澆鑄成壁厚為澆注球半徑50-60％的中空球(例如球徑920mm，壁厚為230mm)。澆鑄完畢，使磨球在鑄型中自然冷卻，三天後開箱脫模，吊入電阻爐內加熱至1000-1050℃，保溫5小時以上。然後隨爐冷卻至900-950℃出爐，進行第一次淬火處理，當磨球溫度低於400℃，停止淬火；再放入加熱爐升溫至1000-1050℃，保溫5小時以上，然後隨爐冷卻至900-950℃出爐，進行第二次淬火處理，當磨球溫度低於400℃，停止淬火，自然冷卻至200℃以下。吊入加熱爐，升溫至400-450℃保溫8小時以上，進行第一次回火處理，隨爐冷卻至100℃以下；再加溫至400-450℃保溫8小時以上，進行第二次回火處理，隨爐冷卻。
此外，回火處理也可以不採取前述冷卻後再加熱熱處理方式，而是直接在淬火停止後在400-450℃保溫8小時以上進行第一次回火處理，再次加熱進行第二次回火處理。
實施例合金配伍及性能表(wt％)

說明餘量為鐵及不可避免的雜質元素，表中抗拉強度為σb/MPa，硬度為HRc；韌性為akJ/cm2。
權利要求
1.高鉻鑄鋼磨球，組成(wt％)為C 1.0-1.6，Si 0.5-1.0，Mn 0.5-1.0，Cr 10-18，Re 0.03-0.1，Al 0.03-0.1，Mo 1.0-3.0，Ni 1.0-2.0，V 0.3-1.0，P≤0.03，S≤0.03，餘量為鐵及不可避免的雜質元素。
2.根據權利要求1所述高鉻鑄鋼磨球，其特徵在於所說磨球為中空磨球。
3.根據權利要求2所述高鉻鑄鋼磨球，其特徵在於中空壁厚為磨球半徑的45-70％。
4.根據權利要求3所述高鉻鑄鋼磨球，其特徵在於中空壁厚為磨球半徑的50-60％。
5.根據上述權利要求所述高鉻鑄鋼磨球製備，其特徵在於冶煉符合上述合金，澆鑄成型後，經900-950℃二次淬火處理，再經400-450℃二次回火處理。
全文摘要
本發明涉及一種球磨機用高鉻鑄鋼磨球及製備方法，組成(wt％)為C 1.0－1.6，Si 0.5－1.0，Mn 0.5－1.0，Cr 10－18，Re 0.03－0.1，Al 0.03－0.1，Mo 1.0－3.0，Ni 1.0－2.0，V 0.3－1.0，P≤0.03，S≤0.03，餘量為鐵及不可避免的雜質元素，澆鑄成型後，經900－950℃二次淬火處理，再經400－450℃二次回火處理。具有硬度高，HRc≥61，韌性好，ak≥10J/cm
文檔編號C21D9/36GK1851026SQ20061004037
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月19日 優先權日2006年5月19日
發明者史國君, 謝華良, 張文君 申請人:江蘇共昌軋輥有限公司